王峰
同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司200092
摘要：建筑节能设计不仅保证了人们居住过程的舒适性，同时也能够充分节约有效能源，为生态环境保护提供科学助力。在具体设计阶段，设计人员不应该盲目追求高新科技，要充分考虑气候以及相关环境因素，充分利用区域性优势，总结建筑设计过程的适应性技术，以此提高设计水平。
关键词：夏热冬冷；建筑设计；适应性
引言
研究夏热冬冷地区建筑设计适应性技术，其目的在于提高建筑设计的合理性与科学性，最大限度降低建筑耗能，实现建筑经济效益与社会效益的双丰收。本文就以夏热冬冷地区建筑为例，对其建筑节能设计适应性技术进行研究。
1利于节能模式的建筑布局
根据地区的气候特性要求，进行合理布局时，则需要考量综合因素，如建筑建筑朝向、建筑选址、建筑间距等，并以确定建筑物建设的相关要素，如建设密度、建设规模、建设绿化、建设高度、建设交通等，利用建筑物的基本参数，确定建筑构造的基本形态、平面总布局、朝向方位等，并保证建筑物与周边的自然景色、地址气候、地貌地形、其他建筑等相协调，并利用节能性的设计为建筑布局的节能模式提供参考基础。
11建筑选址
建筑物的日照通风情况主要是受到建筑物的选址布局予以确定，进一步会影响到建筑物内部的热环境效益及耗能情况。传统建筑在设计之初就会充分考虑其“风水”特点，进而进行合理的选址，通常其考量因素为地表构造、地势高低、地物布置、土壤情况及方位朝向等。以往的古式建筑中其选址通常为依山面水的特点，若不考虑“风水”中存在的非科学性迷信因素，此建筑选址则有效利用了山体的遮挡性，可对冬季寒冷北面来风进行阻挡。通过靠近水源有效的降低夏季来自南方的热季风，可见，其选址满足了房屋建筑对日照通风、采暖排水的基本要求。在进行房屋建筑选址时，应当充分结合地理环境特点，可在较为平缓的阳坡上降低冬季寒冷气温带来的影响。但由于发展所限，现代化建筑在选址时往往难综合考虑全面的因素，因此节能建造的理念则是体现在对周边地形地貌的选择与利用上，通常是在现有环境的基础上，合理规划平面设计，布局总区域，科学设置朝向获得采光、设置节能区域景观等。
1．2建筑朝向
影响建筑朝向的主要因素是日照和通风。良好的建筑布局可以使建筑更多的房间朝南向，充分利用冬季太阳辐射热，节约采暖能耗；也可以减少建筑东、西向的房间，减弱夏季太阳辐射热的影响，节约制冷能耗。建筑最佳朝向一般取决于日照和通风两个主要因素。就日照而言，南北朝向是最有利的建筑朝向。从建筑单体夏季自然通风的角度来看，建筑的长边最好与夏季主导风向垂直；但从建筑群体通风的角度来看，建筑的长边与夏季主导风向垂直将影响后排建筑的夏季通风；故建筑规划朝向与夏季主导季风方向一般控制在30度～60度之间。
1．3建筑间距
进行建筑物间距的合理设计时需要充分考虑诸多因素，如房屋的通风性、采光性、防火性、隔音性、通行便利性、施工便捷性、抗震性能等。建筑物根据环境的要求为保证冬季的充分得热需要考虑良好的日照质量、日照时常等，不仅如此，日照效果还深深影房屋利用者的身心健康。
影响日照时间、质量的主要因素包括合理的规划总体布局，优化的朝向、间距。建筑间距日照获取呈现正相关性，较大间距日照较好节能较强，但会违背节地的要求。因此，在单体建筑平面设计时，理论上应当坐北朝南，保证南侧空间的开阔性，增加冬季日照采光；在建筑群平面设计时，需科学化布置建筑物间的位置与朝向，实现最优日照与间距组合，常见组合形式包括交叉错排列建筑群、充分结合斜向日照角度变化、利用山墙空间日照等。进行竖向布局设计时，为保证有效的缩小建筑间距，常见前排建筑斜屋面、较高建筑的阳面布置较低建筑等建筑群设计形式。在体量较大的大型建筑单体设计中，另外可应用退层处理、合理降低层高等设计方式实现缩减较大体量建筑群间距的目标。
1．4总平面布局
影响建筑群日照的因素除上述内容外还包括，建筑群的分布、高度、位置、道路走向、风风速影响等，因此在进行总体平面设计时，应当全面综合考虑各项因素，并保证各因素间为最佳组合，以此实现的最大化的利用日照与通风的优势。现代化建筑设计过程中可模拟分析不同的窗台标高建筑物外墙每个部分的受照射情况，并精确计算出在日照时间地点变化情况下，室内采光的需求量与实际量。同时利用计算机软件分析模拟计算出容积率已知情况下，建筑群、单体建筑的日照采光需求，以此为依据对日照设计方案进行不断的改善。同时可以此为依据计算预判单体建筑物冬季被动采暖、夏季遮阳等情况。
2强化隔热的构造措施
通常进行房屋建筑设计时，不仅需要考量内外空间布局、满足环境的要求，还需要综合考虑室内的热环境的构建，利用外围护的隔热促进室内热环境的形成。对此，需要重视屋面、墙体、门窗等房屋构件，利用其热工性能，加强隔热。
2.1屋面、墙体的隔热构造
强化物质隔热性能时，可充分利用其物理性能，如隔热、传染、辐射、蒸发等，通过合理设计围护结构，增加热阻，降低传热系数，阻止或减少室外热环境影响室内热环境。尤其是针对建筑承受较多太阳辐射的屋面、东西向墙体，必须在设计时充分重视利用其物理性能进行隔热优化，通常的设计型式包括：
(1)材料热阻型。利用绝热材料实现对墙体、屋盖等位置的隔热，采用玻璃棉、膨胀珍珠岩等增强墙、门窗等处的热阻，缩减围护结构的有效传热系数。可利用材料较轻的复合外墙板，在保证较少占用面积的情况下增加隔热。常见使用此类材料于屋盖中，隔热的同时降低荷载，凸显其优越性能。
(2)空气间层型。在墙体、屋盖中加入空气间层，根据空气有较小导热系数的性能，提升建筑构件的隔热性。
(3)通风间层型。利用风间层的设计，使受热气体进行上升，通过热空气流动带走额外热量，其隔热效果往往超过封闭式空气层，常见的构造应用包括使用隔热板架空屋面、构建双层瓦通风坡顶等。
(4)遮挡辐射型。利用挑檐等各种遮阳形式，减少太阳辐射热带来的的影响。采用活动式遮阳的方式，利用屋阳高度角和方位角的变，阻挡太阳光对房顶、墙体的辐射，如下图1所示。
图1计算挑檐挑出距离的简便方法
(5)蒸发降温型。通过植物水分蒸发或水资源蒸发，携带热量蒸发实现降温，常见的应用为蓄水屋面、攀援植物墙面等。
(6)反射型。根据材料的反射性、色彩的反光率，反射走辐射热，进而降温，常见如天棚铝箔隔热层等。将白色或浅色材料敷设在建筑外表面并保证其光滑，通过反射太阳辐射降温l℃一2℃。
(7)综合型。根据建筑需要，搭配使用上述构造，充分进行建筑物外表面降温，同时满足人们的视觉需要，符合设计要求。
2.2门窗的构造
在建筑物构建时，就应充分考虑其采光、通风需求，进行合理的设计，而窗的设计正式体现此作用的重要途径，不仅如此，窗存在隔热性差的特点，因此为了有效的提升窗的隔热实效，可进行以下内容的优化：
(1)如图2所示，增加对门窗的密封，采用良好的密封条提升门窗的气密性，阻止或减少空气灌入，有效的增加空调使时功效，同等条件下降低能耗。
(2)如图3所示，控制并降低辐射热穿透玻璃的效能。可利用向热反射玻璃上贴反射性镀膜，实现热辐射隔热，有较好的应用口碑。
图2对窗户缝隙的处理
图4冬季与夏季活动遮阳板的利用
3新能源和新技术的应用
近些年，对于能源的利用趋向创新性、清洁性、环保性，并成为绿色建筑构建的重要能源支撑，对新能源的利用则为建筑创新提供了技术支持。常见的新能源包括：风能、太阳能、地热能等，在夏热冬冷的区域最常使用的新能源包括：太阳能、地热能等资源能源。
2.1太阳能的利用
新型能源的利用中，最常见的能源种类即为太阳能，对于其利用方式在建筑房屋时常分为直接式与间接式利用，表现为太阳能的被动式与主动式利用。直接利用是指建筑物对太阳采光的直接利用，如将向阳面的开敞程度增大，利用对阳光的采集模式，利用朝向增加室内采光；又如利用阳光增加集热墙的能量汇聚等。常见的间接式利用太阳能方式如，太阳能热水系统的应用、对太阳能热空气进行采集的系统、利用太阳能进行光伏发电等。
2.2地源热能利用
利用地源热主要是指，在天然土壤的作用下利用地源热泵对土壤、地下水、地表水等资源经由热泵机组进行热能提取与汇聚，作为冬热、夏冷能源向建筑物提供，保证建筑物的冷热系统正常运转。此次能源的利用方式，是对清洁能源的利用，可有效的减少能源产生中的污染，缓解城市热岛效应。不仅如此，地源热泵系统经地下埋藏换热器，至少50年内不需维护更换，完成安装后有效降低维护费用，节省成本。如下图5所示。
图5
结束语
总之，夏热冬冷地区具有夏季高温、冬季阴冷、常年湿度大的气候特点，在节能技术的选择上，应综合考虑冬季采暖保温和夏季通风、隔热、遮阳，因地制宜，优先采用被动式节能技术。合理设计自然采光方式、适当增加围护结构保温厚度、尽量消除热桥、提高门窗气密性、设置东南西向外遮阳、采用屋面复层绿化和墙面立体绿化，这些被动式节能技术造价低、施工方便，应用效果良好，节能效果明显。
参考文献
[1]董旭娟.夏热冬冷地区住宅供暖与节能设计研究[D].西安建筑科技大学,2016.
[2]林楠.夏热冬冷地区城市街头绿地气候适应性设计研究[D].南京林业大学,2012.
论文作者:王峰
论文发表刊物:《中国住宅设施》2018年3月上
论文发表时间:2018/11/16
标签：建筑论文; 日照论文; 建筑物论文; 朝向论文; 间距论文; 采光论文; 夏季论文; 《中国住宅设施》2018年3月上论文;