建筑热工节能设计方法令建筑冬暖夏凉

建筑热工节能设计方法令建筑冬暖夏凉

凡住过传统砖土结构建筑的，一般都有这种体会：在夏季室外很热的情况下，即使不开空

调，室内也很凉爽，而在冬天即将供暖的时候，即使室外很冷，屋子里却很暖和，即使晚供暖半个月甚至一个月，屋子里也不觉着冷，这种就是冬暖夏凉建筑。

如果用一个量化标准来评估，那就是：在夏天，只要一天之中低于23℃的时间超过4小时，并及时通风，无论白天最高气温是多少，只要白天热的时候及时关窗，就用不着开冷气空调；或者在冬季供暖季节前后过渡季节，只要一天中高于21℃的时间超过4小时，在温暖时注意通风，无论夜晚最低气温有多低，只要不开窗，就用不着开热风，这种居住建筑就是冬暖夏凉建筑。

或者说，在正常天气情况下（不是十年一遇的寒流、热浪），如果严寒地区的中小城市建筑，夏季需要开空调；如果夏热冬暖地区建筑，冬季需要开暖风，这种居住建筑一般就不是冬暖夏凉建筑。如果不是冬暖夏凉建筑，建筑能耗就比较高。

本文针对全国各主要气候地区的不同气候特点，根据建筑物理计算理论（建筑热工原理），介绍几种能实现冬暖夏凉的建筑热工设计思路、方法，希望建筑设计人员尽可能通过建筑本身热工性能实施建筑节能设计，尽可能少用或不用空调。

1.北方严寒地区

北方严寒地区（中国东北、内蒙大部分地区），夏季一般不需要开空调，冬季供暖能耗占能耗的绝大部分。根据《民用建筑热工设计规范》GB50176-93，主要通过加大建筑围护结构的热阻、厚度，减少传热，提高建筑的气密性和保温性能，来降低供暖热负荷。

建筑围护结构主要包括窗户、墙体。

窗户的保温：主要是采用双层窗户、双层玻璃、隔热玻璃膜，以减少透过玻璃的热导和热辐射，同时要加强气密性。

墙体的保温：主要是加大建筑外保温材料热阻、厚度。 具体主要包括以下措施：

（1）．建筑墙体内侧以钢筋混凝土结构等重质材料为主，墙体外侧配置轻质外保温材料，厚度最少在80mm以上，外保温材料越厚，建筑冬季保温节能性能越好，而且外保温材料质轻，蓄热低，还有助于降低“城市热岛效应”，（“城市热岛效应”不但增大夏季炎热，还会加重城市空气污染）。

（2）．北方严寒地区乡村或者建筑密度不高的中小城市，建筑外墙颜色可以选择深色（红色、深褐色、深灰色、黑色），这样春冬秋季可以增大建筑表面吸收得太阳辐照热量，在日照较强的情况下，有部分热量能透过外保温材料传入室内。但大城市建筑外墙颜色，要尽可能选择浅色（白色、浅黄色、浅绿色、淡蓝色），浅色外墙比深色外墙能少吸收一半的太阳辐射热量，可有效降低“城市热岛效应”。

（3）．为了消除大城市的“城市热岛效应”，仅建筑外墙外保温层就应接近达到《民用建筑热工设计规范》GB50176-93所规定的隔热指标，这样就不会把内部的重质材料晒热，而规范规定的隔热指标，是针对整个墙体结构的，太阳辐射能透过外保温层把内部重质材料晒热，形成建筑蓄热，夜晚释放到室外就会形成“城市热岛效应”，对室内会增大空调负荷。

内侧墙体要采用重质钢筋混凝土材料，表面抹灰层要尽可能薄。

在冬季供暖季节，室内重质钢筋混凝土材料，能起到稳定室内温度的作用，当供暖量偏高

时，内部重质墙体材料能够吸热、蓄热，当供暖不足时，内部重质墙体能释放蓄热，以维持室温的现对稳定。

在夏季炎热季节，在夜晚气温转凉的时候，要尽可能开窗通风，以降低室内重质墙体表面温度，这样就能起到蓄冷作用，等白天气温升高时，要少开窗通风，温度较低的重质墙体就能吸收人体散热，从而起到“天然空调”作用。

只有建筑外墙外保温层能接近达到规定隔热指标的情况下，室内重质墙体才能起到“天然空调”作用。此“天然空调”功率取决于昼夜温差和夜间通风程度、钢筋混凝土结构厚度。

如果“城市热岛效应”不严重，北方严寒地区昼夜温差会更大，通过外墙保温材料隔热，重质内墙蓄冷，就能实现冬暖夏凉，夏季就可以不开或少开空调。

2. 北方寒冷地区（华北地区）

北方寒冷地区，冬季供暖占大部分能耗，夏季有近两个月时间需要开空调，所以建筑热工节能设计要以冬季保温为主，兼顾夏季隔热。

（1）．整体结构与北方严寒地区相似，通过外墙外保温结构设计，既能满足冬季保温要求，又能满足夏季隔热需要，外保温材料厚度最低70mm，越厚越好。

（2）．无论乡村还是大城市，建筑外墙颜色都尽可能选择浅色（淡绿、淡黄、浅灰）这可以明显减少建筑表面吸收的阳光辐射热量，提高建筑夏季隔热性能。如果一定要选用深色涂料，最好选择深色近红外反射涂料，否则就得把外保温层设计的比较厚才能达到建筑隔热性能要求，具体厚度要根据当地太阳辐射强度进行隔热计算来确定。

可采用近红外反射涂料来实施建筑隔热，但不能因此降低外墙外保温材料厚度，因为近红外反射涂料只能提高隔热性能，不能保温；而外墙外保温材料，既起到冬季保温，又起到夏季隔热的双重作用。

（3）．建筑北侧、西侧、南侧外窗，采用双层玻璃、隔热玻璃膜，以减少透过玻璃的热传导和热辐射，或采用高反射率的半透光窗帘，冬季拉开即取暖，夏季拉上即隔热。

（4）．外墙外保温层若近于达到《民用建筑热工设计规范》GB50176-93的隔热计算指标要求，就可以通过室内重质墙体材料，夏季蓄冷吸热，冬季稳定室内供暖温度，从而实现冬暖夏凉。但有两种情况应注意：

一种情况是，如果当地春秋过渡季节持续时间很短（供暖停止后，天气很快转热），室内重质墙体材料表面最好不抹灰，只薄薄地打一层腻子，即刷涂料，这种建筑墙体能最大限度地实现“冬暖夏凉”。

另一种情况是，如果当地供暖期很短，而春秋过渡季节持续时间却很长，在春秋过渡季节，室内会比较阴冷，这种情况，应在内部重质材料表面涂抹一层8-10mm厚的保温砂浆，这既有利于维持室温的稳定，又避免春秋过渡季节室内过于阴冷。北方地区建筑如果有内保温层，容易形成墙体结露，应根据当地气候做好墙体结露计算。

3. 夏热冬暖地区（华南地区）

夏热冬暖地区（华南地区），冬季一般不要求供暖，主要是做好建筑的夏季隔热设计。根据《民用建筑热工设计规范》GB50176-93所提供的建筑隔热设计计算方法，主要是通过加大建筑

围护结构（窗户、墙体）的隔热性能，来减低空调设备冷负荷。

窗户隔热比较好理解：主要通过遮阳设计、隔热玻璃等措施，减少室外向室内辐射红外热量。

墙体隔热则比较复杂，以广州为例，墙体可采取以下隔热措施：

（1）．建筑内墙采用钢筋混凝土结构，外墙采用外保温材料隔热，外保温材料厚度要根据墙体涂料颜色配套设计，要尽可能选择浅色（白色、淡绿、淡黄），因为红色、黑色建筑会多吸收一倍的太阳辐射热量。

根据BEED建筑热工节能设计计算软件的隔热计算，如果广州地区外墙采用白色涂料，41mm厚的挤塑聚苯板外保温材料，再加上15mm厚的钢筋混凝土材料，就能达到建筑隔热计算要求；但如果外墙采用黑色涂料，需要采用82mm厚的挤塑聚苯板作外墙保温材料，再加上15mm厚的钢筋混凝土材料才能达到建筑隔热计算要求，由此可见建筑外墙颜色对建筑隔热性能影响很大。如果一定要选用深色涂料，最好选择深色的近红外反射涂料，这样，外保温层就不用设计的那么厚，具体厚度应依据涂料的太阳辐射吸收系数，通过建筑隔热计算来确定。

如果刷涂白色近红外反射涂料，能将85%的太阳辐射热量都反射掉，只需15mm厚的外墙保温材料和15mm厚的钢筋混凝土材料就能达到建筑隔热要求。采用这种隔热结构墙体，建筑外表面温度能下降15-25℃，室内温度能下降5-10℃。如果整个城市都采用这种隔热结构墙体，整个城市日夜都比较凉爽。（前提是城市周围地区建筑也都采用隔热结构墙体，或者都是农田绿地）

因为近红外反射涂料比较贵，采用浅色涂料加50mm厚的外保温材料，也能起到相近的隔