热降温效果。
通过上述建筑隔热设计,即使在夏季最热那天,太阳辐射透过外保温层,也只能把靠近外保温层的15mm厚钢筋混凝土材料烤热,对室温基本形不成明显影响。所以,要想让建筑冬暖夏凉,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所规定的整个墙体结构隔热指标(该规范规定的建筑隔热计算方法非常好,但规范规定指标偏低),内侧墙体应该设计成重质钢筋混凝土材料,墙体内侧表面抹灰层要尽可能地薄。如果是整个墙体结构刚好达到《民用建筑热工设计规范》GB50176-93所规定的隔热指标,太阳辐射仍能通过外保温层把内部重质材料晒热,形成建筑蓄热,夏季仍会显著增大空调负荷。
(2).建筑西侧、南侧外窗,采用隔热玻璃,以减少透过玻璃的热传导和热辐射,或者采用高反射率半透光窗帘遮阳,冬季打开即取暖,夏季拉上即隔热。
(3).在外保温层近于达到建筑隔热要求的前提下,利用内部重质钢筋混凝土材料蓄冷吸热。
如果当地昼夜温差比较小,空调间歇开启,且时间较短,内部重质墙体材料表面要涂抹8-10mm厚的保温砂浆,这样可以减少内墙蓄冷所消耗的空调负荷。
如果当地昼夜温差比较大,或者空调24小时连续开启,内部重质墙体材料表面抹灰层应尽可能薄,这样有利于热交换。在夜晚气温转凉的时候,可通过自然通风降低重质内墙温度而蓄冷,等白天气温升高的时候,可以吸收白天的室内散热,形成一个“天然空调”。“天然空调”功率主要取决于夜间室内外温差和夜间通风程度、钢筋混凝土结构厚度。
如果整个城市建筑都采用良好的建筑隔热设计,“城市热岛效应” 完全可以消除,城市昼夜
温差能和远郊农村地区一样大,内部重质墙体的蓄冷吸热性能可更充分地发挥出来。
4. 夏热冬冷地区(长江中下游地区)
夏热冬冷地区,夏季空调能耗占大部分,但冬季有近两个月时间比较冷,所以,以夏季隔热为主,兼顾冬季保温。
虽然夏热冬冷地区的建筑节能设计应以建筑隔热设计为主,但如果完全照搬夏热冬暖地区的设计方案,虽然夏季能耗能大幅降低,屋子里也更凉爽,但到了冬季,室内会更冷冰冰的。
而且夏热冬冷地区,江河纵横,昼夜温差较小,这一地区居民又喜欢开窗,无论冬季取暖,还是夏季空调,一般都间歇开启,如果暖通空调每天得开启时间不长,重质内墙体的蓄热蓄冷功能,虽然夏季能降低建筑冷负荷,但冬季也会增大建筑热负荷。
如果夏热冬冷地区的小区建筑,冬季能24小时供暖,其建筑节能设计可以参照北方寒冷地区(华北地区)进行设计,只需把外保温材料进一步加厚就行了,加厚外保温材料层的目的,并不是为了提高建筑的冬季保温性能,而主要是为了提高建筑的夏季隔热性能。
夏热冬冷地区,如果冬季不能24小时供暖,比较厚的外墙外保温设计就只起到夏季隔热功能,冬季并不能起到有效的保温作用(因为也隔绝了冬季太阳辐射得热)。所以,在夏热冬冷地区,要实现“冬暖夏凉”,应采取以下措施:
(1).因为夏热冬冷地区对窗户保温要求不高,若能采用高反射的半透光窗帘,夏季拉上窗帘,就可以遮阳隔热,冬季拉开窗帘可以利用阳光辐射取热。所以,若采用高反射的半透光窗帘,窗户还可以设计的更大一些,这是实现夏热冬冷地区建筑冬暖夏凉的最简捷途径。
(2).屋顶、墙体采用空气间层设计,夏季,通过空气间层的自然通风,将墙体蓄热带走,冬季将风道关闭,利用墙体吸收太阳辐射蓄热来取暖,室内墙体表面应涂抹比较薄的保温砂浆来维持室温的相对稳定。
(3).如果不采用空气间层设计,夏热冬冷地区建筑外墙颜色应尽可能选择浅色(白色、淡绿、淡黄),这样就可以大大减少建筑表面吸收更多阳光辐照,同时,外侧墙体要配置50-70mm厚的外墙保温材料,若采用深色墙体,应进一步加厚外保温层厚度,具体厚度需根据当地夏季的日照情况进行建筑隔热计算来确定。
如果刷涂白色近红外反射涂料,将85%的阳光辐射能量都反射掉,只需很薄的外墙外保温材料,就能达到建筑隔热要求,采用这种隔热结构墙体,在夏季,建筑外表面温度能降低15-25℃,室内温度能下降5-7℃。如果大城市所有建筑都采用这种隔热结构,在夏季,大城市的夜晚气温能降低8-10℃。
(4).夏热冬冷地区,如果要兼顾冬季保温要求,建筑内墙不宜采用比较厚的重质材料蓄冷隔热,否则,冬天屋子里象冰窖一样冷,空调若间歇供暖,空调能耗会明显增大。
所以,夏热冬冷地区建筑热工节能设计,应首先做好外墙外保温层的隔热设计(需要计算隔热),同时重质内墙表面要涂抹8-10mm厚度的保温砂浆,将钢筋混凝土等重质材料象夹心饼一样包在里头。冬季,内侧墙体因为有内保温而不会阴冷,再通过透过窗户的太阳辐射给室内增温;夏季,太阳辐射不能透过外保温隔热层把墙体内部的重质材料烤热,这样,被夹在内部的重质结构墙体既不会因吸收太阳辐射而蓄热,也不会因为重质内墙吸收空调冷热气,而加大夏季空调冷热负荷。如果实施墙体内保温,一定要做好墙体结露计算,否则,室内的湿气会透过内保温
层,在保温层内的重质墙体表面形成结露。
总之,本文的主要思路是:
主要原理是,通过足够厚度的外墙外保温隔热设计,使建筑围护结构具有良好的冬季保温、夏季隔热性能,再充分利用建筑内侧重质钢筋混凝土墙体的蓄热功能,发挥其在白天天热时,吸热(蓄热),夜晚天冷时,散热(畜冷)的“天然空调”作用。只要当地夏天夜晚最低温度在比空调冷气设定温度低,或者在春秋冬季节室外最高温度比空调暖风设定温度高,就可以利用建筑内部重质墙体的蓄冷吸热性能,施以通风使建筑室内冬暖夏凉,从而尽可能地少开空调。
如果整个城市建筑都实施这样的建筑隔热设计,就可以消除“城市热岛效应”,城市昼夜温差和象乡村一样大,就更能充分发挥重质建筑内墙的“天然空调”作用。
但如果当地夏季昼夜温差较小,又间歇开启空调,或者冬季、春秋季连续阴冷,在这种情况下,仍要做好建筑外墙颜色、外保温材料等外保温层隔热设计,但重质内墙要做得薄一些,或者在比较厚的重质内墙表面抹一薄层保温砂浆,避免重质内墙蓄冷蓄热消耗间歇空调的冷、热负荷。