夏热冬冷地区公共建筑节能改造研究

随着我国工业化、城镇化建设的加快推进，能源问题日益凸显，国家努力推进节能减排工作，建筑节能是我国能源节约中的一个重要组成部分。本文以夏热冬冷地区既有公共建筑为研究对象，针对既有公共建筑的设计现状进行了分析，从不同方面探讨了夏热冬冷地区既有公共建筑节能改造技术以及具体的实施。

建筑行业是我国国民经济发展的重要产业，然而，建筑业的快速发展导致了能源消耗及环境污染问题的加剧。目前，我国经济已经进入转型时期，以降低能源消耗和污染物的排放作为硬性指标，构建可持续发展的生态观已成为主要趋势。

合理控制能源消耗量，提高能源利用效率，推动建筑节能建设，不仅能降低能源消耗，而且能推动建筑行业发展转向绿色、经济、环保，促进建筑行业可持续发展，为创建和谐社会做出应有的贡献。既有公共建筑的节能优化改造是建筑节能中非常重要的一部分。相关数据显示，我国公共建筑每年消耗了大量的能源，电能消耗就达到300KW•h/m2，很大一部分公共建筑并没有考虑节能设计，因此，对既有建筑节能改造技术的研究成为了建筑节能的重点。对既有建筑进行节能改造，不仅能够提升建筑本身的质量，而且能避免资源的浪费。

一、夏热冬冷地区既有公共建筑节能的现状

夏热冬冷地区位于南方偏多，经济相对比较发达，空调是改善室内热环境的主要方式，是我国建筑耗能量较大的区域之一。由于我国的建筑节能工作刚刚起步，经过多方工作的努力，虽然已经取得了很好的成效，但是仍然未能达到我国公共建筑节能标准的要求。根据发改委发布的《节能中长期专项规划》规定，对于新建的建筑物节能设计的标准要达到50%以上，目前，只有少数几个城市达到了要求。公共建筑体量大、窗墙比高、用能复杂，属于高能耗建筑，开展既有公共建筑节能改造工作，在大城市完成改造面积已经达到了25%以上，中小城市完成改造面积达到了10%左右。同时，我国颁布了《公共建筑节能改造技术规范》，这个标准是我国公共建筑节能改造技术的行业规范，规定了公共建筑节能设计的相关标准，促进了我国建筑节能工作的发展。该项规定的颁布不仅为既有公共建筑节能改造提供依据，同时也促进了公共建筑节能改造技术的发展。

二、既有公共建筑节能改造技术

在夏热冬冷地区对建筑物进行节能改造，将有助于整栋楼体节能减排工作的进行。既有公共建筑节能改造及优化技术措施主要从以下几个方面进行。

外墙节能改造技术在夏热冬冷地区，外墙节能应同时提高墙体的冬季保温和夏季隔热性能，以减少室内外温差导致的传热损失。外墙改造技术主要是外墙外保温改造技术和外墙内保温改造技术。由于夏热冬冷地区墙体的传热阻力非常小，更加有利于建筑物节能工作的开展。

曾有人提出改进方案：对于墙体进行加温处理，增加一层保温层，由于保温层阻碍了热量的传递，减少一部分室外热量传递到屋里，从而减少夏季空调负荷；同时，在冬季由于这道保温层，室内的热量很难透过墙体向外界环境释放。总结上述方案，可以得出，外墙节能改造技术需要根据墙体的耗能特点来制定相应的改造方案。外墙体的改造技术措施：外墙尽量使用浅色材质；在原有墙体外增加保温效果好、传热系数小的材料作为墙体维护构件；在墙体外侧设置垂直通风间层；对外墙进行垂直绿化。外墙的节能改造要处理好冷热桥问题。墙体外保温是把保温隔热层放在外墙外表面，保温隔热性能好，可避免产生热桥，保护主体结构，且不占室内空间，便于实行建筑节能改造。外墙内保温需采用较高热阻和热稳定性的墙体材料。

外窗节能改造技术建筑物外窗传热主要有两种方式：一种是温差传热，外窗可以隔绝一定的热量；另一种是太阳辐射传递热量，外窗可以阻挡一定的太阳光，就会降低一些辐射热。夏热冬冷地区冬季时间比较短，夏季时间比较长，辐射能力特别强，如果外窗选择适当，就会阻挡一定的热量，起到节能的效果。目前，外窗的结构用的都是铝合金窗，这种窗户的气密性非常差，很难满足节能的要求，在夏天的时候，造成空调能耗量的增大。因此，在外窗节能改造方面，可以采取的措施：

（1）控制窗墙比，窗的传热系数一般大于外墙，因此，在满足采光的前提下控制窗墙比。窗墙比一般为：南向35%，北向25%，东、西向30%。（2）改善窗的保温效果，增加窗户玻璃层数，以形成密闭的空气间层，也可使用中空玻璃、隔热玻璃、断桥铝合金窗框等。（3）减少冷风渗透，提高门窗的密闭性，增加密封条。（4）提高窗框保温能力。外窗节能改造技术几乎没有改变原有建筑物结构，但却收获了很好的效果。因此，夏热冬冷地区既有公共建筑节能技术优先考虑对外窗的节能改造。

设备系统技术的改造夏热冬冷地区既有公共建筑的设备系统主要包括两大方面，分别为空调系统和照明系统。既有公共建筑中空调系统可以通过以下方法进行改造：采用蓄冰式空调系统，利用夜间富余电力制冷，使用高峰期不制冷或减少制冷，均衡用电负荷，省时省电；同时，采暖空调可选用分散式空调系统，更加有利于节能散热。既有公共建筑中照明系统的改造可以分为以下几种：在保证室内亮度的前提下，选用节能灯代替原有的灯具；白天通过自然光照射减少照明系统的使用；通过特殊的设计合理的安排照明的位置，优化照明系统，使其照明效果不变。

运营管理优化技术改善夏热冬冷地区既有公共建筑内的运营管理优化，可以降低能源的消耗，使用智能化的管理系统，将能够最大化的优化运营管理，提高设备的使用效率。其技术的优化可以通过几个方面：（1）在确保室内阳光照明度的前提下，将建筑物外围的遮阳装置和室内的照明装置进行智能连接，用这种连接的方式代替一部分的太阳能装置。（2）将室内的照明系统的运营技术采用智能化管理，使其工作状态处于自动化状态。通过智能化系统，对不同的区域设置不同的装置，根据不同的状态进行自动化调节。（3）空调系统的运营技术。对空调系统实现智能化管理系统，达到最优化管理，其管理目标是达到工作时间短、能源消耗最少，效果最佳。通过以上这三方面改善夏热冬冷地区既有公共建筑运营管理方面的技术实现智能化管理系统，将现代化技术应用到人们的生活当中，提升人们的生活品质的同时，达到节能的效果，改善环境质量。

三、既有公共建筑节能改造的实施

既有公共建筑节能改造按照经济节能、方便操作的原则，制定了实施的步骤：分析建筑物节能的现状、制定适宜的方案、节能改造的实施策略和节能改造后的评价。

1.分析节能的现状分析节能的现状可以通过实地的调查、检测和设备运行的具体数据，找到建筑物能源耗费量过大的原因，为建筑物的节能改造制定相关的方案。分析节能现状主要包括建筑物能源的消耗状况、围护结构的状况、空调系统等与建筑物相关的情况。对一些既有公共建筑进行调研，分析其具体情况。既有公共建筑节能现状的分析中最重要的是对建筑物进行节能检测，主要涉及工程材料、工程实体和工程环境。

2.制定节能改造的方案建筑节能分析完成后，按照分析的结果，对其进行能耗模拟计算，计算出节能的效果，从而确定节能改造方案。节能改造方案要遵守节能改造的相关准则和充分的考虑到技术性、实用性和经济性，优先选择一些成本低、可操作性强的改造方案。

3.建筑节能的具体实施建筑节能的具体实施也可以说是建筑节能改造的施工阶段，这段施工过程需要严格的按照相关规范、标准进行，同时按照国家验收规定进行验收，确保其节能改造符合国家标准。

4.建筑节能的评估工作建筑节能的评估工作需要对其进行模拟室内外2.组织自然通风与现代一些耗能能源的建筑依赖空调制冷系统不同，江西传统民居采用自然通风的古老技术加强建筑的通风散热降温，我省的传统民居中往往通过穿堂风、拐角风等方式加强自然通风。

此外，浓缩江南人民智慧的结晶的天井在江西传统民居中普遍运用，其在房屋密集、建筑间距小的情形下形成烟囱效应组织自然通风，产生阴凉，解决南方闷热气温的室温问题，同时解决民居中的遮阳、采光和排水等问题（图2）。江西地区在解决住宅夏季炎热、静风率高的纳凉、通风的问题时，江西传统民居善于利用房屋东西向、南北向建筑间距、温差所形成的风道即冷巷通风，同时，运用房屋间的阴影作用和室内窄而高烟囱式的空间营造阴凉效果，加强建筑的通风，这是当今建筑师值得借鉴与学习的有效组织自然通风的方式（图3）。

图3民居冷巷3.精心布局合理的平面形式江西地区处于北回归线以北，太阳光在一年四季都从南方投射过来，江西民居朝向上大多坐北朝南，顺应夏季主导风向迎风纳凉，冬季又能背风接受太阳辐射。江西民居平面布局整齐规整，中心突出，辅助用房围绕中心用房布置，平面设计简单、开间开敞，房屋开窗顺应于当地的夏季主导风向，有利于夏季气流畅通加强通风效果、冬季聚热。我们调研时发现江西传统民居平面进深都不大，一般不超过14m，即楼层高度的5倍左右，这样有利于形成穿堂风，达到较好的通风效应。L形平面建筑，往往使凹口部分朝向夏季主导风，形成一个风兜，兜住风，使风通往夏季主导风向，加强自然通风。

4.改善建筑室外热环境江西民居常利用室外绿化和水体改善室外热环境，在夏季利用植物树叶遮阳和水体蒸发作用，调节建筑吸收的太阳辐射量，减少室内辐射热，减少热湿负荷，改变环境的热湿平衡。同时，植物在冬季拦堵西北寒风，或利用落叶树枝间空隙吸收太阳辐射热量，促进建筑保暖（图4）。

5.墙体保温隔热属典型亚热带季风气候的江西地区雨水充沛、夏热冬冷，建筑工匠经过长期的经验积累，采用了多种技术措施，使室内尽可能夏季隔绝太阳辐射热、冬天温暖隔冷。江西传统民居主要使用蓄热性能好得砖和木材修建而成。墙体一般是空斗墙，与现在的实心砖墙相比，导热系数小很多，保温隔热较好；此外，有的民居在空斗墙的空心部分填土，综合性能比现在的实心墙好，绿色环保、隔热、隔音（图5）。

图5民居空斗墙我国早在4000年前的仰韶文化时期，就以泥土作为建筑材料修建房屋创造冬暖夏凉居住环境。在江西传统民居中，用生土做的建筑材料有土坯砖、夯实泥土、草泥粘土，木骨泥墙等。这些是一种传统的天然建筑材料，取材方便、加工简单、无污染、绿色环保、调节室内湿度、夏天隔热蓄冷冬天保暖蓄热（图6）。图6民居土坯墙江西民居粉墙黛瓦，采用浅色外饰面，减少墙体外表面对太阳辐射热的吸收，降低室外综合温度，从而降低室内温度。

四、结语

以上是针对江西传统民居节能设计策略的分析与总结，希望在国家大力发展绿色可持续建筑的同时能给建筑师的建筑创作、开拓创新提供积极的借鉴作用。