張俊發(fā)

摘要：研究了圍護結構采暖負荷對外墻和外窗傳熱系數(shù)和窗壁比的影響。根據(jù)現(xiàn)行標準，在不同的室外溫度下給出每單位面積的建筑圍護結構的熱負荷極限。為了滿足供熱負荷限制的要求，當外窗的傳熱系數(shù)降低到一定值時，外墻不能采取保溫措施。

關鍵詞：住宅建筑;圍護結構;熱工性能

1 長江流域住宅建筑圍護結構熱工性能要求

圍護結構的隔熱性能通常是指圍護結構在夏季自然通風條件下，在室外綜合溫度波和室內氣溫波動的作用下，內部表面保持較低溫度的能力?！睹裼媒ㄖ峁ぴO計規(guī)范》對圍護結構保溫設計的要求：在自然通風條件下，圍護結構內表面溫度應小于或等于夏季室外最大計算溫度。保溫性能是指外殼在冬季防止從室內到室外的熱傳遞的能力，以保持適當?shù)氖覂葴囟取Ｆ鋫鳠徇^程通常以穩(wěn)態(tài)來考慮。傳熱系數(shù)K值（或熱阻R）是絕緣性能的評估指標。

因我國的可用能源極其有限，但我國的能源消費總量已位居世界前列，這就不得不使我國高度重視建筑節(jié)能。舒適的熱環(huán)境是提高人們生活水平的一個方面，為了滿足人們對室內熱舒適性的要求，必須采取一些有效的措施來改善室內熱環(huán)境，提高建筑圍護結構的熱性能是實現(xiàn)這一目標的主要措施之一。

氣候影響建筑形式因此建筑形式應適應當?shù)貧夂蛱攸c。所以在確定了室內外空間布局及環(huán)境因素后，達到更好的室內熱舒適性的關鍵是提高圍護結構的保溫性能。提高屋頂、墻體、門窗的熱工性能，合理安排遮陽形式，最終目的是降低當?shù)刈≌膳照{的能耗，達到提高能效的目的。

2 圍護結構熱工性能參數(shù)

為了達到65%的節(jié)能目標，長江流域住宅建筑圍護結構的熱工性能應符合表1的要求，這些組合參數(shù)可能略大于住宅建筑節(jié)能65%設計標準中傳熱系數(shù)的極限范圍，因為它們是通過模擬長江流域不同地區(qū)的住宅建筑而獲得的。

得出新風冷卻負荷是空調冷卻負荷的組成部分之一的結論。它占空調制冷負荷的很大比例。根據(jù)節(jié)能65%的要求，圍護結構承擔約35%的負荷，由新風荷載和圍護結構共同承擔。不使用全熱交換器時，新風負荷較大，應達到節(jié)能目標。為了提高圍護結構的節(jié)能比例，有必要對圍護結構的熱性能提出更高的要求。使用全熱交換器時，由于是熱回收裝置，新風和回風換熱，降低新風負荷，由圍護結構承擔的節(jié)能比例降低，其熱性能參數(shù)可適當降低增加。

3 屋頂?shù)臒峁ば阅?/p>

屋頂是住宅建筑的重要組成部分。雖然它的熱量消耗只占建筑圍護結構總熱量消耗的一小部分，但它對頂層房間的影響很大。它是頂樓圍護結構熱量消耗的主要部分，對頂樓的熱舒適性有很大的影響。在炎熱的夏季，屋頂是所有建筑圍護結構中接受太陽輻射熱最強烈的部位，例如對于平屋頂，陽光垂直照射在屋面上，太陽高度角接近于90°，導致水平屋面外表面的空氣綜合溫度通常達到60-80℃，且頂層室內溫度比其下層室內溫度要高出2-4℃，通過屋頂進入頂層房間的熱量是造成頂層室內熱環(huán)境質量和熱舒適性差的主要原因。因此，屋頂應采取保溫措施，對降低建筑的總能耗起到一定的作用，尤其是調節(jié)和改善屋頂房間的熱舒適性，減少熱損失。

4 外窗的熱工性能

（1）在建筑四大圍護結構部件墻體、屋面、門窗以及地面中，門窗是影響室內環(huán)境熱舒適性和建筑節(jié)能的主要因素之一，但是它的絕熱性能最差，因此應對窗戶采取各種措施以改善窗戶的熱工性能。傳熱的方式主要有導熱、對流換熱和輻射傳熱，外窗的傳熱是上述三種傳熱方式共同作用的結果。因此外窗節(jié)能應從增加熱阻、減少空氣滲透量、合理選擇窗型、適當控制窗墻比和改善遮陽技術等方面來提高門窗的保溫隔熱性能。長江流域的建筑氣候特征是夏季氣候炎熱，冬季陰冷，氣候條件十分復雜。建筑氣候突出表現(xiàn)在夏季時間長，太陽輻射強度大，因此長江流域地區(qū)居住建筑的窗戶節(jié)能應側重在夏季隔熱上。

（2）中空玻璃。窗扇材料一般是玻璃，它是窗戶的主要組成部分，玻璃的性能對窗戶的保溫隔熱性能極其重要。通過玻璃的傳熱損失途徑有導熱和輻射傳熱，要提高其保溫性能，就需通過減小玻璃的導熱系數(shù)和輻射傳熱熱阻來增大玻璃的傳熱阻。中空玻璃的隔熱性能主要是由于中空玻璃內氣體夾層的熱絕緣作用，使其內外兩側表面的溫差接近甚至超過10℃，大大地減少熱量的傳遞。這是因為中空玻璃夾層內的氣體處于一個封閉的空間，氣體不產(chǎn)生對流，因比對流傳熱和傳導傳熱在中空玻璃的能量傳遞中所占的比例較小。中空玻璃正是利用空氣的熱阻較大，尤其是形成基本不產(chǎn)生對流的空氣夾層，這樣室內和室外相互之間的熱量交換就明顯降低，能達到顯著的隔熱效果。而這一作用又會隨著玻璃表面的風速和玻璃表面的輻射的不同而變化。中空玻璃的保溫性是指在冬季減少室內熱量通過其傳出室外，熱阻越小，保溫性能就越好。如果玻璃鍍上一層低輻射膜，便可使其輻射發(fā)射率降到0.1，在冬天就會減少從室內向室外輻射的熱量，起到更好的保溫作用。如果在中空玻璃的兩個內表面分別鍍上遮陽膜和低輻射膜，在夏天擋住炎熱的太陽光;在冬天減少室內的熱量散失，這樣就達到了室內冬暖夏涼的目的。

5 保溫外墻的熱工性能及節(jié)能性

通過大量研究表明，采取保溫措施的復合墻體在夏季具有更高的外壁溫和更低的內壁溫。從傳熱原理上分析，當采用外保溫系統(tǒng)時，外墻最外層的輕質保溫隔熱材料層的熱惰性較低，蓄熱能力較差，增強與周圍空氣的換熱，使內部結構蓄存的熱量減少，達到隔熱效果;反之，當保溫材料采用內保溫系統(tǒng)時，外墻最外層的主體結構材料屬于重質材料，其蓄熱能力較大，在夏季較高的室外綜合溫度作用下，最外層材料蓄積了大量的熱量，其熱量又會傳熱室內，容易使外墻內壁溫上升較高。由此可知，保溫形式不同但組成材料相同的兩種墻體，在同一溫度波連續(xù)作用下，外保溫墻體的溫度波衰減度比內保溫墻體大，并且外保溫墻體的內壁溫波幅較小，能夠抵抗室外溫度波的大幅度變化，有著更好的熱穩(wěn)定性。

6 結語

節(jié)能減排是我國的基本國策，是建設節(jié)約型社會的根本要求。長江流域地區(qū)夏季炎熱，冬季陰冷潮濕，室內居住熱環(huán)境惡劣，居住建筑數(shù)量多、耗能大、建設速度快，其節(jié)能是當務之急。建筑節(jié)能措施都是先從改善圍護結構熱工性能開始，為實現(xiàn)這一目標，居住建筑圍護結構各部件熱工性能應符合標準中的規(guī)定，這需要對建筑圍護結構熱工性能提出更高要求。

參考文獻：

[1]張湘圓，張輝.建筑圍護結構能耗檢測及評價的等效模型[J].建筑熱能通風空調，2012，31（5）：58-61.

（作者單位：德州市建筑規(guī)劃勘察設計研究院）