摘要：隨著我國國民經濟的快速發展和能源供應的同益緊缺，節約能源己成為我國可持續發展的重要戰略，建筑作為能耗大戶，建筑節能工作己刻不容緩。本文正是在這樣的背景下，從建筑節能設計出發，對建筑節能如何有效效利用太陽輻射熱能等問題進行了探討，并提出了自己的觀點，走近自然、和諧、生態、智能的節能設計發展思路。
　　關鍵詞：現代建筑；節能設計；圍護結構；舒適性；內外保溫；
　　1前言
　　隨著國家科學發展觀的提出，建筑節能工作近幾年被日益重視，相關的設計規范、施工驗收規范也不斷推出，在工程實踐中，關于建筑節能的理解和實施還存在很大的討論空間，以下幾點是筆者在設計和施工服務中對建筑節能的幾點體會。
　　2圍護結構的熱阻和結露
　　結露是指圍護結構表面溫度低于附近空氣露點溫度時，在其表面出現冷凝水的現象。根據傳熱理論，當圍護結構兩側存在有溫差時，熱量由溫度高的一側流向溫度低的一側，溫度也隨之由高到低，傳熱量、溫度差與熱阻相關，其傳熱過程和溫度變化曲線如圖1所示。
　　
　　圖1圍護結構的傳熱過程
　　圖1表示在室內溫度高于室外溫度時的溫度變化曲線，其中tn表示室內溫度，tw表示室外溫度，tn1表示圍護結構內表面溫度，在穩態傳熱的條件下，tn與tn1的差值由內表面放熱系數所構成的熱阻與圍護結構總熱阻的比例確定。對于不允許圍護結構內表面結露的建筑物，只要保證tn1大于室內空氣狀態下的露點溫度td，就可以避免結露。
　　由于圍護結構的熱阻，室內外的溫度變化經歷了幾個階段的變化，圍護結構也就是我們平常理解的墻體部位，在材料均勻、穩定傳熱的假定條件下，溫度的變化是線性變化，保溫層部分由于熱阻較大，溫降也較大。
　　3建筑節能對室內舒適性的影響
　　從前面的分析可以看出由于建筑采取節能措施后，墻體部位的熱阻增加，內外表面的溫度降加大，相應的圍護結構內表面溫度提高了，圖2是假定室內18℃、室外0℃時，節能建筑和普通建筑內表面溫度的對比。
　　
　　圖2節能建筑與普通建筑的內表面溫度對比
　　由于內表面溫度的提高，結露的可能性降低，室內因溫度差形成的氣流也小了，更重要的是人在室內活動時，人體向圍護結構的輻射傳熱量降低了，同樣的室內溫度而人的舒適感提高了，這也可以解釋為什么在沒有采取節能措施的房間里圍著火爐取暖時，面朝火爐的一面很熱而背后仍然是冷颼颼的令人不舒服。
　　圖2所表示的是冬季室外溫度低于室內溫度的情況，在夏季室外溫度高于室內溫度時，保溫房間內表面溫度要低于未采取保溫措施的建筑，室內人員的烤熱感大大降低，室內人員的舒適感加強了。加強保溫可以提高室內舒適感，但以此為理由推論出保溫層越厚越好也不恰當，對于上海這種夏熱冬冷地區來說，夏季防熱也是要重點考慮的，打個比方就是人穿衣服要適當，過度保溫就象是夏天捂個大棉襖，室內人員活動、燈光設備的散熱不易散出，室內熱量需要通過空調制冷帶出，反而違背了建筑節能的初衷。以上海地區的建筑為例，適當的保溫并采取通風換氣的措施是比較合理的方案。
　　4建筑材料含水率對保溫性能的影響
　　圍護結構的熱阻主要由建筑材料的導熱系數確定，而建筑材料的含水率對材料導熱系數有非常直接的影響。根據資料介紹，一般建筑材料每增加1%，其導熱系數增加約為4～8%，增加幅度隨材料不同而不同，而且同一種材料在不同含水率的條件下，其導熱系數增長不一定呈線性關系。表1列出了幾種常見的建筑材料在不同體積含水率條件下的導熱系數。
　　可以推斷，對于建筑物的圍護結構，室外的風霜雨雪、室內的散濕情況都會對其材料的含水率產生影響并加大其導熱系數。就算是在設計中嚴格按要求設計了圍護結構的熱工性能，但如果沒有考慮其受含水率變化的影響，圍護結構仍然有可能會出現結露。為解決這一問題，根本的辦法是在建筑構造上采取措施，即在保溫層外設置隔汽層，防止水汽進入保溫材料導致導熱系數增大。對于一般的建筑，由于室內沒有明顯的散濕，主要是受室外氣象因素的影響，一般將隔汽層設在室外側。實踐表明，設置隔汽層可以有效地防止圍護結構內部冷凝受潮。
　　表1

　　5內保溫與外保溫
　　內保溫還是外保溫？在設計中我們常常被問到類似這樣的問題。一般來說內保溫施工簡單，費用低，常被建設單位青睞，外保溫則具有對戶內使用面積影響小，不存在室內裝修施工破壞因素的影響等優點。如果深層次地分析，內保溫由于將建筑圍護結構的基體材料隔在外邊，建筑蓄熱能力小，溫度變化快，波動也快，但相應的建筑圍護結構基體材料的內外表面溫差加大，溫度應力增加，出現裂紋的可能性增加，因此在屋頂保溫中是要求保溫層外置。外保溫則相反，由于蓄熱能力的增加，建筑內溫度變化慢，波動小，舒適性較好。
　　如果說建筑為使用時間不長、間斷使用的公共建筑，采用內保溫對節能較為有利，而對使用時間較長、室內人員較為穩定的建筑如住宅樓、賓館、辦公樓等，外保溫較好。
　　6熱橋部位的形成與對策
　　由于建筑材料材質的不均勻或是在同一斷面上采用不同材料所造成的圍護結構熱阻的差異稱為熱橋，其根本原因是材料的導熱系數不同造成的。熱橋可以視為圍護結構上的薄弱環節，它將使圍護結構的熱阻小于計算得出的理論熱阻。熱橋的存在使我們可以經常看到結露最先是在一個局部產生，這一部位也必然是熱橋部位。對于不允許外墻和頂棚內表面結露的房間，設計應保證熱橋部位的內表面溫度高于室內空氣的露點溫度。
　　在實際工程中，熱橋的產生是不可避免的，雨棚、空調機擱板、遮陽板、梁柱部位均是熱橋部位。一般說來對于由材質不均勻導致的熱橋可以在計算中考慮對其導熱系數加保險系數的方法解決；對于大面積有規律的圍護結構如紅磚砌體、水泥沙漿砌筑加氣混凝土條形板等可以采用綜合熱阻來計算；對于局部土建梁、柱等引起的熱橋則可局部校驗并局部加強保溫。
　　在保溫施工的標準圖中，對于陽臺、窗套、空調機板等外挑熱橋部位，是要求保溫層覆蓋保溫，但施工中往往難以實施，大多采取保溫砂漿加厚的措施，而保溫砂漿在熱工性能上比保溫材料還是相差很大，應核算這些部位的熱阻是否滿足不結露要求，如不滿足則建議增加局部內保溫措施。
　　7有效利用太陽輻射熱
　　對于上海地區來說，氣候特點是夏熱冬冷，防熱要求與保溫要求同等重要，而太陽輻射熱的引入對冬季采暖有利，夏季空調不利，能否因勢利導、有效利用成為我們經常探討的話題。上海地區冬季和夏季的太陽入射角不同，夏季大而冬季小，在南向外窗、陽臺門上設遮陽板時可以根據入射角計算遮陽板的最佳寬度，在夏季陽光不直接射入室內，而冬季陽光可以最大幅度地射入室內，這樣就可以實現有效利用太陽輻射熱的目的了。
　　8結語
　　建筑節能不僅在節約能源上有積極意義，在防止圍護結構內表面結露、提高建筑內人員舒適性方面也有其實際意義，因地制宜結合湖南當地氣候條件正確處理好夏季防熱和冬季保溫的關系才是科學的觀點。在實際工程中，建筑材料含水率的變化對傳熱性能有較大的影響，而多種多樣的建筑構造又導致熱橋的出現不可避免，對熱橋部位的校核驗算和采取補救措施是必須的。對于上海這樣的夏熱冬冷地區，有效利用太陽輻射熱是在建筑外窗和遮陽設計中必須考慮的因素。