夏热冬冷地区高舒适度低能耗建筑新技术

　　　　　　　　一级注册建筑师；北京锋尚房地产开发有限公司总工程师、副总经理史勇

　　 节能现在已成为一个趋势，但目前的节能和满足舒适度之间存在着矛盾，同时能源紧张不单是能源短缺的问题，也是节能环保和减少污染的问题。过去由于建筑技术的落后，建筑的很多方面对节能考虑的少，导致能量大量丧失，越来越大的建筑对能源的消耗，有可能引起能源危机,这是不容忽视的问题，这一问题就需要通过建筑技术的提高、完善来加以加以解决。
　　谈到节能，首先要考虑的问题是：为什么要消耗能源？从根本上讲就是人对生活上有健康舒适的要求（如冬天取暖，夏天降温，采光和照明等等）而满足这些要求就需要消耗能量。 因此，考虑在满足人们基本舒适度的情况下，进行能源实际消耗的分析，通过分析满足舒适度的情况下建筑哪些方面耗能最大，从而制定出相应的节能办法和节能标准。
　　另外，还要考虑的一个问题就是建筑节能如何做。目前像北京、上海等大城市都有一些著名的公共建率先采用了节能的做法。比如有些大型玻璃幕墙建筑采用了各种低辐射玻璃、断桥铝合金节能窗等，想用来达到节能的目的，但由于对低辐射（LOW-E）玻璃的性能了解不多或有偏差最终反而达不到节能的要求，或者说需要化更大的能耗，才能满足基本的舒适度要求。
　　针对以上问题，就夏热冬冷地区（如华东、华中地区）的建筑节能如何做，将在下面来阐述一下个人看法：
　　夏热冬冷地区节能应考虑的因素及相关技术指标
　　夏热冬冷地区其实和北京等地区一样都需要考虑冬天采暖、夏季制冷的要求，在这里夏季主要需要解决防止或减少太阳辐射进入建筑的量问题，以减少制冷的负荷从而达到我们的节能要求；冬天最好能够增加太阳辐射进入的量，提高室温、存蓄热量，从而减少采暖的能耗。另外，华东及其它夏热冬冷地区的气候特点就是：湿度较大，湿度是这一地区无法满足人体舒适度的主要原因之一，因而这一地区不仅要考虑保温隔热，还要考虑对这一地区湿度的控制，以达到居民的居住舒适度的要求。
　　我国的传统的住宅设计理论以强调自然通风来排除白天建筑物吸收的热量和挥发人体的热量，而采用自然通风的建筑物实际上在特殊季节、时间段是无法满足人的基本热舒适度要求的，就要考虑采用人工的措施，比如装暖气、空调，这时就会消耗一定的能量，但传统设计中围护结构部分很简单、热工性能差，未能过多考虑节能的要求。所以一方面，人们希望室内能够常年处于20-26度的舒适范围内，加大了室内外温差；另一方面建筑物没有良好的保温隔热能力，造成大量能量从窗、墙、屋顶及地下流失，这是目前建筑节能面临的最大问题之一。因此，现在提倡的建筑节能是考虑到当地自然气候条件，通过提高建筑物的围护结构的保温隔热性能，从围护结构出发，从技术上解决问题，最终达到节能的目的。
　　根据国际上普遍公认的舒适温度要求，人体舒适度的标准为夏季不大于26度 ，冬季为不小于20度。过去主要是通过暖通空调设备的使用来满足对这些温度要求的，而现在要通过加强建筑物的保温和隔热能力，来尽量满足这一要求，减少通过外围护结构的能量浪费，使室内环境接近人体舒适度的要求和降低建筑的能耗。
　　目前国际上一种新技术，就是采用把采暖、制冷和通风作为整合系统，即不靠空气对流来传热，靠辐射已经是一种潮流，是一种更新换代的方法，因为它既节能又有很高的舒适度，许多专家在研究和倡导这一做法。而在我国绝大多数的技术设计人员中他们的理解和掌握还比较欠缺。而且还有许多人还对此项技术不太了解、接受。 总之，我们现在做的节能是高舒适度前提下的节能，通过建筑节能把采暖，通风和其他的建筑能耗降低，通过采用一些柔和式的辐射采暖制冷方式来实现节能的目的。
　　高舒适度住房（也就是说温度，湿度，采光和空气质量等等，通过调整和努力满足要求的住房）的舒适度标准，也就是现在的国际标准ISO7730. 具体要求就是：冬季满足20度以上，夏季满足26度以下；设计相对湿度设计值为40－60％之间，由于实际操作中的一些误差有的专家会定在30－70％之间；同时要考虑辐射温度的问题，也就是要控制房屋内墙面、玻璃内表面和地面的温度与室内空气温度的温差不超过3-4度。这样做是因为一个成年人体平时会产生约100瓦热量，人与周围环境会发生热的交换，这些热量必须排出而同时又会和周围物体的表面通过辐射，和周围的空气或接触的物体通过传导和空气对流来进行热量交换，来达到热量的平衡。只有能使人按照正常的比例散热的热平衡才是舒适的，一般来讲，对流换热约占人体总散热量的25-30%；辐射散热约占45-50%；呼吸和无感觉蒸发散热约占25-30%；所以以辐射方式进行的热交换比对流和传导更有利，以辐射为主的采暖制冷方式因而更舒适。在考虑采暖的低能耗的设计中，辐射值被考虑到设计中，在辐射的过程中还要注意人体辐射这一因素，将其考虑到设计中去。
　　高舒适的低能耗技术构成
　　高舒适的低能耗技术构成包括：外墙的复合保温隔热，屋顶、地下保温，辐射采暖制冷和置换式新风。
目前市场的外墙保温隔热节能技术总体讲应用的时间还不长，通常做法：北方保温墙采用的是无空腔的外墙做法，常用的保温材料为普通聚苯板，聚氨酯板等，简单说就是将保温材料直接粘钉在墙上，外墙刷涂料或贴瓷砖，这一做法存在着问题，技术方面可能还不是很到位， 无空腔的做法实际上是有空腔的，这样由于风的负压的作用，产生强大的作用，导致开裂，南方的湿度比北方的还大，湿气有可能进去却出不来，天长日久对保温材料和外墙强度都有隐患，如果再是贴瓷砖的外墙，这一问题就有可能更严重。
　　例如东北的一个公共建筑的外墙采用了某种外墙保温技术，几年后就发生大面积的脱落，脱落的位置为一个会议室的外侧，室内外空气干燥，为什么在内外都干燥的情况下会出现剥落现象呢？而且是从黏土空心砖外皮剥落，强度不高的聚苯板为什么会产生如此强的力量？ 原因是对湿气的考虑不足，在施工中用水泥砂浆等施工材料施工后，没有考虑到湿气的问题，在室内外温差的作用下湿气能进去却出不来，加上风的负压作用影响，也会有一些雨水进入，最终造成了这一现象。由此可见，即使用了强度很高的保温材料，墙体还会出问题。
　　另外，在应用一些新型的外保温技术的过程中，理论上讲能够避免乃至解决许多常规问题，但由于理论和实践的衔接存在着一定的问题（墙体的施工不可能由工程师去做），因而出现施工走样因而这一问题也是不能忽视的。如：国内一个项目首先采用了国外的双层玻璃幕墙技术，因为设计、安装、施工都出了一小点问题，结果导致玻璃爆裂、坠落，非常危险。尽管这一技术很先进，理论上也合理，在德国的应用也很成功，但还是在国内这一项目应用中失败了。这说明做高科技并不轻松，而且还可能具有很高的风险。

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　　窗户，为节能的最薄弱环节，窗户的保温和隔热作用在节能中最重要，因此窗户的设计和施工直接影响着建筑物的节能效果。北方地区节能窗户一个重要的问题是：当室内外温差过大时，会出现窗子结露，窗户结露、流水的问题给许多用户带来了不便。新型高效节能窗就可以解决窗户结露的问题，目前有各种节能窗，北方采用的主要是铝合金断热窗，其气密性和耐久性都可以做的很好，还有塑料窗户、木窗等。在窗户玻璃的应用中，低辐射玻璃的性能要注意，应用不好，会出现冬季还好夏季反而耗能会大的现象。外遮阳措施是建筑物在夏季或东西向的房子可采取的非常好的节能方法。国外的遮阳节能窗的做法也很多，如铝合金遮阳卷帘、木条遮阳，还有在双层玻璃中间加遮阳百叶的做法。
　　置换式新风，又称健康新风，室内空气质量高，可控制湿度，在国内锋尚是最早应用这一技术的。
　　以上技术体系能够达到什么效果？以北京锋尚为例，其能耗指标为12．５ｗ每平方米，而现在北京地区的节能65%要求为 １４．6５ｗ每平方米，锋尚的节能比规定的节能65％ 的指标还高不少。作为这样的节能建筑，锋尚能够承诺给业主冬季保证室温20度以上，采暖费为10元每平米，北京地区普遍的采暖季收费为保证16度，每平米收30元。就采暖取费降低这一点就能够购房者可以清楚地去算算节能帐，再加上带来的健康舒适的好处，就有明显的吸引力。这样的技术目前已经完全能够满足夏热冬冷地区住宅的需要，对开发商来讲实施该技术将使得节能数据、舒适度承诺都能够有保障，而成本比不节能的建筑只增加每平方米500到800元。