1、淺析夏熱冬暖地區中小學校教學樓建筑節能設計【摘 要】我國幅員遼闊，氣候復雜。各地進行的節能減排運動如火如荼，節能措施也呈現出多樣化，新型化的局面。與此同時，不同地域、不同類型建筑又存在著較大的地域差別。在實際工作中總結出夏熱冬暖地區中小學校教學樓這一特定建筑的節能要點，提出相同建筑類型節能措施的推廣。針對本地的氣候條件，采取合理的節能措施。 【關鍵詞】夏熱冬暖；教學樓；建筑節能設計隨著我國社會主義市場經濟的快速發展，城市化的程度也在不斷的提升，建筑行業也得到了飛速的發展，而建筑能耗帶來的能源問題日益突出，目前我國的建筑大多數都是高耗能建筑。數據表明，在我國，建筑能耗目前約占我國所有行業能源消耗
2、總量的40%，并呈現加劇上升的態勢。在這種形勢下，節能就成為了擺在我們面前的重要課題，節能不僅能有效的減輕對國家對能源供應的壓力，也能夠促進循環經濟的發展。而建筑節能是各種節能方式中最直接、最有效的途徑，也是執行可持續發展的重要的一環，符合節約能源，保護生態環境的國策，更是目前全世界建筑發展的總趨勢。基于此，我國建筑的節能減排降耗形勢已迫在眉睫。改革開放時期的那種粗放式的發展模式已完全受到制約。可持續發展在人們的生活中越來越受到重視，人們對建筑的節能減排也逐漸形成普遍共識。從氣候類型上看，我國的夏熱冬暖地區屬于亞熱帶季風氣候和熱帶季風氣候；從地理位置上看，我國的夏熱冬暖地區是指位于北緯27以南
3、，東經97以東的地區，主要包括福建南部、廣東大部、廣西大部、臺灣、海南、香港和澳門等省級行政單位。該地區長夏無冬，年平均氣溫較高，氣溫年較差和日較差都比較小。由于有海陸風的調節，居民已習慣該地氣候，不感到悶熱。由于該地區太陽輻射烈，日照較少，最冷月平均氣溫高于10，最熱月平均氣溫達到了25以上，降雨量大，相對濕度高，熱帶風暴和臺風頻繁光顧。針對夏熱冬暖地區特定的氣候特點，我們在長期實踐工作中總結出了一套針對中小學教學樓建筑的節能措施，并且發掘具體問題中的有待改進的問題。夏熱冬暖地區的建筑要達到的基本要求是：針對該地區的氣候特征，夏季建筑物的設計要達到防熱、防雨、通風的效果，而冬季的保溫可不予考
4、慮。在結合當地夏熱冬暖的氣候特點，我們對中小學教學樓總結出如下的節能設計：1 教學樓樓址的選定教學樓的樓址的選定，應該從校園的整體布局出發，使教學樓為整個校園增添色彩，還要考慮到教學樓的采光、通風、防潮的因素。教學樓良好的采光、通風及防潮要求會減低教學樓的能耗，要盡量多的借助外部環境來達到節能的初衷。如果教學樓樓址的選定不考慮這些因素，不僅會影響到學校的文化氛圍，也會使教學樓節能的效果無法實現。2 教學樓的朝向設計通過對教學樓的朝向設計可以達到節能的目的。在每年的4月份到9月份，該地區盛行東南風和南風，每天中午12點到下午16點，太陽直射教學樓，此時建筑得熱率最高。因此，在設計中小學教學樓的方
5、向時，既要考慮到教學樓的通風條件，又要考慮到教學樓的太陽西曬。結合我國所處的具體位置，相同建筑面積的建筑物，南北朝向比東西朝向節約能耗，因此在進行建筑設計時，要盡量把教學樓的朝向設計成南向、南偏東或南偏西少許角度。3 教學樓間距的設計在教學樓的設計時，也要考慮臨近建筑之間或教學樓本身兩個部位之間的距離，間距太小，不能達到采光、通風、抗震等要求，不利于通風，就會增加教學樓的能耗，而間距太大，又會不利于節約土地資源。在教學樓節能設計中，采光間距是決定樓間距的主要因素。采光間距的標準是對于成排布局的教學樓，應該滿足滿窗日照的要求，當教學樓的朝向為正南時，相鄰建筑的間距應該是前面建筑的1.2到1.5倍
6、，滿足這個采光要求的間距，通風的條件也同時達到了。4 教學樓的體形系數設計教學樓的體形系數是指教學樓與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。外表面積中，不包括地面、樓梯間隔墻和戶門的面積。從此可以看出，如果建筑物的體積相同，體型系數越大，單位建筑空間的能耗就越高。數據表明，體型系數如果每增大0.01，能耗就增加2.5%左右，因此，為了達到減少能耗的目的，建筑體型系數最好設計在0.3以下。一般情況下，在選擇合理的體型系數方面主要采取下列方法：調整建筑面寬、調整進深、調整建筑物的層數等。另外，建筑物的形體越復雜、越不規整，其體型系數就越大。因此，在建筑設計中要對建筑物各部位的尺寸進行綜合考
7、慮，有效降低體型系數，從而達到降低能耗的目的。5 屋面設計屋面設計是熱工節能的重點工程，特別是屋面和東、西外墻的傳熱系數K指在任何情況下都應滿足標準的規定性指標 。針對教學樓屋頂導熱系數小及建筑的標準高的屋面，所采用的保溫材料應該是密度小，而且傳熱系數小，這樣可以減輕屋面的重量，所以，夏熱冬暖地區的教學樓屋面可以選用聚苯乙烯泡沫塑料板等來作為保溫隔熱的材料。把隔熱體放在屋面外，使建筑擁有良好的保溫隔熱效果，也消除了“熱橋”效應，還增加了教學樓的壽命。6 外圍護結構設計外圍護結構設計對于教學樓的節能設計至關重要，可以采用淺色或光滑的裝飾材料作為外圍護結構的表面。這樣設計，可以降低外墻對太陽熱量的
8、吸收量，在選用結構的材料和形式時，要充分考慮到材料的導熱系數，加大熱惰性的指標。比如，教學樓的屋頂可以設計成花園屋頂等多種形式。7 外門窗及遮陽設計外窗是教學樓能耗散失的最薄弱的部位。當門窗設計的面積比較大，其不恰當的比例會導致能耗增加，室溫過高，就會加大空調的能耗。而實際情況是部分偏遠落后地區由于經濟原因，許多中小學生日常使用最頻繁的教學樓夏日都無法安裝制冷設備，因此，自然條件的應用就很重要了，由于教學樓日常使用中外門窗經常是保持常開狀態，通風成為建筑使用時采取的重要而有效的手段。外門窗設計主要考慮如何減少傳熱量、減少太陽能輻射等方面的問題。減少傳熱量是為了避免教室內外溫差過大而引起的熱量傳
9、遞導致能耗過大，所以要盡可能減小窗戶的傳熱系數，比如，可以使用中空玻璃窗或者采用單框雙層玻璃窗等設計方法。夏熱冬暖地區太陽能輻射相當強烈，為避免太陽強烈的輻射給制冷制備帶來過多的能源耗能，要選擇傳熱性能較低、熱反射效果好的玻璃來達到節約能效的目的。大面積的透明玻璃窗外形美觀大方，室內明亮，但是在夏季，太陽輻射會大量的進入窗戶。為了達到節約能源的目的，需要我們認真做好教學樓的遮陽設計，做好了外窗的遮陽設計，就可以大大降低教學樓的能源消耗。針對夏熱東暖地區夏季炎熱的氣候特點，夏季太陽高度角最高，輻射量最大，在南向或接近南向的外窗上設計水平遮陽板的方法最實用，通過設置水平遮陽板可以達到阻止太陽光透過
10、外窗過度進入室內的效果。建筑若為了單純追求外形的美觀，采用全玻璃幕墻，是極錯誤的想法，這是因為全玻璃幕墻具有反光和吸熱的特點，會造成建筑能源消耗過高，玻璃幕墻建筑能耗是普通建筑的4倍，也會產生大量的光污染，這些光污染會直接影響人們的健康。綜上所述，夏熱冬暖地區中小學教學樓建筑節能設計，既要考慮到教學樓大開窗和常開門的特點，也要考慮到地區經濟的現實情況，針對不同的地區經濟現狀，應該采取不同的建筑節能設計，才能因地制宜，使節能設計更具有實際操作性。中小學教學樓建筑節能要根據社會經濟的發展而逐步提高，把工作做得更加具體，使得建筑節能真正地體現它實際的經濟效益、環境效益及社會效益。參考文獻1楊善勤.建筑節能.中國建筑工業出版社19992黃振利.外墻保溫應用技術.中國建筑工業出版社20053詹慶旋.建筑光環境.清華大學出版社19884公共建筑節能設計標準GB50189-20055張磊孟慶林.華南理工大學人文館屋頂空間遮陽設計.建筑學報20046張甫仁.基于綜合降荷的住宅建筑窗水平遮陽方式優化設計.太陽能學報2008注釋引自民用建筑節能設計標準1995
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