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摘要：节能设计是建筑设计中重要的一部份，本文通过分析我国各气候区的气候特征，讲述了各气候区采用节能措施的方法。
关键词：节能设计、能耗
目前我国住宅规模十分巨大，且每年新增住宅建筑数量非常可观，因此，做好新建居住建筑的节能设计，才能在满足人们生活水平的同时，达到节能减排。
我国地域辽阔，具有气候多样的类型，最长的漠河位于北纬 53度，属寒温带，最南的南沙群岛位于北纬3度，属赤道气候，青藏高原4500米以上的地区四季常冬，南海诸岛终年皆夏，云南中部四季如春。因此，居住建筑的节能设计应因地制宜，根据各地不同的气候条件，进行节能设计。根据《民用建筑热工设计规范》，我国建筑气候区分为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区五种热工分区。
一、各地区气候特征及建筑节能设计的必要性
1）严寒及寒冷地区
严寒地区冬季严寒且持续时间长，夏季短促且凉爽，冰冻期长，冻土深，太阳辐射量大，冬天经常刮大风。寒冷地区冬季较长而且寒冷干燥，平原地区夏季较炎热湿润，高原地区夏季较凉爽，气温年较差较大，部分地区夏季炎热。因此建筑物在设计时应满足冬季保温、防寒、防冻的要求，部分寒冷地区（寒冷B区）夏季应兼顾夏季防热。
地处严寒和寒冷地区的居住建筑，其采暖期一般三至四个月，其主要能耗为建筑物的采暖能耗。因此，建筑物维护结构的热工性能应主要着重于建筑物的保温从而降低能耗。
2）夏热冬冷地区
夏热冬冷地区大部分地区夏季闷热，冬季湿冷，气温日较差小，年降水量大，日照偏少。该地区过去一般不用采暖和空调，居住建筑设计对保温隔热不够重视，维护结构的热工性能普遍很差。随着该地区居民生活水平的提高，越来越多的居民开始自行采取措施，解决冬季和夏季的室内热环境问题。因此，推进该地区的节能势在必行，对于新建居住建筑，有必要贯彻国家节能方针、政策，节约能源、保护环境，在改善居民居住的条件下，提高采暖和空提的能源利用效率。
3）夏热冬暖地区
夏热冬暖地区的夏季较为漫长，冬季时间较短，有些地区甚至没有冬季，该地区全年气温较高，湿度大，气温日差和年差都较小，太阳辐射强烈。
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该地区处于我国改革开放的前沿，改革开放以来，经济快速发展，人民生活水平显著提高，近十几年来，该地区空调发展极为迅速，而冬季较为寒冷的福州等地区，已有越来越多的家庭采用电采暖。因此，该地区居住建筑有必要通过节能设计，改善居住建筑的热舒适度，提高空调和采暖设备的能源利用效率，以保护环境、节约能源。
4）温和地区
温和地区立体气候特征明显，大部分地区冬温夏凉，干湿季分明，气温的年较差偏小，日较差偏大，日照射较少，太阳辐射强烈，部分地区冬季气温偏低。地处低纬山区，地势高差悬殊，天气气候特点在垂直方向差异较大，立体气候明显。由此可见，温和地区并不温和，温和地区的居住建筑的实施节能设计也势在必行。目前尚未有该地区的相关国家节能标准颁布，在进行建筑设计时应按照当地节能标准进行设计。
二、建筑节能
建筑节能设计应根据当地的气候条件，在保证室内环境参数条件下，改善围护结构保温隔热性能，提高建筑设备及系统的能源利用效率，降低建筑暖通空调、给水排水及电气系统的能耗。在建筑设计中，可从以下几点考虑：
1）建筑布局与体型设计
建筑群的布局和建筑物的平面设计与建筑节能密切相关。
北方严寒及寒冷地区建筑物布局要在冬季充分利用日照，朝向上尽量避开当地冬季主导风向，满足冬季防寒、保温、防冻等要求，夏季部分地区应兼顾放热；建筑物宜设在避风、向阳地段，尽量争取主要房间有较多日照。南方夏热冬暖地区、夏热冬冷地区的建筑群总体规划应有利于自然通风和减轻热岛效应，建筑的平面、立面设计应有利于自然通风。
对于有节能要求的居住建筑，各地区（除夏热冬暖地区南区）的节能标准均对建筑物的体形系数提出了要求，要求了建筑物的外表面积与其包围的体积比尽可能地小，平、立面不宜出现过多的凹凸面。体形系数应综合建筑物造型、平面布局、采光通风综合考虑。居住建筑包括住宅、宿舍、旅馆等建筑形式，适当多的住宅单元联列，可控制建筑物的体形系数；不同单元的错位搭接，会增加建筑的外围护结构面积。当单元平面面积相同时，适当提高建筑物进深、减少面宽，会减小建筑物的体型系数，单元式住宅加大进深可使建筑耗热指标降低。
2）建筑围护结构
保温隔热通常是指围护结构（包括屋顶、外墙、门窗等）在冬季阻止由室内向室外传热，夏季由外至内传导，从而使室内保持适当温度的能力。改善单体建筑的围护结构的保温隔热性能是建筑节能设计的关键。
外墙是建筑外围护结构的主体，主要用于承重、防水、防潮、隔热、保温。多年以来，建筑墙体均采用较单一的材料砌筑，如粘土砖砌墙体、空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。随着建筑节能越来越受人们重视，许多单一材料墙体，本身导热系数大，很难同时满足隔热保温的要求，所以，复合墙体的使用越来越广泛。
窗户兼有围护、采光、通风、沟通室内外视线等多重功能，窗户的热耗在建筑物的总耗热量中所占比重很大，因此减少门窗的热耗量是建筑节能的重要内容，改善建筑窗户的保温性能和加强窗户的气密性是节能的关键措施。北方地区在满足通风和采光的条件下，要根据不同朝向控制窗墙面积比，减小使用凸窗的数量，对于冷风渗透严重的方向，就要减少开窗面积。选择传热系数小的窗户，并且结合使用保温隔热性能较好的中空玻璃、吸热玻璃、反射玻璃等透光材料。在有夏季防热的地区，还应考虑窗户的遮阳，以降低夏季空调负荷。
屋面的热损失量虽然比窗、墙要小，但单位面积耗热量也很大。屋面的节能措施主要选择密度大，传热系数小，吸水率小的保温材料，以防止保温材料吸收大量水份而降低保温效果。北方地区常采用水泥珍珠岩、加气混凝土砌块及水泥聚乙烯聚苯板等保温材料上铺防水层方法。南方地区炎热的地区可采用隔热屋面，隔热屋面主要有架空隔热屋面、蓄水隔热屋面、种植隔热屋面和涂料反射隔热屋面等形式。
夏热冬冷和夏热冬暖地区居住建筑节能标准中对建筑物外围护结构热惰性指标提出了要求，这些地区夏季外围护结构受到不稳定温度波作用（日间温度高、夜间温度低），为防止采用轻型维护结构而引起室内温度波幅过大，维护结构热工性能除满足热系数以外，还应用抵抗温度波和热流波在建筑维护结构中传播的能力热惰性指标来衡量。
3）自然通风
自然通风可改善室内空气质量，也可在室外气候适宜时带走室内余热，从而减少空调运行的能耗。在对居住建筑进行节能相关设计工作前期时，应综合考虑土地资源利用率，及建筑物的整体布局，来满足建筑物的自然通风效率。
在户型设计时，可适当增加开窗面积来实现自然通风。在增加窗户的面积同时，应同时增加窗的保温性能，灵活控制窗的遮阳来实现冬季保温、夏季防热。
三、结束语
随着经济的发展和社会水平的提升，人们对于居住环境有了新的要求。居住建筑的节能设计也应因地制宜，结合当地的气候环境，给人们创造出舒适的居住环境。
参考文献：
1.杨善勤、郎四维.建筑节能[M].北京：中国建筑工业出版社，1999年版
2.全国民用建筑工程设计技术措施（2009年版）
3.民用建筑热工设计规范.GB 50176-2016
4.严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准.JGJ 26-2010
5.夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准.JGJ 134-2010
6.夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准.JGJ 75-2012
论文作者:王晶
论文发表刊物:《科技新时代》2018年5期
论文发表时间:2018/7/19
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