夏热冬暖地区被动式节能技术应用分析

夏热冬暖地区被动式节能技术应用分析

段长春   董晶

广州科技职业技术大学   广东广州   510550

摘要：本文介绍了夏热冬暖地区被动式节能技术在新建建筑中的应用，主要包括被动式窗、被动式外围护结构及自然通风等，并通过对的设计与应用分析，提出了该地区的被动式节能技术设计要点。

关键词：夏热冬暖；被动式节能技术；设计要点

被动式节能技术是一种基于自然通风、自然采光、太阳热利用等被动方式来降低建筑能耗的技术。这种技术通过合理的设计和利用建筑自身的特点和周边环境，来实现能源的高效利用，从而达到节能减排的目的。被动式节能技术在建筑设计中的应用，不仅可以提高建筑的舒适度，而且可以降低建筑的能源消耗，对实现可持续发展具有重要意义。

1.被动式窗的设计

被动式窗是指在建筑外围护结构中应用低导热系数、低辐射系数的材料，通过对窗体的合理设计，降低室内温度，提高室内热舒适性，减少空调能耗。夏热冬暖地区应用被动式窗主要包括双层玻璃、中空玻璃和断热桥三种类型。为了实现被动式窗在夏热冬暖地区的应用，窗体采用双层玻璃和中空玻璃，其中双层玻璃厚度为16mm和8mm，中空玻璃厚度为12mm和6mm。设计上，在外围护结构上使用了气密性高的外保温体系，窗体与外墙之间采用热阻较高的气密性材料进行保温。为保证室内空气质量符合要求，在窗户外侧增加了可开启门窗，可减少外窗的开启面积，并采用了电子纱窗来控制开启窗。另外还采用了热回收系统来回收室内热量。热回收系统可以有效降低室内热负荷，提高室内温度。在考虑到能耗及节能效果的前提下，还将窗体和墙体进行了一定的连接。设计时为了增强其保温性能，将窗体和墙体通过自带密封条连接在一起。被动式窗具有很好的保温、隔热和隔声性能，是建筑节能设计中不可或缺的一部分。通过对窗户的分析，得出了窗传热系数K值为0.55W/（m2·K）、太阳辐射得热量Dv=117.8W/（m2·K）、采光量E=217.5m³/h等结论。

2.外围护结构的设计

被动式外围护结构包括外墙、屋面、门窗等，其中外墙为保温隔热材料，屋面为隔热材料。由于夏热冬暖地区大部分属于多雨气候，因此在设计中应尽量减少墙体的厚度，而外墙则是建筑保温隔热的主要部分。建筑外墙的保温隔热性能不仅影响建筑物的外观，还会影响建筑物的能耗，因此在设计中应采用外保温体系。采用了三道保温系统：外墙采用挤塑聚苯板（XPS）+聚氨酯复合板（PU）+玻璃棉进行保温；屋面采用挤塑聚苯板（XPS）+保温隔热材料+EPS发泡材料进行保温；门窗采用断桥铝合金型材+中空玻璃进行保温。外墙及屋面外保温厚度均为240mm，通过对建筑的总平面图及各个立面的平面图分析，可得该建筑采用了三道保温系统，即外墙、屋面、门窗外保温。其中外墙保温层为50mm厚挤塑聚苯板，屋面保温层为50mm厚挤塑聚苯板，门窗外保温层为70mm厚挤塑聚苯板。

3.自然通风系统的应用

自然通风系统是通过室外环境与室内环境之间的热交换，将室外空气中的能量转换为室内的能量，并利用室外的空气动力，将室内的污浊空气排到室外，同时将新鲜空气送入室内，从而实现通风换气。自然通风系统一般由新风系统和排风系统组成。根据自然通风的原理和特点，在实际设计中应重点考虑以下几个方面：（1）满足进、排风口设计要求，以保证有效换气。新风系统应能将新鲜空气送入室内，并能将室内污浊空气排出。排风系统应能保证在风速低于1.2m/s时不影响室内正常通风，并在风速低于0.6m/s时排风不会影响室内正常通风。此外，还应考虑防排烟设计要求。（2）保证进、排风口位置设计合理，避免对人体造成不利影响。根据自然通风原理，进风口宜靠近窗洞口或位于建筑进风口的下风侧；排风口宜靠近屋面或地面。因此在设计时应综合考虑进、排风口位置设计。（3）选择合理的自然通风形式。自然通风形式有直接风冷（外开窗）和间接风冷（内开窗）两种形式。直接风冷是在夏季将室外空气送入室内，再经冷却后排出室外；间接风冷是将室外空气通过一系列的设备，如自然对流、机械通风等方式送入室内。在实际设计时应根据不同的室外环境选择相应的自然通风形式。（4）合理确定新风系统工作压力。当室外空气温度低于设计室外空气温度时，新风系统开始工作；当室外空气温度高于设计室内空气温度时，新风系统停止工作。（5）合理设置自然通风控制参数。通过对进、排风系统控制参数进行分析和研究，可确定合适的自然通风控制参数和控制方法，从而达到控制室内热环境质量的目的。控制参数包括：风压（风量）、风速（风速）、热回收效率（COP）和室外湿度等。（6）合理选择自然通风模式和方式。不同的自然通风模式和方式会对室内热环境产生不同的影响。

4.节能效益分析

的围护结构保温性能优越，通过对外墙外保温、门窗节能等被动式节能措施的运用，提高了建筑的保温性能，降低了建筑的采暖能耗。按照天津市现行的《建筑节能与可再生能源利用通用规范》（DBJ/T13-2015）中，采暖居住建筑要求每平方米采暖能耗不得超过1.5KJ/m²。改造后的住宅年采暖能耗为1.96KJ/m²，小于国家标准，可达到国家对建筑节能设计标准的要求。此外，通过设置新风系统，解决了住宅内部夏季高温高湿环境带来的室内热舒适性问题。通过在房间内设置新风系统，改善了房间空气品质，并降低了室内温度波动，从而提高了居住舒适度。以上措施在北方地区具有较好的推广应用价值。

结束语：

综上所述，本文通过对夏热冬暖地区的气候特征和建筑特征进行分析，提出了被动式节能技术在夏热冬暖地区新建建筑中的设计要点。夏热冬暖地区新建建筑应充分考虑自然通风、遮阳和自然采光等因素，通过合理的设计与应用被动式节能技术，减少建筑能耗，降低建筑成本，实现建筑的可持续发展。

参考文献：

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