李红霞

(山西临汾市政工程集团有限责任公司，山西临汾 041000)

0 引言

随着社会经济的继续发展与人们生活水平的提高，人类对于自然的能源与资源的消耗需求日益膨胀。然而，由于地球资源的有限与科技的限制，制约着人类的进一步发展。于是，节能和环保逐渐成为了世界与时代的主题。我国作为发展最为迅速的发展中国家，由于人口众多、能源需求量大，资源矛盾更为尖锐。于是，在我国实施节能，环保更为迫切。文章旨在于此时代大背景之下，对于夏热冬冷地区住宅节能优化设计做一全面分析，以示启迪。

1 建筑节能的概述

1.1 含义

建筑节能，指在建筑的材料生产、房屋的建筑和构筑物的施工及使用中，满足相应需要或达到相应目的的基础上，尽可能地降低能源的消耗，即节约能源。建筑节能，在发达国家被广泛称为“提高建筑中的能源利用率”，在保障提升建筑本身的人文性、舒适性的基础上，合理而科学地使用能源，提升能源利用率。它具体指在规划、设计、改造及使用等过程中，认真执行、运用节能标准，采取节能式的建筑技术、建筑工艺、建筑设备、建筑材料及建筑产品，提高建筑本身的保温隔热功能和采暖供热等方面的运转效率，加强能源消耗的科学管理，利用新能源等环保资源，在保障建筑内人们热环境需求的基础上，减少建筑物供热、制冷制热、照明供应等方面的能耗。

1.2 节能优化设计的必要性

人类历史以来，住宅建筑作为抵挡恶劣自然气候天气的一种掩体存在。近代工业革命后，随着社会经济与科学技术的发展推动，人类逐渐在住宅建筑中考虑生活的舒适性与人文性的需要。所以，近代以来，各种新式的建筑类型、采暖采光等设备相继出现，并使人们的居住环境日益人性化、舒适温暖如春。然而，这些是建立在大量耗费能源的基础上的，于是，环境污染、气候变暖等世界性难题相继出现并引起了人们的深刻反思。20世纪后期，随着科技的进一步发展与环保思想的深入人心，在能源与环境问题成为世界与时代难题的同时，“环保”“节能”意识及观念逐渐出现并成为了人们关注的热点。尤其是一些发达国家，更是在国家法律及政府政策等方面付诸于行动，加大对于节能意识的宣传引导，鼓励促进节能产业及行业节能方面的研究。其中，建筑节能被发达国家普遍作为国家大政方针对待，并辅之以建筑立法规定保障。这些极大地推动了建筑节能在实际中发展的可能性，也说明了其时代必要性。

新时期，随着我国社会经济的进一步发展，人们生活水准与需求进一步提高。于是，大量舒适性住宅相继出现，但是，由于以前的这些建筑设计缺乏节能意识考虑，以致依赖采暖设备来改善室内环境，最终造成了大量的能源消耗与浪费，“2000年，建筑能耗更是已达全国总能耗的27.8%”。

近年来，虽然我国国民的节能意识有所上升，国家政策、法规也在加大鼓励与支持力度，然而，由于建筑节能的技术与手段还不够健全，许多地区的建筑能源消耗依然很大，并且建筑节能标准远低于西方发达国家。因此，建筑节能的紧迫性在当今的我国极具时代意义，任重而道远。而我国建筑节能工作的主要问题则是人们节能观念意识薄弱与缺乏具备节能设计能力及责任心的人才。

2 夏热冬冷地区气候特征与热环境状况

我国处于北半球，位于亚洲东部、太平洋西侧，拥有广阔的地理空间。于是，我国的气候类型多样，陆地自南向北分别是热带、亚热带、暖温带、中温带及寒温带，南北温差及采光条件差距较大。另外，我国的夏热冬冷地区多，占我国国土的大部分地区，主要分布在我国东部、中部地区，是我国人口尤为密集、经济也最为发达的地区。该区域最热月的室温均为25℃～30℃，相对湿度均为80%左右。夏季的气候特点是高温高湿，较多晴日，由于太平洋副热带高压深入长江内陆，整个长江地区呈现高温少雨、晴日少风的“火炉”景象。同时，夏季也是晴雨天气相对较多、较为舒适的时节，此时，虽然气温上升迅速，但夜间也降得明显，雨前闷热、雨后凉爽宜人。夏季我国第三种天气便是持续阴雨，如长江的“梅雨”天气。此时，昼夜温差小，天气湿度较大，感到闷湿不适，室内也宜细菌蔓延。

夏热冬冷地区的冬季则在最冷月份室温均为0℃～10℃，平均湿度80%左右，南方此时气温虽比北方高，但差距不大并且光照条件明显不如北方，同时，光热条件自东向西逐渐减弱，西南川蜀地区地处西部又加上受到地形影响，整个冬季天气阴沉、雨雪绵绵，晴日更少。

西伯利亚高气压控制亚欧内陆，此季，西伯利亚寒潮可直接南下肆虐我国大部分地区，直接致使降温降雪天气。

总体而言，夏热冬冷地区并非最恶劣的天气地区。冬季不如严寒极地之冷，夏季也比赤道酷热地区爽朗，已经是人类最为适宜的气候地区。住宅建筑的节能设计需要立足本地区的实际气候变化需要，不断满足人们的实际生活舒适需求，在此之上尽力完成节约消耗、环境保护之功效。根据不同的功能住宅建筑空间组成不同，人们在其中的活动内容不同及作息时间段不同等适当调整设计。

研究结果表明：人们对于卧室在夜间的室温要求较高，某城市住宅生活设计主要考虑卧室里面的热环境状况，迫于住宅节能可承受的经济能力，大多数的居民希望对建筑进行必要的节能改造。

3 夏热冬冷地区住宅节能优化设计

3.1 住宅节能优化设计的基本思路

住宅节能优化设计在夏热冬冷地区的应用应根据本区域气候的特征而定，于是，设计涉及到夏季隔热、冬季保温、过渡时节除湿及自然通风等方面的自然因素考虑。所以，在进行住宅围护结构的设计时，除夏季的隔热效果是围护结构设计解决热工设计的关键之处以外，鉴于冬季自然状况，设计时还需考虑冬季的保温作用，另外，该地区的空调采暖运行的方式、自然通风和室外热作用间的关系等方面也需要参考。该地区现有的大多数住宅是砖混式结构，即：外墙为砖墙或者是混凝土轻型空心砖块、室内外抹灰。

怎样确立该地区的外围护结构的热工设计标准，要考虑以下几方面：

1)该地区的住宅建筑造价、取暖设备价格、社会等方面的环境费用以及国家对该区域的住宅建筑提出的节能标准要求;

2)该区域住宅详细的规划设计、体形、窗墙比和对于自然通风的组织等;

3)建筑在该地区气候环境条件下的热过程特征状况，尤其是夏季的高温条件下，对于围护结构热稳定状况的考验特征等。

建筑围护结构的构造与热工参数表见表1。

表1 建筑围护结构的构造与热工参数表

3.2 灵活性设计应对冬夏气候矛盾

适合这一地区特色的合理住宅节能设计必须是以气候环境、建筑处于的场所环境以及居住人的具体情况而考虑设定的。夏季高温多雨、冬季严寒干燥是这一地区的主要特点，冬夏季节气候变化大、南北受太阳辐射条件及季风等因素影响以致光热、温度、湿度差距亦是悬殊。所以在这一地区冬夏气候矛盾的情况下，如何灵活设计夏热冬冷地区住宅节能以适应四季变化则是问题的关键，需要我们在总体的环境布置、空间的建筑结构、造型的处理等方面综合考虑，此外强化运用技术与自然环保资源采暖节能，创造舒适的居住环境。总体住宅布局上，要考虑气候环境的特征合理布局住宅建筑的朝向、建筑间距与小区绿化问题等，以达到夏季良好通风、降温散热、遮阳避暑，冬季利用光照、阻挡寒风保暖等效果;建筑间距对于散热通风十分关键，应根据地区的夏季较多东南风、冬季西北风及夏冬太阳光照不同等特点而设计。此外，住宅区域内的植被绿化工作对于建筑不同季节的热环境影响明显，也应该充分利用。

总之，灵活性的设计需要对住宅外围护结构根据当地的气候变化做出适当的调节，如：建筑空间的封闭与开敞的调节等。于是，住宅设计将被动建筑体和附加住宅设备相结合，使构造更加舒适、节能而环保。

3.3 地下的冷热源及相变制冷技术

夏热冬冷地区年均温度是18℃左右，已经是人类适宜的温度。鉴于地表温度的变化在地下土壤中逐渐锐减及变化相对滞后的特性，所以在冬季，地下浅层的温度较地表高，在夏季则相反。于是，可以说，地下浅层是一个很好的冷热源。所以我们可以将空气输入地下浅层埋藏的管道中，然后经过加热或者冷却输往室内，如此将室内冷热负荷与地下冷热源进行灵活互动，利于改善我们的室内热环境。

相变制冷技术则是利用了太阳能蒸发多孔材料水分的原理来冷却建筑的外表层。研究曾表明，此法效果明显，夏季建筑表层受强烈辐射温度达50℃以上，使用后可使其降低近1/2的温度，利于室内温度与湿度的调节。

3.4 植被绿化调节温度

住宅建筑小区的植被绿化对于区域内的气候具有一定调节的良好作用，在当代城市住宅环境调节与保护中具有重要意义。植被绿化是利用了植物的光合作用、从地面吸收水分及叶面蒸发、蒸腾的作用对环境进行调节温度与湿度。植物有利于降低建筑外围护结构的外表面温度，调节室内热环境，降低室内空调的能耗，达到能源节约与生态保护的双重效果。此外，住宅区绿化还利于改善小区的环境、丰富小区生活、减少住宅区空气与噪声污染、降低温室效应及调节碳氧平衡的多重作用。住宅区植被绿化调节温度示意图如图1所示。

图1 住宅区植被绿化调节温度示意图

4 结语

总之，在社会经济与科学技术不断发展进步的今天，人们的环保节能意识与追求舒适生活环境的观念也在不断提高。于是，又在科技日新月异的时代下，我们需要驾乘时代进步的风帆，实现夏热冬冷地区住宅节能的优化设计，不断提升我们的节能技术水平及应用。如此，我们的居住环境才会真正的实现可持续化的舒适。在我国人口众多、能耗巨大，经济与社会发展面临资源短缺与环境压力的今天，加快住宅的优化节能设计更具深远的现实意义。

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