趙 瑩

（陜西財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西咸陽(yáng) 712000）

1 前言

隨著綠色生態(tài)建筑觀念的深入人心，人們對(duì)高品質(zhì)住宅環(huán)境的追求也不斷提高。盡管近年來(lái)我國(guó)新建住宅大多是按節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)來(lái)建設(shè)的，住宅環(huán)境的舒適性也比以前有很大的提高。然而，在近期內(nèi)，老式住宅建筑的比例依然很大。這些老式住宅能耗大，熱環(huán)境狀況差，已經(jīng)滿(mǎn)足不了人們對(duì)舒適性建筑的追求，要建設(shè)真正意義上的舒適性節(jié)能住宅，就必須加強(qiáng)對(duì)老式住宅建筑的節(jié)能改造，提高其熱舒適性。本文以長(zhǎng)沙某住宅為例，對(duì)具有夏熱冬冷氣候特征地區(qū)的老式住宅建筑進(jìn)行熱環(huán)境狀況調(diào)研分析，并根據(jù)分析結(jié)果提出了具有可行性且經(jīng)濟(jì)的節(jié)能改造措施。

2 調(diào)研結(jié)果及分析

2.1 建筑特性狀況調(diào)研結(jié)果

長(zhǎng)沙市位于湘東偏北，北緯20°，東經(jīng)113°，季節(jié)變化明顯，平均氣溫為18.2℃，1月最冷，平均氣溫4.7℃；7月最熱，平均氣溫29.4℃。全年無(wú)霜期平均275d，平均降水量約1400mm，是典型的夏熱冬冷氣候區(qū)。本文考察的建筑為長(zhǎng)沙某小區(qū)的一棟6層住宅，層高2.8m，沒(méi)有地下室，為平屋頂，圖1為其標(biāo)準(zhǔn)層平面圖。

據(jù)調(diào)查，用于室外的玻璃窗戶(hù)，57%的住戶(hù)是單層玻璃，43%的住戶(hù)使用雙層玻璃。

夏季，就使用遮陽(yáng)物而言，使用遮陽(yáng)物的住戶(hù)占81%，不使用遮陽(yáng)物的住戶(hù)占19%。在采取的遮陽(yáng)方式上，采用窗簾遮陽(yáng)的住戶(hù)占89%，沒(méi)有采用任何措施的住戶(hù)占1%，在玻璃上貼紙的住戶(hù)占3%，以其他方式作為遮陽(yáng)的住戶(hù)占7%。

在使用窗戶(hù)材料上，95%的住戶(hù)采用了鋁合金窗戶(hù)，僅有5%住戶(hù)使用了塑鋼窗戶(hù)。

就陽(yáng)臺(tái)的使用情況而言，87%的住戶(hù)的陽(yáng)臺(tái)沒(méi)有封閉，僅13%的住戶(hù)的封閉了陽(yáng)臺(tái)。

圖1

2.2 住宅的熱環(huán)境狀況調(diào)研結(jié)果

從溫度測(cè)試結(jié)果看，7月中旬下午14點(diǎn)30分，室外平均溫度36.1℃，室內(nèi)溫度30.2℃。調(diào)查結(jié)果顯示，下午使用空調(diào)改善室內(nèi)高溫環(huán)境的住戶(hù)占79%，使用電扇的住戶(hù)占15%，采用其他方式的住戶(hù)占5%，沒(méi)采取任何措施的住戶(hù)占1%。住戶(hù)反映夏季為住宅建筑用電耗能高峰期，主要用于改善室內(nèi)的熱舒適度。

根據(jù)在夏季使用空調(diào)和不使用空調(diào)的情況下住戶(hù)對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境的舒適度評(píng)價(jià)，使用空調(diào)時(shí)，有54%的住戶(hù)認(rèn)為室內(nèi)熱環(huán)境適中，16%的住戶(hù)感覺(jué)室內(nèi)偏熱，住戶(hù)感覺(jué)室內(nèi)微涼和比較涼的分別占15%；不使用空調(diào)時(shí)，有17%的住戶(hù)認(rèn)為室內(nèi)熱環(huán)境適中，44%的住戶(hù)感覺(jué)偏熱，32%的住戶(hù)感覺(jué)室內(nèi)比較熱，7%的住戶(hù)感覺(jué)室內(nèi)很熱。

根據(jù)住戶(hù)在夏季使用空調(diào)時(shí)對(duì)室內(nèi)環(huán)境熱舒適度的主觀評(píng)價(jià)，有79%的住戶(hù)認(rèn)為室內(nèi)環(huán)境是舒適的，16%的住戶(hù)感覺(jué)稍不舒適，5%的住戶(hù)認(rèn)為可以忍受。住戶(hù)認(rèn)為使用空調(diào)時(shí)不舒適是因?yàn)榭諝飧稍餃啙?，而且換氣量不夠，感覺(jué)悶，室溫降不下來(lái)。

根據(jù)夏日下午的數(shù)據(jù)測(cè)量，從總體上看，建筑內(nèi)濕度隨樓層上升而呈增大的趨勢(shì)。

2.3 住宅的通風(fēng)環(huán)境狀況調(diào)研結(jié)果

對(duì)住宅通風(fēng)舒適度評(píng)價(jià)[1]，有72%住戶(hù)認(rèn)為是舒適的，19%的住戶(hù)認(rèn)為沒(méi)有特別感覺(jué)，有9%住戶(hù)有不舒適感。其中，77%的住戶(hù)感覺(jué)頭部有通風(fēng)感，15%的住戶(hù)感覺(jué)頭部有微通風(fēng)感，感覺(jué)頭部沒(méi)通風(fēng)感的住戶(hù)占8%；49%的住戶(hù)感覺(jué)背部有通風(fēng)感，44%的住戶(hù)感覺(jué)背部微有通風(fēng)感，背部沒(méi)有通風(fēng)感的住戶(hù)占7%；47%的住戶(hù)感覺(jué)腳部有通風(fēng)感，34%的住戶(hù)感覺(jué)腳部微有通風(fēng)感，感覺(jué)腳部沒(méi)有通風(fēng)感的住戶(hù)占19%。

2.4 分析

熱環(huán)境的評(píng)價(jià)先后提出了各種評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中，丹麥學(xué)者范格爾（P.O.Fanger） 提出的熱感覺(jué)指標(biāo) PMV（Predicted Mean Vote） 和 PPD（Predicted percentage of Dissatisfied）應(yīng)用最廣泛，根據(jù)PMV計(jì)算公式PMV=（0.303e-0.0361M+0.0275）L）（式中：M為人體單位體表面積的新陳代謝率，W/m2；E為單位體表面積的人體熱負(fù)荷，即人體內(nèi)的產(chǎn)熱與對(duì)外的散熱之差，W/m2。）及測(cè)量結(jié)果，認(rèn)為該住宅的PMV值超過(guò)了我國(guó)可視為熱舒適環(huán)境的PMV值（-1～+1之間）。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50019-2003規(guī)定，居民住宅標(biāo)準(zhǔn)溫度冬季 18～22℃，夏季 22～26℃，相對(duì)濕度均為 40～60%[2]，本案住宅的實(shí)測(cè)溫濕度都達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?？梢?jiàn)本案住宅是能耗高、熱舒適度比較差的非節(jié)能住宅。

根據(jù)影響室內(nèi)熱環(huán)境的因素（構(gòu)造特性、采暖和空調(diào)等設(shè)備）分析[3]，本案在設(shè)計(jì)建設(shè)之初，沒(méi)能按照綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)[4]，具體如下幾個(gè)方面：

（1）住宅外墻熱工性能不良。墻體為住宅的主體部分，是建筑室內(nèi)外熱交換的主要介質(zhì)，外墻對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境有著保溫隔熱的作用。根據(jù)物體導(dǎo)熱公式Q=λ△TF/L（Q為墻體的導(dǎo)熱量，W；F為墻體的截面積，m2；△T為墻體內(nèi)外的溫度差，K；L為墻體厚度，m；λ為墻體的導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·K））得出，墻體所用材料導(dǎo)熱系數(shù)大、厚度薄，則通過(guò)的熱流密度愈大[5]。本住宅用的240mm厚粘土磚墻（磚的導(dǎo)熱系λ=0.7W/（m·K）），沒(méi)有增加一層保溫材料，所以保溫性能較差。根據(jù)材料蓄熱系數(shù)公式s=sqrt（2πλρc/T）（sqrt是開(kāi)平方，π=3.1415，λ 是材料的導(dǎo)熱系數(shù)，ρ 是材料的干表觀密度，c是材料的比熱，T取24h）及墻體的熱惰性指標(biāo)D（D=R·S即其熱阻與材料蓄熱系數(shù)的乘積）計(jì)算得出，本住宅墻體只用了240mm厚粘土磚墻，致其蓄熱系數(shù)小，熱穩(wěn)定性差，其D值也小，使得該墻體的隔熱性能差，夏季不能有效阻止室外高溫傳入室內(nèi)。

（2）門(mén)窗設(shè)計(jì)不合理，約有1/3的熱能經(jīng)門(mén)窗損失掉。住戶(hù)基本采用鋁合金窗戶(hù)，由于鋁合金導(dǎo)熱熱阻小，增加了房間的熱負(fù)荷，同時(shí)鋁合金窗框散熱系數(shù)大，也易產(chǎn)生冷橋，且多使用的單層玻璃，不利于室內(nèi)保溫隔熱。當(dāng)存在溫差的時(shí)候，高溫一端將經(jīng)過(guò)鋁合金窗戶(hù)向低溫端輻射熱量。在有溫差和空氣壓差時(shí)，熱空氣會(huì)通過(guò)門(mén)窗縫隙滲漏。

（3）屋頂采用的是平屋頂，平屋頂?shù)姆浪阅茌^差，而且耗能較多。由于氣溫高、濕度大，不能通風(fēng)的平屋頂隔熱效果更差。且平屋頂?shù)纳嵯禂?shù)大，保溫性能也差。

在空氣濕度方面，因?yàn)槭覂?nèi)排出的空氣濕度相對(duì)比較高，特別是從廚房和衛(wèi)生間的窗戶(hù)排出的空氣，與建筑內(nèi)部空氣混合，將使建筑內(nèi)空氣濕度增加。

在通風(fēng)方面，由于設(shè)計(jì)原因，其建筑物長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，形成的旋渦區(qū)大，過(guò)多的背風(fēng)面住戶(hù)處于漩渦區(qū)而沒(méi)有通風(fēng)。住宅的開(kāi)口設(shè)計(jì)也不合理，不能很好的聯(lián)系室內(nèi)和室外形成的正壓區(qū)和負(fù)壓區(qū)，沒(méi)有能很好的組織穿堂風(fēng)，導(dǎo)致該住宅沒(méi)有形成良好的通風(fēng)。

在陽(yáng)臺(tái)使用方面，由于大多住戶(hù)沒(méi)有封閉陽(yáng)臺(tái)，在夏天室外熱量更易傳進(jìn)室內(nèi)，冬季冷空氣也易傳進(jìn)室內(nèi)。

從窗簾的使用情況來(lái)看，使用窗簾等遮陽(yáng)措施可以阻止室外熱量傳進(jìn)室內(nèi)，有效地減少室內(nèi)的熱量。使用不當(dāng)或者沒(méi)有使用窗簾的用戶(hù)，其住宅的保溫隔熱性能就較差。

3 改善建議

3.1 圍護(hù)構(gòu)造的改善

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量有53%是通過(guò)窗戶(hù)損耗的。因而門(mén)窗的節(jié)能設(shè)計(jì)是綠色建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵。本文認(rèn)為可以通過(guò)以下方法減少熱損耗：提高門(mén)窗材料的隔熱性能，增加窗戶(hù)玻璃的層數(shù)，可以在內(nèi)外層玻璃間形成密閉的空氣層或惰性氣體，還可以采用中空玻璃、隔熱玻璃、塑鋼材料等新型材料；注重細(xì)部設(shè)計(jì)，增強(qiáng)窗和墻之間的密閉等措施減少空氣滲透及通過(guò)室外空氣滲透引起的冷熱負(fù)荷；控制好住宅的窗墻比，減少通過(guò)窗戶(hù)散發(fā)的熱量或冷量。在門(mén)的空腹內(nèi)填充絕熱性能好的材料，以增加其絕熱性能。

墻體是外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體，墻體材料的保溫隔熱性能影響了整棟住宅的熱損耗量，因此可以在外墻上添建保溫層，可以阻隔室內(nèi)熱量通過(guò)墻體向外擴(kuò)散，提高供熱效果。

在屋面節(jié)能設(shè)計(jì)方面，選用密度較小、導(dǎo)熱系數(shù)較低的保溫材料；屋面保溫層應(yīng)采用吸水率較小的保溫材料，以防屋面濕作業(yè)時(shí)因保溫層大量吸水而降低保溫效果。

對(duì)于住宅的結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)盡可能增加凈空高度，采用雙層玻璃窗，封閉陽(yáng)臺(tái)，使用窗簾等遮陽(yáng)物，以減少太陽(yáng)輻射的熱量。

3.2 設(shè)計(jì)合適的通風(fēng)方式

可增大開(kāi)口面積，以爭(zhēng)取自然通風(fēng)，開(kāi)口位置的布置應(yīng)盡量使室內(nèi)氣流場(chǎng)的分布均勻，并力求風(fēng)能吹過(guò)房間中的主要使用部位；設(shè)計(jì)貫通好門(mén)、窗的相對(duì)位置，減少氣流的迂回和阻力。在縱向間隔墻適當(dāng)部位開(kāi)設(shè)通風(fēng)口或可以調(diào)節(jié)的通風(fēng)構(gòu)造；利用天井、小廳、樓梯間等增加建筑物內(nèi)部的開(kāi)口面積，并利用這些開(kāi)口引導(dǎo)氣流，組織自然通風(fēng)。

3.3 其他措施

其他可采用措施還有屋頂綠化；充分利用可再生能源，如太陽(yáng)能光電、光熱系統(tǒng)；建筑外遮陽(yáng)與內(nèi)遮陽(yáng)相結(jié)合，降低空調(diào)負(fù)荷；采取小區(qū)雨水收集回用系統(tǒng)，下凹綠地、透水地面等雨水回滲措施；采取生活污廢水分流，分質(zhì)供水等。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)老式建筑的節(jié)能改造，首先要通過(guò)各種技術(shù)手段減少能耗和排放，才能創(chuàng)造出舒適的室內(nèi)熱環(huán)境。同時(shí)我們也要認(rèn)識(shí)到改造不同于新建，改造應(yīng)是在最大限度得不破壞原有建筑的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改造，用最經(jīng)濟(jì)的方法創(chuàng)造最好的效應(yīng)，走可持續(xù)發(fā)展的道路，為人們創(chuàng)造舒適的住宅環(huán)境。