摘要：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和能源供應(yīng)的同益緊缺，節(jié)約能源己成為我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略，建筑作為能耗大戶，建筑節(jié)能工作己刻不容緩。本文正是在這樣的背景下，從建筑節(jié)能設(shè)計(jì)出發(fā)，對(duì)建筑節(jié)能如何有效效利用太陽(yáng)輻射熱能等問題進(jìn)行了探討，并提出了自己的觀點(diǎn)，走近自然、和諧、生態(tài)、智能的節(jié)能設(shè)計(jì)發(fā)展思路。
　　關(guān)鍵詞：現(xiàn)代建筑；節(jié)能設(shè)計(jì)；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；舒適性；內(nèi)外保溫；
　　1前言
　　隨著國(guó)家科學(xué)發(fā)展觀的提出，建筑節(jié)能工作近幾年被日益重視，相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范、施工驗(yàn)收規(guī)范也不斷推出，在工程實(shí)踐中，關(guān)于建筑節(jié)能的理解和實(shí)施還存在很大的討論空間，以下幾點(diǎn)是筆者在設(shè)計(jì)和施工服務(wù)中對(duì)建筑節(jié)能的幾點(diǎn)體會(huì)。
　　2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻和結(jié)露
　　結(jié)露是指圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度低于附近空氣露點(diǎn)溫度時(shí)，在其表面出現(xiàn)冷凝水的現(xiàn)象。根據(jù)傳熱理論，當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)存在有溫差時(shí)，熱量由溫度高的一側(cè)流向溫度低的一側(cè)，溫度也隨之由高到低，傳熱量、溫度差與熱阻相關(guān)，其傳熱過程和溫度變化曲線如圖1所示。
　　
　　圖1圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程
　　圖1表示在室內(nèi)溫度高于室外溫度時(shí)的溫度變化曲線，其中tn表示室內(nèi)溫度，tw表示室外溫度，tn1表示圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度，在穩(wěn)態(tài)傳熱的條件下，tn與tn1的差值由內(nèi)表面放熱系數(shù)所構(gòu)成的熱阻與圍護(hù)結(jié)構(gòu)總熱阻的比例確定。對(duì)于不允許圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面結(jié)露的建筑物，只要保證tn1大于室內(nèi)空氣狀態(tài)下的露點(diǎn)溫度td，就可以避免結(jié)露。
　　由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻，室內(nèi)外的溫度變化經(jīng)歷了幾個(gè)階段的變化，圍護(hù)結(jié)構(gòu)也就是我們平常理解的墻體部位，在材料均勻、穩(wěn)定傳熱的假定條件下，溫度的變化是線性變化，保溫層部分由于熱阻較大，溫降也較大。
　　3建筑節(jié)能對(duì)室內(nèi)舒適性的影響
　　從前面的分析可以看出由于建筑采取節(jié)能措施后，墻體部位的熱阻增加，內(nèi)外表面的溫度降加大，相應(yīng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度提高了，圖2是假定室內(nèi)18℃、室外0℃時(shí)，節(jié)能建筑和普通建筑內(nèi)表面溫度的對(duì)比。
　　
　　圖2節(jié)能建筑與普通建筑的內(nèi)表面溫度對(duì)比
　　由于內(nèi)表面溫度的提高，結(jié)露的可能性降低，室內(nèi)因溫度差形成的氣流也小了，更重要的是人在室內(nèi)活動(dòng)時(shí)，人體向圍護(hù)結(jié)構(gòu)的輻射傳熱量降低了，同樣的室內(nèi)溫度而人的舒適感提高了，這也可以解釋為什么在沒有采取節(jié)能措施的房間里圍著火爐取暖時(shí)，面朝火爐的一面很熱而背后仍然是冷颼颼的令人不舒服。
　　圖2所表示的是冬季室外溫度低于室內(nèi)溫度的情況，在夏季室外溫度高于室內(nèi)溫度時(shí)，保溫房間內(nèi)表面溫度要低于未采取保溫措施的建筑，室內(nèi)人員的烤熱感大大降低，室內(nèi)人員的舒適感加強(qiáng)了。加強(qiáng)保溫可以提高室內(nèi)舒適感，但以此為理由推論出保溫層越厚越好也不恰當(dāng)，對(duì)于上海這種夏熱冬冷地區(qū)來(lái)說，夏季防熱也是要重點(diǎn)考慮的，打個(gè)比方就是人穿衣服要適當(dāng)，過度保溫就象是夏天捂?zhèn)�大棉襖，室內(nèi)人員活動(dòng)、燈光設(shè)備的散熱不易散出，室內(nèi)熱量需要通過空調(diào)制冷帶出，反而違背了建筑節(jié)能的初衷。以上海地區(qū)的建筑為例，適當(dāng)?shù)谋�溫并采取通風(fēng)換氣的措施是比較合理的方案。
　　4建筑材料含水率對(duì)保溫性能的影響
　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻主要由建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)確定，而建筑材料的含水率對(duì)材料導(dǎo)熱系數(shù)有非常直接的影響。根據(jù)資料介紹，一般建筑材料每增加1%，其導(dǎo)熱系數(shù)增加約為4～8%，增加幅度隨材料不同而不同，而且同一種材料在不同含水率的條件下，其導(dǎo)熱系數(shù)增長(zhǎng)不一定呈線性關(guān)系。表1列出了幾種常見的建筑材料在不同體積含水率條件下的導(dǎo)熱系數(shù)。
　　可以推斷，對(duì)于建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，室外的風(fēng)霜雨雪、室內(nèi)的散濕情況都會(huì)對(duì)其材料的含水率產(chǎn)生影響并加大其導(dǎo)熱系數(shù)。就算是在設(shè)計(jì)中嚴(yán)格按要求設(shè)計(jì)了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，但如果沒有考慮其受含水率變化的影響，圍護(hù)結(jié)構(gòu)仍然有可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)露。為解決這一問題，根本的辦法是在建筑構(gòu)造上采取措施，即在保溫層外設(shè)置隔汽層，防止水汽進(jìn)入保溫材料導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)增大。對(duì)于一般的建筑，由于室內(nèi)沒有明顯的散濕，主要是受室外氣象因素的影響，一般將隔汽層設(shè)在室外側(cè)。實(shí)踐表明，設(shè)置隔汽層可以有效地防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部冷凝受潮。
　　表1

　　5內(nèi)保溫與外保溫
　　內(nèi)保溫還是外保溫？在設(shè)計(jì)中我們常常被問到類似這樣的問題。一般來(lái)說內(nèi)保溫施工簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，常被建設(shè)單位青睞，外保溫則具有對(duì)戶內(nèi)使用面積影響小，不存在室內(nèi)裝修施工破壞因素的影響等優(yōu)點(diǎn)。如果深層次地分析，內(nèi)保溫由于將建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基體材料隔在外邊，建筑蓄熱能力小，溫度變化快，波動(dòng)也快，但相應(yīng)的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)基體材料的內(nèi)外表面溫差加大，溫度應(yīng)力增加，出現(xiàn)裂紋的可能性增加，因此在屋頂保溫中是要求保溫層外置。外保溫則相反，由于蓄熱能力的增加，建筑內(nèi)溫度變化慢，波動(dòng)小，舒適性較好。
　　如果說建筑為使用時(shí)間不長(zhǎng)、間斷使用的公共建筑，采用內(nèi)保溫對(duì)節(jié)能較為有利，而對(duì)使用時(shí)間較長(zhǎng)、室內(nèi)人員較為穩(wěn)定的建筑如住宅樓、賓館、辦公樓等，外保溫較好。
　　6熱橋部位的形成與對(duì)策
　　由于建筑材料材質(zhì)的不均勻或是在同一斷面上采用不同材料所造成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻的差異稱為熱橋，其根本原因是材料的導(dǎo)熱系數(shù)不同造成的。熱橋可以視為圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的薄弱環(huán)節(jié)，它將使圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻小于計(jì)算得出的理論熱阻。熱橋的存在使我們可以經(jīng)�？吹浇Y(jié)露最先是在一個(gè)局部產(chǎn)生，這一部位也必然是熱橋部位。對(duì)于不允許外墻和頂棚內(nèi)表面結(jié)露的房間，設(shè)計(jì)應(yīng)保證熱橋部位的內(nèi)表面溫度高于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度。
　　在實(shí)際工程中，熱橋的產(chǎn)生是不可避免的，雨棚、空調(diào)機(jī)擱板、遮陽(yáng)板、梁柱部位均是熱橋部位。一般說來(lái)對(duì)于由材質(zhì)不均勻?qū)е碌臒針蚩梢栽谟?jì)算中考慮對(duì)其導(dǎo)熱系數(shù)加保險(xiǎn)系數(shù)的方法解決；對(duì)于大面積有規(guī)律的圍護(hù)結(jié)構(gòu)如紅磚砌體、水泥沙漿砌筑加氣混凝土條形板等可以采用綜合熱阻來(lái)計(jì)算；對(duì)于局部土建梁、柱等引起的熱橋則可局部校驗(yàn)并局部加強(qiáng)保溫。
　　在保溫施工的標(biāo)準(zhǔn)圖中，對(duì)于陽(yáng)臺(tái)、窗套、空調(diào)機(jī)板等外挑熱橋部位，是要求保溫層覆蓋保溫，但施工中往往難以實(shí)施，大多采取保溫砂漿加厚的措施，而保溫砂漿在熱工性能上比保溫材料還是相差很大，應(yīng)核算這些部位的熱阻是否滿足不結(jié)露要求，如不滿足則建議增加局部?jī)?nèi)保溫措施。
　　7有效利用太陽(yáng)輻射熱
　　對(duì)于上海地區(qū)來(lái)說，氣候特點(diǎn)是夏熱冬冷，防熱要求與保溫要求同等重要，而太陽(yáng)輻射熱的引入對(duì)冬季采暖有利，夏季空調(diào)不利，能否因勢(shì)利導(dǎo)、有效利用成為我們經(jīng)常探討的話題。上海地區(qū)冬季和夏季的太陽(yáng)入射角不同，夏季大而冬季小，在南向外窗、陽(yáng)臺(tái)門上設(shè)遮陽(yáng)板時(shí)可以根據(jù)入射角計(jì)算遮陽(yáng)板的最佳寬度，在夏季陽(yáng)光不直接射入室內(nèi)，而冬季陽(yáng)光可以最大幅度地射入室內(nèi)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)有效利用太陽(yáng)輻射熱的目的了。
　　8結(jié)語(yǔ)
　　建筑節(jié)能不僅在節(jié)約能源上有積極意義，在防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面結(jié)露、提高建筑內(nèi)人員舒適性方面也有其實(shí)際意義，因地制宜結(jié)合湖南當(dāng)?shù)貧夂驐l件正確處理好夏季防熱和冬季保溫的關(guān)系才是科學(xué)的觀點(diǎn)。在實(shí)際工程中，建筑材料含水率的變化對(duì)傳熱性能有較大的影響，而多種多樣的建筑構(gòu)造又導(dǎo)致熱橋的出現(xiàn)不可避免，對(duì)熱橋部位的校核驗(yàn)算和采取補(bǔ)救措施是必須的。對(duì)于上海這樣的夏熱冬冷地區(qū)，有效利用太陽(yáng)輻射熱是在建筑外窗和遮陽(yáng)設(shè)計(jì)中必須考慮的因素。