夏热冬冷地区绿色建筑适用技术研究

朱明静 张兰亭 赵玉豪 周毅

近年来，建筑污染越渐严重，大力推广绿色建筑成为社会发展的必然趋势，夏热冬冷地区的绿色建筑规模也不断扩大。本论文通过调研夏热冬冷地区的绿色建筑技术，研究其适应性，旨在提高技术节能效率，推动绿色建筑的发展。

一.课题背景

（一）课题的提出

中国强国的同时，环境污染等问题日益严重，建筑污染占环境总污染近1/3，节能减排，发展绿色建筑日渐成为社会主流。从2004年初探绿色建筑到现今的深入研究，中国关于绿色建筑技术和绿色建筑评价标准逐步完善，发展目标和任务也越发艰巨。

夏热冬冷地区是一个人口数量庞大、经济发达且在我国占有很大比重的地区。夏热冬冷地区的绿色建筑规模的规模壮大，但建筑节能效率低于预期。本论文对夏热冬冷地区绿色建筑适应技术研究不仅提高了绿色建筑节能效率，还提高了居住舒适性，推动绿色建筑的发展。

（二）概念界定

1.2.1绿色建筑。绿色建筑是指在项目的全寿命周期内采用高效且对环境友好的建筑材材，运用合理布局、设计或技术达到节地、节能、节水、节材等目的。简而言之，就是四节一环保。

1.2.2夏热冬冷地区。我国夏热冬暖地_区大概为南岭以北，陇海线以南，四川盆地以东。夏热冬冷地区夏季温度高，极端高气温达到40℃以上；冬季阴冷，极端低气温达到-10℃以下。

二.建筑外环境系统

（一）建筑布局规划设计

建筑的朝向与日照、通风有关。建筑坐北朝南，在冬季能提高太阳辐射率。通过减少位于东西方向的房间，能减少夏季太阳辐射率。若考虑风向，建筑布局应迎夏季主导风向，与地形、绿化等形成风道，引导自然风流动。夏季主导风向与建筑长边的角度应在30°-60°。正式设计时，根据日照和入射角度确定建筑朝向，然后再根据季风的主方向与建筑群通风效果与采光需求进而优化，来达到各建筑都能保证良好通风的目的。

建筑的间距与通风、日照等有关。横向布局，单个建筑应坐北朝南，南面留足够空间，使得在冬季获得充分阳光；多个建筑中建筑之间的间距应合理布局，充分利用斜向日照与山墙日照。紧向布局，多个建筑中的前面建筑应采用斜屋面，且低建筑在高建筑的南面，减小间距。

（二）体形系数设计

建筑物与室外接触面面积太大，使得体形系数过大，会导致外围护结构的传热损失增大，所以应把建筑的体形系数保持在较低的数值。

建筑的设计尺寸影响建筑的体形系数。各体形和朝向的外墙接收辐射的比值如表2-1所示。同时，体形系数S与层高h为线性负相关，并且层数越多，层高对体形系数的影响越小，体形系数对建筑能耗的影响也就越小。对于低层与多层建筑来说，建筑总高度H对体形系数s的影响较大，其他建筑中，层高对体形系数的影响较小。因此合理的长宽比对建筑节能很重要。

三.节水技术研究

（一）雨水回收利用

屋面雨水的积蓄利用系统，水泥混凝土等屋顶材料较合适，对屋面雨水的处理使用物化方法更合适。初期过滤设备主要由截污挂篮装置和弃流过滤装置，后期过滤消毒设备由雨水过滤器和紫外线消毒器等组成。

路面雨水与绿地雨水也可有效的改蕾热环境和用于路面降温，而屋面雨水积蓄回收利用在节水方面有着更显著的效果。这种系统其只需对冲水厕所进行简单的改装，然后与屋面蓄水系统相连接，造价低但实用性高，节水节能，值得推广。

（二）中水工程

中水回收利用是将生活废水收集处理，达到一定的标准后用于绿化等非饮用水。生活废水的水质要求低于饮用水但高于污水排放标准。各类建筑物的各种排水污染物浓度如下表3-1所示。

中水的水源大致有优、砸、全污水之分。中水回收根据不同的水源有不同的处理方法。水质越差，所需的处理流程越复杂，同时设备的占地面积和投资越高，因此根据不同建筑选用不同水质的处理方式很重要。可见，中水工程的前景很好，值得推广。

四.围护结构

（一）墙体保温方式

墙体保温方式有：外墙内保温、外墙外保温、外墙夹芯保温。外墙内保温的弊端是发生冷凝现象后影响保温效果受影响，材料的寿命减少，且会影响居民健康。因此，外墙外保温、外墙夹芯保温在夏热冬冷地区更适用。夏热冬冷地区的能耗模式是“间歇式”与“分隔式”的，夏季制冷的时间不超过12小时，冬季采暖的时间不超过4小时。同时，采暖制冷时，室内只有小部分房间是用采暖制冷设备。因时间段和人数的不同，公其建筑和住宅类建筑运行采暖制冷设备时间段和时长不同。所以，室内的热环境不再是单一的恒温体而相对复杂。综上所述，在夏热冬冷地区，住宅类建筑适合用外墙内保温，而公共建筑适合用外墙外保温。

（二）门窗节能

建筑门窗占建筑能耗约3/10；为增大采光、通风面积或是更具有现代性，现代建筑的门窗也越来越大。在夏季，太阳辐射经过单玻窗进入室内过程中消耗掉的空调冷量约为空调负荷的1/4；在冬季供暖时，单玻窗户损失的热量约供热负荷的1/3。

由上表4-1四种玻璃材料的综合性能比较可以看出，低辐射玻璃和中空玻璃这两种材料适用于夏热冬冷地区。但在实际应用中，可结合多种材料，生产满足使用者特殊需求的玻璃。

（三）屋面构造研究

蓄水屋面是指在屋面的防水层内放入适量的水，通过水的性能从而达到隔热降温的目的。相同的气候下，蓄水层为100mm的蓄水屋面相比普通屋面的外表面温度低15℃左右，内表面低8℃左右，能够节约制冷采暖设备最大负荷近2/3[3]。水不仅能够反射太阳光和在蒸发作用中消耗热能，还可以在冬季时起保温作用。因此，蓄水屋面在夏热冬冷应用的也较广泛。

绿化屋面即在屋顶上种植树木、花草来发挥植物的光合作用、蒸腾作用，实现生化能与热能的转变。1万平方米的绿化种植屋顶能够吸收0.75-0.8万千克的二氧化碳，释放出0.6万千克的氧气，1000万平方米的绿化种植屋面更加可以使城市温度降低20℃到3℃。綠化屋顶能够积蓄雨水，减少雨水流失量。绿化屋顶的流失率相比普通屋面80%的雨水流失率仅为30%，同时，若是把这部分的雨水收集起来，就能够作为简易的生活用水。能够利用植物的蒸腾作用，在夏季能降低建筑物温度这是绿化屋面最重要的优点。

随着“绿色建筑”和可持续发展这两个概念近些年的飞速传播和深入民心，市场上越来越多的绿色节能技术让人应接不暇的同时也存在着鱼龙混杂的现象。本论文通过研究夏热冬冷地区建筑外环境、节水、围护结构三方面的节能技术，因地制宜分析其技术适应性，根据不同的气候环境和人文特征因地制宜的应用不同的节能技术，提高节能效率，促进绿色建筑发展。