【導(dǎo)讀】能源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。我國人口眾多、能源資源相對不足，發(fā)展的重大問題。建筑能耗是社會能耗的三架馬車之一,既有建筑能耗是建筑能。耗最大的組成部分。本文的研究就是希望通過既有居住建筑節(jié)能現(xiàn)狀分析，從技術(shù)和經(jīng)濟。出了造成既有居住建筑不節(jié)能的主要原因。在技術(shù)層面上綜合氣候條件、既有居。調(diào)系統(tǒng)以及可再生能源利用系統(tǒng)改造設(shè)計等方面來闡述。另外，從經(jīng)濟學(xué)的角度。發(fā)體系、建立宣傳推廣體系等六個方面推動既有居住建筑節(jié)能改造的保障措施。

　　

【正文】 對建筑節(jié)能的重要性和緊迫性認識不足，尚未列入重要議事日程。有的建設(shè)單位和房產(chǎn)開發(fā)商為追求利潤最大化和所謂新 “時尚 ”，開發(fā)大落地窗，大開間、小進深住宅，戶型面積越造越大，使用假冒偽劣建材，無視節(jié)能環(huán)保標準。設(shè)計和施工單位對已有建筑節(jié)能法規(guī)政策和強制性標準執(zhí)行不堅決。各級監(jiān)管部門放松或放棄了監(jiān)督管理職能，致使對國家 1996年 7 月以來相繼頒布的各氣候區(qū)的居住建筑節(jié)能設(shè)計標準執(zhí)行不力。住戶對建筑節(jié)能關(guān)心度低，不了解圍護結(jié)構(gòu)和門窗等保溫隔熱性能，不大關(guān)心建筑壽命周期，習(xí)慣于冬天有暖氣、夏天開空調(diào)，缺乏民眾參與和社會監(jiān)督。 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 既有居住建筑的節(jié)能改造設(shè)計 14 3 既有居住建筑的節(jié)能改造設(shè)計 氣候特征與建筑節(jié)能 改造 設(shè)計 氣候作為節(jié)能建筑設(shè)計的重要物理因素，對設(shè)計節(jié)能建筑起決定性的作用。全球的氣候條件（太陽輻射、地軸傾斜、空氣流動及地形）決定了任何地域的溫度、濕度、輻射能力、空氣流動、風(fēng)和天空條件等氣候性質(zhì)，并且氣候作為某一特定地位是一項已知條件 ，是設(shè)計 、改造 必須遵守的客觀前提。建筑 節(jié)能改造 設(shè)計應(yīng)充分利用氣候的已知條件，迎合氣候因素，使氣候成為建筑 節(jié)能 的有利因素。因此，研究氣候的構(gòu)成要素及各地區(qū)的氣候特征，對于建筑 節(jié)能改造設(shè)計 十分必要 [10]。 氣候的核心要素 氣候的核心要素 是太陽、風(fēng)、溫度和濕度 [11]。 太陽是世界上最大的可再生能源來源，節(jié)能建筑首先在于盡可能地應(yīng)用 太陽光采熱通風(fēng) ，達到節(jié)能目的。節(jié)能建筑要 掌握某一地區(qū)的不同日照及太陽輻射的角度，合理解決建筑在冬夏季對陽光的不同需要 。 風(fēng)與氣壓和高度直接相關(guān)。風(fēng)直接影響圍護結(jié)構(gòu)的滲透量 ， 會使建筑能耗加大，但合理的通風(fēng)，又能夠減少致涼系統(tǒng)的能耗而節(jié)約能源。 建筑節(jié)能 要根據(jù) 某一地區(qū)風(fēng)玫瑰圖，確定當(dāng)?shù)囟竞拖募镜闹鲗?dǎo)風(fēng)向，合理利用自然通風(fēng)，同時注意減少建筑物的風(fēng)陰影。 溫度 和濕度 是氣候條件的重要因素，也是建筑 節(jié)能改造 設(shè)計要滿足的主要功能之一 [12]。 建筑節(jié)能要 根據(jù) 當(dāng)?shù)販囟群蜐穸鹊姆植紖^(qū)間和持續(xù)時間，采取相應(yīng)的節(jié)能 技術(shù)措施 調(diào)節(jié)建筑物內(nèi)部微氣候環(huán)境，為使用者提供舒適的生活工作空間。 氣候分區(qū)及熱工性能 不同的氣候 特條件需要不同的 住宅 節(jié)能 措施，因此，根據(jù)各地氣候特點對我國進行熱工分區(qū)是科學(xué) 實施建筑節(jié)能的重要條件。從建筑熱工設(shè)計角度看，我國可以劃分為嚴寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)、溫和地區(qū)五個氣候分區(qū)， 如圖 。 我國不同熱工分區(qū)的住宅面積相差很大，如圖 。 不同熱工設(shè)計分區(qū)，節(jié)能設(shè)計和改造的重點也不同 [13]。 嚴寒和寒冷地區(qū)：冬季漫長且寒冷干燥，年溫差和日溫差較大，極端最低氣溫低，太陽輻射量大，日照豐富，風(fēng)大，積雪厚是其主要特點。因此，采暖是生重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 既有居住建筑的節(jié)能改造設(shè)計 15 存的基本需求，也是節(jié)能改造設(shè)計中面臨的主要問題。根據(jù)嚴寒和寒冷地區(qū)的氣候特征，住宅節(jié)能改造首先要保證圍護結(jié)構(gòu)熱工性能滿足冬季保 溫要求，兼顧夏季隔熱。 夏熱冬冷地區(qū)：大部分地區(qū)夏季悶熱， 7 月平均氣溫 2530 度，年日平均氣溫高于或等于 25 度的日數(shù)為 40110 天；冬季濕冷， 1 月平均氣溫為 010 度；年降水量大，四季相對濕度變化不大；太陽輻射較低，日照偏少， 12 月至翌年 2 月盛行偏北風(fēng)， 68 月盛行偏南風(fēng)。根據(jù)其氣候特征，住宅的圍護結(jié)構(gòu)熱工性能首先要保證夏季隔熱要求，并兼顧冬季防寒。與北方采暖地區(qū)相比，體型系數(shù)對夏熱冬冷地區(qū)住宅全年能耗的影響程度要小，節(jié)能 改造時不應(yīng)追求過 小的體型系數(shù)。該地區(qū)由于夏季太陽輻射強 ，持續(xù)時間久，因此要特別強調(diào)外窗遮陽、外墻和屋頂隔熱 的改造 設(shè)計，并從促進自然通風(fēng)的角度綜合確定窗墻比。 夏熱冬暖地區(qū)：長夏無冬，溫高 濕重，氣溫年較差和日較差均小，雨量充沛，太陽高度較大，日照較少，太陽輻射強烈。該地區(qū)由于冬季暖和，而夏季太陽輻射強烈，因此住宅 節(jié)能改造 以改善夏季室內(nèi)熱環(huán)境為主，屋頂、外墻的隔熱和外窗的遮陽主要用于防止大量的太陽輻射得熱進入室內(nèi)，而房間的自然通風(fēng)可有效帶走室內(nèi)熱量，并對人體舒適感起調(diào)節(jié)作用。 溫和地區(qū)：溫和地區(qū)住宅建筑 節(jié)能改造 設(shè)計在材料選擇上一般可考慮中等蓄熱性能的材料，并采用連 地構(gòu)造或架空構(gòu)造的形式。在圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計上，宜采用淺色屋頂材料，屋面設(shè)置鋁箔絕熱層及通風(fēng)層。南向窗戶設(shè)置外遮陽，東西朝向窗戶設(shè)置活動遮陽，以實現(xiàn)夏季遮陽和冬季加強日照。 圖 全國建筑熱工設(shè)計分區(qū)圖 Figure National thermal design district plan 圖 我國不同分區(qū)住宅面積分布情況Figure Residential area in different thermal district of China 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 既有居住建筑的節(jié)能改造設(shè)計 16 平面 節(jié)能 改造設(shè)計 既有建筑由于在設(shè)計 、 施工階段對建筑節(jié)能考慮不夠，其平面布局往往無法保證充分利用陽光輻射和自然通風(fēng)的要求，對其 平面布局 進行 調(diào)整 是進行節(jié)能改造的首要問題 。 同時，由于既有建筑的布局已經(jīng) 存在，又給節(jié)能改造的 平面設(shè)計帶來了很大的制約。因此，節(jié)能改造中 平面 改造 的任務(wù)就是 要在既有建筑平面布局 和當(dāng)?shù)貧夂驐l件 的制約下， 進行 局部 調(diào)整 ，以 實現(xiàn)良好光照和通風(fēng)的目的 。 平面 節(jié)能 改造 設(shè)計 遵 循 的原則 ① 向陽原則 。 為滿足冬季采暖的目的，利用陽光是最經(jīng)濟、最合理的有效途徑，同時，陽光又是人類生存、健康和衛(wèi)生的必需條件，因此，要遵循向陽 的 要求 ，避免建筑物間的遮擋，盡可能使建筑物能獲得充足的日照 。 比如，在住宅高低不同時，應(yīng)按從南向北高度依次上升的原則布置，停車場等宜位于住宅北面，如圖 所示。 要保證 建筑物獲得充足 的日照量，并結(jié)合其他條件綜合考慮建筑群的布置。日照標準一般由日照時間和日照質(zhì)量來衡量 [14]。 周圍建筑，特 別是前幢建筑物的阻擋狀況對 建筑物的采光與日照 影響很大， 前幢建筑物的高度、深度、長度以及幾何形狀都影響著后幢建筑的采光效果。 我國建筑規(guī)范規(guī)定：居住建筑應(yīng)保證充足的日照，住宅建筑日照標準應(yīng)滿足《住宅建筑規(guī)范》（ GB503522020）規(guī)定的日照時數(shù)。住宅組群中房屋間距的確定首先應(yīng)以能滿足日照間距的要求為前提，因為在一般情況下日照間距總是最大的。當(dāng)日照間距確定后，再復(fù)核其他因素對間距的要求。表 是我國主要城市日照間距系數(shù)標準。 圖 避免遮擋 Figure Avoid shading 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 既有居住建筑的節(jié)能改造設(shè)計 17 表 我國主要城市日照間距系數(shù)標準 Table sunshine spacing coefficient standard of China’ major cities 序號 城市 名稱 緯度 （北緯） 冬至日 大寒日 現(xiàn)行采用標準 正午 影長率 日照 1h 正午 影長率 日照 1h 日照 2h 日照 3h 1 漠河 53186。00180。 2 哈爾濱 45186。45180。 3 長春 43186。54180。 4 烏魯木齊 43186。47180。 5 沈陽 41186。46180。 6 呼和浩特 40186。49180。 7 大同 40186。00180。 8 北京 39186。57180。 9 天津 39186。06180。 10 銀川 38186。29180。 11 石家莊 38186。04180。 12 太原 37186。55180。 13 濟南 36186。41180。 14 蘭州 36186。03180。 15 鄭州 36186。40180。 16 西安 34186。18180。 17 南京 32186。04180。 18 合肥 31186。51180。 ② 通風(fēng)原則 。節(jié)能建筑在滿足冬季采暖要求同時，必須兼顧夏季致涼問題，即盡量不用常規(guī)能源消耗而利用自然提供的條件達到室內(nèi)創(chuàng)造涼爽目的的方法，建筑致涼最古老、最合理的方法是爭取良好通風(fēng)。每個地區(qū)都有不同的冬季和夏季主導(dǎo)風(fēng)向，這對建筑物朝向的選擇和房間的自然 通風(fēng)能力的充分發(fā)揮具有重要的指導(dǎo)意義。要不影響夏季主導(dǎo)風(fēng)吹向 建筑，并考慮冬季主導(dǎo)風(fēng)盡 可能 少地影響建筑。要充分利用 建筑物的布局， 形 成有利的通風(fēng)條件， 改善 建筑物的通風(fēng) 。 建筑布局要有利于改善通風(fēng)。要避開不利風(fēng)向，在冬季主導(dǎo)風(fēng)吹來方向上，建筑之間應(yīng)當(dāng)形成閉合，做到避風(fēng)節(jié) 能，并盡可能使道路走向與冬季主導(dǎo)風(fēng)向平行，利于避免積雪。 要把高層建筑背向冬季主導(dǎo)風(fēng)向，中、低層建筑背向高層建重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 既有居住建筑的節(jié)能改造設(shè)計 18 筑，以 阻隔冷風(fēng)、降低風(fēng)速， 減少對中、低層建筑的影響。要保持后排建筑避開前排建筑的風(fēng)影區(qū)，使小區(qū)內(nèi)通風(fēng)順暢 [15]。如下圖 。 在對群體建筑進行改造時，可拆除不必要的附屬建筑，確保小區(qū)通風(fēng)和光照。 在對單體建筑改造時， 也 要做好平面通風(fēng)設(shè)計 ，利用 風(fēng)壓通風(fēng)、熱壓通風(fēng)、小機械輔助通風(fēng)等方式 實現(xiàn)自然通風(fēng)的 健康通風(fēng)和降溫通風(fēng)的功能。 平面風(fēng)路設(shè)計的主要措施是對風(fēng)向、風(fēng)速和流場分布進行控制 和 引導(dǎo)，開口的平面位置、進風(fēng)口與出風(fēng)口的面積比及相對位置是影響風(fēng)向、風(fēng)速和流場分布的重要因素。在利用平面手法組織通風(fēng)平面風(fēng)路設(shè)計時，應(yīng)在夏季主導(dǎo)風(fēng)向上開設(shè)進風(fēng)口，在冬季主導(dǎo)風(fēng)向上應(yīng)保持封閉；沿風(fēng)路的進深不易 過 大或過小，以 20 米以內(nèi)為宜；出風(fēng)口面積要大于進風(fēng)口面積 10%；要避免小角度轉(zhuǎn)折，當(dāng)進風(fēng)口位置不能與夏季主導(dǎo)風(fēng)向時 正對時 ，可以 通過 設(shè)置擋風(fēng)板、捕風(fēng)器等 手段 組織氣流，調(diào)節(jié)室內(nèi)通風(fēng)，獲得可調(diào)節(jié)的自然通風(fēng)量 [16](如圖 )。 較為 可行的 節(jié)能 改造措施 ① 優(yōu)化 建筑體型。 從節(jié)能的角度考慮，合理的建 筑形態(tài) 應(yīng)當(dāng)符合 體形系數(shù)小 、冬季日輻射得熱多 、能夠 避寒風(fēng) 三個條件 。在 改造 設(shè)計中考慮建筑體形對節(jié)能的影響時，應(yīng)把握控制體形系數(shù)、日輻射得熱量和避風(fēng)三個因素。 建筑體形系數(shù)：是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積與 建筑 所包圍的空間體積 的比值。體形系數(shù)越大， 建筑 物散熱越快 ， 越不節(jié)能 。 因此，在滿足 建筑功圖 不同建筑群布置方式對后面渦流區(qū)的影響 Figure Influnce on the area of the back eddy with different Layout of buildings 圖 設(shè)置擋風(fēng)板改善室內(nèi)通風(fēng)Figure Windshield improve indoor air 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 既有居住建筑的節(jié)能改造設(shè)計 19 能的 條件 下， 體形系數(shù) 應(yīng)盡可能小 ， 建筑物的體形系數(shù) 一般應(yīng) 控制在 以下。 減少建筑面寬，加大建筑幢深。增加建筑物的層數(shù) 以及減少建筑體型變化都可以降低建筑體型系數(shù)。 日輻射得熱量：冬季得熱 越多，建筑節(jié)能效果越明顯。因此， 應(yīng)使南 墻面吸收的輻射熱量盡可能 大 于其向外散失的熱量。圖 顯示相同體積建筑排列成不同體型和朝向時的日輻射得熱情況。長寬高比例較為適宜的體型，在冬季得熱較多，在夏季得熱較少。 避風(fēng)： 當(dāng) 風(fēng)吹向建筑物 時 ， 會在建筑物背風(fēng)面產(chǎn)生風(fēng)陰影，在風(fēng)陰影區(qū)內(nèi)，風(fēng)速 、風(fēng)壓 低，流場紊亂。處于其他建筑風(fēng)陰影內(nèi)的建筑受風(fēng)的影響就小，風(fēng)造成的能源損失也 小，就更節(jié)能。建筑物越長、越高、進深越小，其背面產(chǎn)生的風(fēng)陰影區(qū)越大 如圖 。但這樣做又有可能影響其他建筑的通風(fēng)，因此一般在冬季主導(dǎo)風(fēng)向上小區(qū)最外面的建筑物考慮避風(fēng)， 而夏季主導(dǎo)風(fēng)向上考慮通風(fēng)而不是避風(fēng)。 ② 在單元入口設(shè)置擋風(fēng)門斗。 許多既有居住建筑的單元門朝北向，甚至未設(shè)單元門。對于北方地區(qū)的住宅來說，冬天開啟時會有大量冷空氣灌入樓梯間，會使該單元住宅室溫下降 1~3 度，多消耗的熱能達到全部采暖能源的 10%。經(jīng)過估算，全北京市冬天由于大部分單元門敞開所造成的熱能損失，大致每年要消耗采暖用煤 20 萬噸之多。因此，北方地區(qū)在既有住宅單元的出入口加裝保溫門、 設(shè)置擋風(fēng)門斗就十分必要。在入口處做門斗，應(yīng)將門斗的入口方向轉(zhuǎn)折 900，轉(zhuǎn)向朝東，以避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向，并且要注意密封良好。 ③ 增 加 綠化和水景。 綠化 和水面 可 以顯著 改善居住區(qū)的 熱 環(huán)境 ， 并能明顯改善空氣質(zhì)量，同時也 是 見 效 快 、 受環(huán)境限制較少的節(jié)能改造 措施。 綠化主要通過圖 體型與得熱 Figure The relationship between