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夏热冬冷地区居住建筑节能技术的适用性

摘要:我国幅员辽阔,跨越多个气候带,因此,全国各地的气候特征存在较大差异,在构建民居房屋时,应当充分考虑当地气候因素,采用合适的技术,力求做到节能环保,合理降低生产成本,并提高建筑质量。在我国的大部分地区,都具有夏热冬冷的特点,夏季最高温度能达到四十摄氏度以上,冬季最低温则能够达到零下十几甚至二三十摄氏度,本文结合实际施工情况,分析了这类型地区居住建筑节能技术的适用性,提出了多项能耗较低、效果较好的施工技术的应用策略。

关键词:夏热冬冷地区;居住建筑;节能技术;适用性

在我国,能源短缺问题已经成为制约经济进一步增长的重要因素之一,在世界范围内,这也是一个不容忽视的重要问题。我国虽蕴藏着大量能源,但人均资源的占有率却低于世界平均水平的一半。因此,每年都需要消耗大量材料和能源的建筑行业应当做出表率,积极引入节能技术,降低能耗。在选择施工技术时,应关注气候特点,善于利用自然的变化规律,本文以我国广泛存在的夏热冬冷地区为研究对象,详细分析了居住建筑节能技术的适用性。

1夏热冬冷地区简介

1.1气候特征

我国南北跨度较大,因此,各地气候因素差异性大,在建筑行业,气候因素是影响施工质量的重要因素,同样也是决定施工技术选择的根本原因,广大建筑学者将我国分为多个气候区,其中夏热冬冷地区占据了相当大的一部分,并且是我国人口较为密集、经济十分发达的地区。其气候特征为:在全年最冷月份平均气温大约在0~10℃,全年最热月份平均温度在25~30℃,全年有0~90天中的日平均气温小于等于5℃,且有大约49~110天日平均气温大于等于25℃。在夏热冬冷地区,夏季气候闷热,而冬季则潮湿、寒冷,气温日较差小,一年之中降雨量很大,集中在夏季或者春末夏初,其包含的长江中下游地区在春夏之交恰逢梅雨天气,长时间阴天,并有突发性强降雨。沿海地带和长江中下游地区的夏秋两季经常遭受台风袭击,也容易受到来自热带的风暴影响,经常出现大风和暴雨等极端天气。

1.2分布

夏热冬冷地区在我国主要指的是长江中下游地区和周围的沿海地区,包括两湖、安徽、浙江、江西省全部区域,以及部分四川、贵州、江苏、河南等省,并包含上海市和重庆市。

1.3对建筑的要求

在夏热冬冷地区,建筑物必须能够在炎热的夏季通风、降温、隔热,在冬季则具备保温、采暖功能,避免室内温度过低。此外,其采光和通风性能必须较好,但在夏季,需要具备防晒功能,并能够满足防雨防潮、避雷击、防洪等的要求,此外,还要有优良的防风抗震性能,尤其是高层建筑,要保证安全性。在夏季施工时,还需采取一定的防高温和防暴雨措施。

2结构与位置设计

2.1朝向

我国夏热冬冷地区多为经济发达、改革开放程度较深地区,其住宅的建设一般不太讲究朝向,有一部分为传统的坐北朝南向,也有许多为东西向,或者受到周边地形、道路走向或者其他建筑等的影响,朝向不确定,而朝向是影响住宅室内的热环境的重要因素,也因此会对能耗造成较大作用。在选择住宅朝向时,应当综合考虑多方面因素,例如,太阳光的辐射、采光与通风条件等。在靠近北方寒冷地带的城市,应当注重冬季采暖,尽量控制建筑朝向,方便冬季的采光和获得太阳辐射;而在靠南的地区,夏季气候炎热潮湿,选择朝向时,既要考虑采光,又必须保证通风。在夏热冬冷地区,夏季一般为东南风,冬季多为北风,因此,建筑朝向应当遵循主导风向原则,设计时,应尽量使住宅纵轴垂直于东南方向。若考虑太阳辐射,面向南方会增加冬季太阳辐射总量,夏季南向则能够减少太阳辐射,因此,在布置建筑时,应尽量将朝向控制在南偏西或者偏东5°~15°范围,总体上尽量控制在南偏西30°到南偏东30°,能够在冬季获得较好的采光效果、在夏季通风避光。

2.2平面布置

在平面布局设计方面,也应当满足生产生活的需要,并提高建筑舒适度,起到节能效果。科学的建筑设计应当将生活区和生产区进行分割,并尽量利用自然能源,尤其是平房和独立宅院的设计,应将卫生间和住宅进行分离,设计楼房时,也应当让卫生间与办公、生活区域隔开。布置住宅平面时,可以充分利用风压、热压,在夏季利用穿堂风来降低室内温度,并带走多余水汽。主要功能房间例如卧室和客厅,应当布置在南边向阳面,兼顾采光与寒冷天气的采暖,而诸如厨房、储藏间和其它辅助性的功能房间,则应设置在北边,利用温度阻尼区来减少住宅的能量损失,从而起到节能效果。

3围护结构的节能技术

3.1保温外墙

在我国长江中下游地区,无论是夏季还是冬季,墙体的围护结构两侧温差都不大,因此,室内安装的空调负荷基本上不会受到墙体围护结构保温的影响,在实际施工时,应尽量选择墙体保温节能施工技术,减少能耗。如今常用的技术有:(1)抹灰施工。在保温外墙施工中,在轻骨料中添加一定数量的水泥、石灰和石膏,在合理添加外掺剂,将混合材料用于调配保温砂浆,并用于保温层的喷涂施工。喷涂前,应注意控制施工环境,做好基层的清理工作,避免遗留杂质影响施工质量,并要提前做好干燥处理,喷涂时,则应保证涂层厚度,均匀、连续喷涂,确保保温效果,同时,避免增加材料用量。(2)干挂施工。干挂施工乃是一种新兴的施工技术,它是使用金属挂件直接将石材吊挂,固定在建筑物上,可省去灌浆粘贴的步骤,大幅降低施工成本。在采用干挂施工时,必须考虑到周围环境因素,尤其是风力、温度,以及气体成分和腐蚀性,并严格根据我国相应的施工要求进行整个过程,注重细节,保证墙体稳固性。此外,应做好防水措施,避免金属遭受腐蚀。(3)粘贴施工。粘贴施工指的是使用聚合物水泥浆和其它化学物质,采用膨胀螺丝连接外层钢丝网水泥砂浆粉刷层和墙体,能够充分利用太阳能和地热能来进行施工,减少能耗,具有便捷、绿色、节能等多种优势,成本较低。施工时,应注重基层处理,采用膨胀止水条来封堵拉丝杆所留洞,并使用膨胀剂和细石砼封堵外墙脚的手眼洞,抹灰时,应当采用悬挂钢丝网的方式避免开裂。此外,应当将基体表面的杂质,例如,灰浆、胶等清理干净,并提前做好洒水润湿,严格控制基层的含水率,一般在15%~25%即可,若在降雨天气,还可适当降低。在抹找平层时,应当先在底层使用比例为1:3的水泥砂浆抹灰,根据实际施工情况控制厚度,一般在7毫米为宜,当第一遍抹灰渐干、达到六七成后,再使用1:2.5的水泥砂浆涂抹,厚度一般在6毫米。从整体上来说,找平层的厚度应当控制在20毫米内,若超出该数值,则需要挂钢丝网加固,避免其脱落。为避免渗水、透风等问题,还应当注重伸缩缝的构建,粘贴面砖时,应当遵循由上而下的分段粘贴方式,而每一段则应当从下向上粘贴。勾缝时,应保证连续施工,勾缝平直光滑,没有裂纹和空鼓等现象,并控制缝深,一般以3mm为宜,按照先水平后竖直的顺序进行施工。勾缝后大约四小时,还应当分别使用棉纱、草酸水溶液、清水分别进行三次清洁,最后,则应做好外墙面砖养护工作。

3.2窗户

窗户部分乃是建筑外围护结构中较为脆弱的部分,也是保温性能的薄弱环节,通过窗户散失的热量,占据建筑物总热量损失的三成左右,因此,窗户面积和位置等都会对建筑能耗造成很大影响。过去我国建筑物中多使用单层金属窗,其导热性强,热量损失严重,有些设计者为增加采光面积和获得更加开阔的视野,吸引消费者,直接增大窗户面积,为建筑采暖带来较大麻烦,并增加了空调能耗。若想获得较好的节能效果,应严格计算窗墙比值,并控制窗户面积,一般南边窗户肩负着采光和采暖的重任,窗墙面积比值小于0.35为宜,而北边窗墙面积比应在0.25以下,避免与南边窗户面积差异过大影响穿堂风的形成。为避免夏季太阳辐射过于严重,应控制东西方向的窗墙面积比值在0.3以下。窗框应选择保温隔热性能较好的塑料材料,避免其在冬季散热过快,玻璃则应当选择具有较好保温性能的材料或者双玻窗,在施工时,要做好窗框边缘的密封工作,提高气密性。

3.3屋面

屋面所占的总面积虽然远低于墙体,但也是热量损失的一大重要途径,通过屋面散失的热量,大约占据房屋总能耗的1/10左右,由于其位置特殊,直接全面接受太阳辐射,因此,其保温性能对于建筑顶层的影响十分明显,过去常用的现浇钢筋混凝土平屋面保温效果较差,传热系数较高,容易导致热量散失,若不构建隔热层,会导致顶层冬季温度过低。为解决此类问题,应选择带有一定坡度的屋面,并在屋面阁楼部分设置通风口,利用可调节百叶窗调控温度。另外,可以在通风隔层使用保温材料提高屋面保温性能。若必须使用平屋面,则应当增加保温层,并做好绿化工作,起到保温节能效果。

4结语

如今我国的节能减排、可持续发展理念不断贯彻落实,逐渐深入人心,在夏热冬冷地区采用节能技术,能够大大降低建筑物的能耗,并提高居住舒适度,为居民带来更加美好的环境,提高生活质量。

参考文献:

[1]魏迪,张辉,王惠慧.夏热冬冷地区居住建筑被动式节能设计适用性分析[J].华中建筑,2019,37(03):28-31.

[2]王建辉,李百战,刘猛,姚润明.夏热冬冷地区居住建筑节能技术适用性分析[J].暖通空调,2009,39(11):3-6.

作者:谢竺 单位:乌鲁木齐职业大学

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