【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(guó)人口眾多、能源資源相對(duì)不足，發(fā)展的重大問題。建筑能耗是社會(huì)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(jì)。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(jì)等方面來闡述。另外，從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度。發(fā)體系、建立宣傳推廣體系等六個(gè)方面推動(dòng)既有居住建筑節(jié)能改造的保障措施。

　　

【正文】 對(duì)建筑節(jié)能的重要性和緊迫性認(rèn)識(shí)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(rùn)最大化和所謂新 “時(shí)尚 ”，開發(fā)大落地窗，大開間、小進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)和施工單位對(duì)已有建筑節(jié)能法規(guī)政策和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不堅(jiān)決。各級(jí)監(jiān)管部門放松或放棄了監(jiān)督管理職能，致使對(duì)國(guó)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不力。住戶對(duì)建筑節(jié)能關(guān)心度低，不了解圍護(hù)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(huì)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(jì) 14 3 既有居住建筑的節(jié)能改造設(shè)計(jì) 氣候特征與建筑節(jié)能 改造 設(shè)計(jì) 氣候作為節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的重要物理因素，對(duì)設(shè)計(jì)節(jié)能建筑起決定性的作用。全球的氣候條件（太陽(yáng)輻射、地軸傾斜、空氣流動(dòng)及地形）決定了任何地域的溫度、濕度、輻射能力、空氣流動(dòng)、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(xiàng)已知條件 ，是設(shè)計(jì) 、改造 必須遵守的客觀前提。建筑 節(jié)能改造 設(shè)計(jì)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(duì)于建筑 節(jié)能改造設(shè)計(jì) 十分必要 [10]。 氣候的核心要素 氣候的核心要素 是太陽(yáng)、風(fēng)、溫度和濕度 [11]。 太陽(yáng)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(yáng)光采熱通風(fēng) ，達(dá)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(yáng)輻射的角度，合理解決建筑在冬夏季對(duì)陽(yáng)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(hù)結(jié)構(gòu)的滲透量 ， 會(huì)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(shí)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(jì)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(shí)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(diǎn)對(duì)我國(guó)進(jìn)行熱工分區(qū)是科學(xué) 實(shí)施建筑節(jié)能的重要條件。從建筑熱工設(shè)計(jì)角度看，我國(guó)可以劃分為嚴(yán)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(gè)氣候分區(qū)， 如圖 。 我國(guó)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(jì)分區(qū)，節(jié)能設(shè)計(jì)和改造的重點(diǎn)也不同 [13]。 嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)：冬季漫長(zhǎng)且寒冷干燥，年溫差和日溫差較大，極端最低氣溫低，太陽(yáng)輻射量大，日照豐富，風(fēng)大，積雪厚是其主要特點(diǎn)。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(jì) 15 存的基本需求，也是節(jié)能改造設(shè)計(jì)中面臨的主要問題。根據(jù)嚴(yán)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(hù)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(duì)濕度變化不大；太陽(yáng)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(hù)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(duì)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(shí)不應(yīng)追求過 小的體型系數(shù)。該地區(qū)由于夏季太陽(yáng)輻射強(qiáng) ，持續(xù)時(shí)間久，因此要特別強(qiáng)調(diào)外窗遮陽(yáng)、外墻和屋頂隔熱 的改造 設(shè)計(jì)，并從促進(jìn)自然通風(fēng)的角度綜合確定窗墻比。 夏熱冬暖地區(qū)：長(zhǎng)夏無冬，溫高 濕重，氣溫年較差和日較差均小，雨量充沛，太陽(yáng)高度較大，日照較少，太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈。該地區(qū)由于冬季暖和，而夏季太陽(yáng)輻射強(qiáng)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(yáng)主要用于防止大量的太陽(yáng)輻射得熱進(jìn)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(duì)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(jì)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(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yáng)，東西朝向窗戶設(shè)置活動(dòng)遮陽(yáng)，以實(shí)現(xiàn)夏季遮陽(yáng)和冬季加強(qiáng)日照。 圖 全國(guó)建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)圖 Figure National thermal design district plan 圖 我國(guó)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(jì) 16 平面 節(jié)能 改造設(shè)計(jì) 既有建筑由于在設(shè)計(jì) 、 施工階段對(duì)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(yáng)光輻射和自然通風(fēng)的要求，對(duì)其 平面布局 進(jìn)行 調(diào)整 是進(jìn)行節(jié)能改造的首要問題 。 同時(shí)，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(jì)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(jìn)行 局部 調(diào)整 ，以 實(shí)現(xiàn)良好光照和通風(fēng)的目的 。 平面 節(jié)能 改造 設(shè)計(jì) 遵 循 的原則 ① 向陽(yáng)原則 。 為滿足冬季采暖的目的，利用陽(yáng)光是最經(jīng)濟(jì)、最合理的有效途徑，同時(shí)，陽(yáng)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(yáng) 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(shí)，應(yīng)按從南向北高度依次上升的原則布置，停車場(chǎng)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(biāo)準(zhǔn)一般由日照時(shí)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(duì) 建筑物的采光與日照 影響很大， 前幢建筑物的高度、深度、長(zhǎng)度以及幾何形狀都影響著后幢建筑的采光效果。 我國(guó)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(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足《住宅建筑規(guī)范》（ GB503522020）規(guī)定的日照時(shí)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?yàn)樵谝话闱闆r下日照間距總是最大的。當(dāng)日照間距確定后，再?gòu)?fù)核其他因素對(duì)間距的要求。表 是我國(guó)主要城市日照間距系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 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(jì) 17 表 我國(guó)主要城市日照間距系數(shù)標(biāo)準(zhǔn) Table sunshine spacing coefficient standard of China’ major cities 序號(hào) 城市 名稱 緯度 （北緯） 冬至日 大寒日 現(xiàn)行采用標(biāo)準(zhǔn) 正午 影長(zhǎng)率 日照 1h 正午 影長(zhǎng)率 日照 1h 日照 2h 日照 3h 1 漠河 53186。00180。 2 哈爾濱 45186。45180。 3 長(zhǎng)春 43186。54180。 4 烏魯木齊 43186。47180。 5 沈陽(yáng) 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(jì)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(shí)，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(dá)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(zhēng)取良好通風(fēng)。每個(gè)地區(qū)都有不同的冬季和夏季主導(dǎo)風(fēng)向，這對(duì)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(jì) 18 筑，以 阻隔冷風(fēng)、降低風(fēng)速， 減少對(duì)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(duì)群體建筑進(jìn)行改造時(shí)，可拆除不必要的附屬建筑，確保小區(qū)通風(fēng)和光照。 在對(duì)單體建筑改造時(shí)， 也 要做好平面通風(fēng)設(shè)計(jì) ，利用 風(fēng)壓通風(fēng)、熱壓通風(fēng)、小機(jī)械輔助通風(fēng)等方式 實(shí)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(jì)的主要措施是對(duì)風(fēng)向、風(fēng)速和流場(chǎng)分布進(jìn)行控制 和 引導(dǎo)，開口的平面位置、進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口的面積比及相對(duì)位置是影響風(fēng)向、風(fēng)速和流場(chǎng)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(jì)時(shí)，應(yīng)在夏季主導(dǎo)風(fēng)向上開設(shè)進(jìn)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(jìn)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(jìn)風(fēng)口面積 10%；要避免小角度轉(zhuǎn)折，當(dāng)進(jìn)風(fēng)口位置不能與夏季主導(dǎo)風(fēng)向時(shí) 正對(duì)時(shí) ，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(gè)條件 。在 改造 設(shè)計(jì)中考慮建筑體形對(duì)節(jié)能的影響時(shí)，應(yīng)把握控制體形系數(shù)、日輻射得熱量和避風(fēng)三個(gè)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(duì)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(jì) 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(shí)的日輻射得熱情況。長(zhǎng)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(shí) ， 會(huì)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(chǎng)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(zhǎng)、越高、進(jìn)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(duì)于北方地區(qū)的住宅來說，冬天開啟時(shí)會(huì)有大量冷空氣灌入樓梯間，會(huì)使該單元住宅室溫下降 1~3 度，多消耗的熱能達(dá)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(shí)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