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夏熱冬冷地區空調管理的論文
摘要：本文通過(guò)分析夏熱冬冷地區的氣候特征和空調建筑的使用情況，指出在夏熱冬冷地區空調建筑節能的現實(shí)意義，并且提出了空調建筑的節能措施。
關(guān)鍵詞：夏熱冬冷地區空調建筑建筑節能
建筑能耗通常是指建筑物使用過(guò)程中消耗的能源，包括采暖、降溫、照明、炊事、熱水供應及家用電器等能耗�？靠照{設備運轉達到采暖和降溫目的的建筑稱(chēng)為空調建筑。冬夏兩季，空調建筑的空調能耗一般占整個(gè)建筑能耗的50%以上。積極開(kāi)展對此類(lèi)建筑的節能研究，盡早采取合適的節能措施，使人們既能在比較經(jīng)濟且不浪費能源的前提下獲得舒適的生活環(huán)境，又能節約更多的能源供可持續發(fā)展，其意義是深遠的。
1夏熱冬冷地區空調建筑節能的現實(shí)意義
我國幅員遼闊，我國國家標準中將全國劃分為五個(gè)熱工氣候分區，即嚴寒地區、寒冷地區、夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區和溫和地區。長(cháng)江流域的主要城市，包括上海、南京、杭州、合肥、南昌、武漢、長(cháng)沙、重慶、成都等均屬夏熱冬冷地區。這一地區氣候的共同特點(diǎn)是：夏季氣溫高，最熱月平均氣溫25℃~30℃，最高氣溫達40℃以上；空氣濕度大，相對濕度經(jīng)常在70%~80%甚至更高，加劇了酷暑和嚴寒對人體健康的威脅，給人的感覺(jué)是夏季悶熱和冬季陰冷，對生活和工作造成十分不利的影響(見(jiàn)表1)。
表1夏熱冬冷地區氣候條件城市夏季氣溫(℃)冬季氣溫(℃)濕度(%
最熱月平均溫度極端最高氣溫最冷月平均溫度極端最低氣溫最熱月最冷月
成都27.637.05.4-5.98085
重慶28.644.06.3-2.78373
武漢28.842.53.2-18.17679
長(cháng)沙29.342.74.6-11.38175
南京28.043.01.9-14.07381
上海28.240.03.5-10.17583
進(jìn)入九十年代以來(lái)，該地區的經(jīng)濟發(fā)展迅速，建筑業(yè)得到了高速發(fā)展，極大地改善了人民的生活和工作條件，近幾年的年竣工住宅面積的增長(cháng)率都在10%以上。隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展和生活水平提高，空調開(kāi)始進(jìn)入長(cháng)江流域城市的商場(chǎng)、辦公樓、旅館、飯店、影劇院等公共建筑以及居民住宅，造成該地區城市的非工業(yè)用電急劇增加，照此發(fā)展下去勢必會(huì )影響該地區經(jīng)濟的可持續發(fā)展。以重慶市為例，1999年初每百戶(hù)居民的家用空調器擁有率已達到50%，隨著(zhù)繁華路段商業(yè)街的改造，全市大型商場(chǎng)、飯店、影劇院等公共場(chǎng)所的空調普及率已超過(guò)90%。全市各機關(guān)事業(yè)單位、各類(lèi)公司的辦公室、會(huì )議室等也都普及了空調。由于空調器采暖比普通家用電暖器舒適、安全、美觀(guān)、熱效率高及使用方便，因此空調器的類(lèi)型已從夏季單冷式轉為夏冬兩季均可使用的冷暖式空調�？照{建筑在該地區已不是局部和單季現象，采取節能措施勢在必行。
目前我國建材行業(yè)正處在產(chǎn)業(yè)結構的調整時(shí)期，許多老工藝、老產(chǎn)品正在被淘汰，如普通粘土磚因開(kāi)采原材料與農業(yè)爭地、破壞環(huán)境、科技含量低、勞動(dòng)強度大等原因，被限制使用�？照{建筑的節能建材，如中空玻璃、鍍膜玻璃、塑料門(mén)窗以及各種類(lèi)型的墻體與屋頂絕熱材料等，隨著(zhù)人們對其節能效果的認識，市場(chǎng)將被看好�？照{建筑的節能研究成果不僅可以推廣到整個(gè)地區，而且由此形成的新型節能建材產(chǎn)業(yè)也具有廣闊的市場(chǎng)。
2夏熱冬冷地區應提高建筑節能的標準
我國對建筑節能給予了高度重視，制訂了一批技術(shù)法規和標準規范，如《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》(JFJ26-95)、《民用建筑熱工設計規范》(GB50176-93)、《采暖通風(fēng)與空氣調節設計規范》(GBJ19-87)等。但是，這些標準有如下特點(diǎn)：起點(diǎn)低，與發(fā)達國家相比仍有很大差距；節能重點(diǎn)在嚴寒和寒冷地區，冬冷夏熱地區民用建筑按《熱工規范》執行，其中對圍護結構的保溫隔熱只是規定了最低限度。一些位于夏熱冬冷地區的省市根據當地的氣候特征和實(shí)際需要，制訂了具有地方特色的建筑節能標準，但是在大量的實(shí)際工程中，這些節能標準往往也沒(méi)有得到很好的實(shí)施；實(shí)施后節能效果如何也有待時(shí)間的檢驗。
與發(fā)達國家相比，我國建筑節能的差距還很大，以37cm磚墻多層住宅為例，與氣候條件相近的發(fā)達國家建筑進(jìn)行比較，單位能耗外墻是發(fā)達國家的4~5倍、屋頂為2.5~5.5倍、外窗為1.5~2.2倍，門(mén)窗空氣滲漏為3~6倍。加上其它因素，我國住宅采暖能耗約為發(fā)達國家的3倍。我國限制使用普通粘土磚后，多數建筑采用空心砌塊墻或鋼筋混凝土墻，如果不設保溫隔熱層，其導熱系數大于實(shí)心磚墻的導熱系數，熱工性能更差。
夏熱冬冷地區是我國人口最密集的地區，大中城市相對集中，這些城市夏季有明顯的“熱島效應”(大量空調設備的使用也是加劇“熱島效應”的原因之一)，全國有名的“火爐城市”均位于該地區；冬季易受北方寒潮襲擊，但又不屬于供暖地區，陰冷難耐。該地區的年竣工建筑面積、空調普及率及空調建筑數量都增長(cháng)較快。因此，盡快制訂較高標準的有關(guān)建筑節能的技術(shù)法規，實(shí)屬當務(wù)之急。
3夏熱冬冷地區空調建筑節能的主要措施
空調建筑的節能措施主要在兩方面，即設備措施和建筑措施。
3.1設備措施
采用高效節能的空調系統。住宅一般是人員進(jìn)入室內才啟動(dòng)空調，各戶(hù)使用情況不同，用電分開(kāi)計量，因此適于安裝單個(gè)房間空調器。高層辦公樓、大型商場(chǎng)、高級賓館等為了維持較穩定的室內溫濕環(huán)境和使用、管理方便，都采用中央空調。傳統的設計方法要求空調建筑的室內環(huán)境必須維持在一個(gè)比較狹窄的溫濕度范圍，比如溫度在25℃~30℃之間，相對濕度在50%~70%之間。近年來(lái)大量空調建筑的使用已帶來(lái)所謂空調建筑綜合癥的問(wèn)題，即長(cháng)期生活在空調建筑中的人出現疲勞、易感冒、惡心等癥狀。這一方面是由于空調建筑室內小氣候過(guò)于穩定，人體適應環(huán)境變化的能力降低了；另一方面是由于空調建筑的密閉性強，缺乏空氣流通，室內空氣品質(zhì)差。
目前世界各國都在大力提倡自然控溫的非空調建筑(FreeCoolingBuilding)。有關(guān)研究表明在室溫不超過(guò)30℃的房間，完全可以通過(guò)風(fēng)扇使空氣流動(dòng)來(lái)維持人體的熱舒適性。即使需要空調的房間，也可以只對人員所在的室內工作區采取區域空調措施，
而不需要維持非工作區的溫濕度(見(jiàn)圖1)，這樣采用區域性動(dòng)態(tài)空調的方法來(lái)降低建筑空調能耗。
3.2建筑措施
建筑措施是指利用建筑的造型、朝向、圍護結構保溫構造、外窗遮陽(yáng)構造以及建筑空間的通風(fēng)來(lái)進(jìn)行節能降耗設計。合理的建筑措施應該在夏季有效地組織通風(fēng)和減少太陽(yáng)輻射，防止室內過(guò)熱和潮濕。在冬季有效地利用太陽(yáng)能和對外墻、外窗進(jìn)行保溫，提高室內溫度。
3.2.1合理安排空調建筑的空間布局，控制體型系數和窗墻比。如果是依靠自然通風(fēng)降溫的建筑，空間布局應比較開(kāi)敞，開(kāi)較大的窗口以利于自然通風(fēng)。而設有空調系統的建筑，其空間布局應十分緊湊，盡量減少建筑物外表面積和窗洞面積，這樣可以減少空調負荷。設置空調應盡量避免東、西朝向房間，尤其是有東、西向窗戶(hù)的房間，以及平屋頂的頂層房間。
體型系數指建筑物外表面積與其所包圍的體積之比值，窗墻比是窗洞口與墻的面積比值，增大這兩個(gè)比值不利于空調建筑節能，應盡量減少空調房間兩側溫差大的外墻面積及其薄弱環(huán)節窗的面積。
夏熱冬冷地區與北方采暖地區相比，體型系數對全年建筑能耗的影響要小一些，不宜限制過(guò)死，但也不應超過(guò)0.3~0.4。單層金屬窗的夏季空調負荷是同面積240磚墻的5倍，全年能耗是36倍。窗墻比由0.4減小為0.3，每平方米建筑面積年冷暖耗電量可減少5kWh。如果在設計時(shí)忽視空調建筑的體型系數和窗墻比，就會(huì )給建筑節能留下隱患。
3.2.2設置遮陽(yáng)設施，考慮空調設備的位置。
減少陽(yáng)光直接輻射屋頂、墻、窗及透過(guò)窗戶(hù)進(jìn)入室內，可采用外廊、陽(yáng)臺、挑檐、遮陽(yáng)板、熱反射窗簾等遮陽(yáng)設施；為減輕外墻、屋面吸收陽(yáng)光輻射熱，可采用淺色的外墻飾面材料和屋面防水材料。
空調建筑的節能效果與空調設備的位置有很大關(guān)系�？照{設備的位置應該能有效地引導氣流和擴散輻射熱，空調室外機應安裝在通風(fēng)良好，最好無(wú)太陽(yáng)直射的地方(見(jiàn)圖2)。對設置單個(gè)房間空調器的建筑，在外墻上設置空調室外機，其位置應與遮陽(yáng)設施統一考慮，這樣既便于安裝空調室外機，又保證了建筑立面的協(xié)調統一。
3.2.3增強建筑外圍護構件的隔熱性能。采用絕熱材料對墻、屋頂、門(mén)窗等進(jìn)行絕熱，如玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、膨脹珍珠巖、加氣混凝土等，以減少?lài)o結構的傳熱系數。
采用空心砌塊、雙玻窗、屋頂架空隔熱層等，利用空氣間層隔熱，也可起到隔熱作用。對舊建筑進(jìn)行節能改造時(shí)可采用外墻外保溫的做法，將保溫隔熱層設在外墻外側，這樣可避免實(shí)際使用面積的減小，并且較易施工。
門(mén)窗是外圍護構件節能的重點(diǎn)，利用節能材料制造的門(mén)窗可大大提高熱工性能，比如塑料門(mén)窗不僅氣密性好，而且熱阻大，并可降低噪音，減少灰塵。另外，還要提高門(mén)窗氣密性，防止空氣對流傳熱。窗戶(hù)可加密封條，防止縫隙進(jìn)風(fēng)(見(jiàn)圖3)，但應處理好室內換氣。公共建筑的入口門(mén)可設門(mén)斗或設空氣幕。
窗縫未經(jīng)處理窗縫經(jīng)密封處理
3.2.4利用太陽(yáng)能裝置與空調相結合降低空調建筑能耗。夏熱冬冷地區的大部日照較為充分，這對夏季防止太陽(yáng)輻射有一定影響，然而對太陽(yáng)能的合理利用有助于降低空調建筑能耗(見(jiàn)圖4)。
這個(gè)設計的特點(diǎn)是：
(1)根據夏熱冬冷地區的特點(diǎn)，利用建筑結構的蓄熱、隔熱能力，避免了全年室溫的波動(dòng)變化。
(2)冬季運用太陽(yáng)能來(lái)預熱吸入的室外空氣，降低空調機組的負荷；夏季則利用屋面下的空氣間層進(jìn)行通風(fēng)隔熱。
(3)根據采暖和降溫的不同特點(diǎn)，冬季暖風(fēng)由房間下部進(jìn)入，夏季冷風(fēng)由房間上部進(jìn)入，分別由位于進(jìn)氣口的自動(dòng)調節閥來(lái)進(jìn)行控制。
另外，建筑總體規劃對微氣候的影響也不可忽視，建筑群的布置應注意有利通風(fēng)和減少建筑物之間的熱輻射；對城市河道、湖泊的充分保護和合理利用可以改善城市“熱島效應”；建筑周邊綠化對抵御夏季太陽(yáng)輻射，改善空氣品質(zhì)和美化環(huán)境都有重要作用。
只有綜合利用各種技術(shù)措施，并且有相應政策的保證，才能使夏熱冬冷地區空調建筑的節能取得較好的效果。
參考文獻
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