摘要：通過結(jié)合某場館設(shè)計(jì)實(shí)例，針對(duì)該場館所處地區(qū)的氣候條件，分析其建筑節(jié)能設(shè)想，結(jié)合所采用的節(jié)能設(shè)計(jì)手法進(jìn)行分析，最終給出可行的節(jié)能設(shè)計(jì)思路。
　　關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；通風(fēng)設(shè)計(jì)；自然采光
　　1. 項(xiàng)目概況
　　某體育館主要用作羽毛球館供市民娛樂，鑒于其作為該市重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一，對(duì)該場館的設(shè)計(jì)要求較為嚴(yán)格。該場館總建筑面積為21587㎡，內(nèi)部設(shè)有20個(gè)羽毛球場以及休息室。鑒于該項(xiàng)目地處夏熱冬暖氣候地區(qū)，針對(duì)該氣候特點(diǎn)，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方面有其相應(yīng)的設(shè)計(jì)考慮。本文將結(jié)合該場館的節(jié)能設(shè)計(jì)來展開探討該地區(qū)類似建筑節(jié)能設(shè)計(jì)手法。
　　2. 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)思考
　　鑒于該場館所處地區(qū)屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，氣候特征表現(xiàn)為夏季炎熱漫長，冬季溫和短促，甚至幾乎沒有冬季；長年高溫高濕，氣溫的年較差和日較差都小；太陽輻射強(qiáng)烈，雨量充沛。而國內(nèi)規(guī)范《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2005）已經(jīng)明確規(guī)定了該類氣候的公共建筑在建筑、熱工、空調(diào)、采暖、通風(fēng)和照明設(shè)計(jì)等方面應(yīng)當(dāng)采取的節(jié)能措施和應(yīng)該控制的建筑能耗，使其在保證原有的室內(nèi)熱舒適環(huán)境的前提下，與未采取節(jié)能措施前的建筑能耗相比，全年空調(diào)和采暖總能耗減少50%。
　　而針對(duì)本場館屋面設(shè)計(jì)有外挑的特點(diǎn)，對(duì)場館圍護(hù)結(jié)構(gòu)采取的節(jié)能設(shè)計(jì)手法可考慮如下：屋面結(jié)構(gòu)采取適量外挑；屋頂節(jié)能設(shè)計(jì)方面采用玻璃巖棉隔熱構(gòu)造；場館的圍護(hù)結(jié)構(gòu)外墻采用加氣混凝土砌塊填充墻；同時(shí)在建筑外墻及屋頂采用太陽輻射吸收系數(shù)較小的拋光鋁反射板飾面；而對(duì)于場館所采用的外窗采用斷熱鋁合金窗框Low-E中空玻璃窗。
　　2.1屋面節(jié)能設(shè)計(jì)
　　根據(jù)上述提到的場館節(jié)能設(shè)計(jì)構(gòu)思，本場館的屋面采用拋光鋁反射板飾面，同時(shí)采用玻璃巖棉作為隔熱層。屋面的構(gòu)造簡圖如圖1所示。經(jīng)計(jì)算，本場館屋面的傳熱系數(shù)K＝0.143W/m2.K，小于規(guī)定的限值。而經(jīng)測得本場館屋面內(nèi)表面最高溫度為35.4℃，小于當(dāng)?shù)叵募臼彝庥?jì)算溫度最高值35.6℃。
　　
　　圖1玻璃巖棉隔熱屋面圖2加氣混凝土墻體
　　2.2外墻節(jié)能設(shè)計(jì)
　　本場館所有外墻均采用導(dǎo)熱系數(shù)較小的加氣混凝土，該材料的導(dǎo)熱系數(shù)限值λ≤0.22W/m•K）墻體材料，見圖2所示；同時(shí)在鋼結(jié)構(gòu)梁構(gòu)造中設(shè)置玻璃巖棉（導(dǎo)熱系數(shù)限值λ≤0.50W/m•K）隔熱層，有效地提高外墻保溫隔熱能力。最終經(jīng)計(jì)算，本場館的加氣混凝土墻體的傳熱系數(shù)K＝0.909W/m2•K，小于該地區(qū)外墻傳熱系數(shù)所規(guī)定的限值1.5W/m2.K。同時(shí)測得東西墻體內(nèi)表面最高溫度分別為34.3℃、35.1℃，墻體內(nèi)表面最高溫度小于《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的當(dāng)?shù)叵募臼彝庥?jì)算溫度最高值35.6℃。
　　2.3外窗節(jié)能設(shè)計(jì)
　　本場館采取屋頂適度出挑，從而創(chuàng)造了較好的外遮陽效果。大面積的透明幕墻采用斷熱鋁合金窗框Low-E中空玻璃（K≤3.0(W/m2.k)、SC≤0.28）。從而大大降低了窗口的太陽輻射得熱，減少建筑空調(diào)能耗。在通風(fēng)方面，建筑外窗的可開啟面積大于窗面積的30％，透明幕墻具有可開啟部分。在氣密性方面，外窗的氣密性不低于《建筑外窗氣密性能分級(jí)及其檢測方法》GB7107規(guī)定的4級(jí)，透明幕墻的氣密性不低于《建筑幕墻物理性能分級(jí)》GB/T15225規(guī)定的3級(jí)。
　　3. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能效果分析
　　綜合以上所采取的節(jié)能設(shè)計(jì)手法，參照建筑是一個(gè)符合節(jié)能要求的假想建筑，它與所設(shè)計(jì)的實(shí)際建筑在大小、形狀等方面完全一致，圍護(hù)結(jié)構(gòu)滿足標(biāo)準(zhǔn)的基本節(jié)能要求。
　　另外，采用清華斯維爾節(jié)能設(shè)計(jì)軟件，根據(jù)《<公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)>》要求，在能耗模擬中，嚴(yán)格按照細(xì)則的推薦設(shè)置參照建筑和設(shè)計(jì)方案空調(diào)系統(tǒng)中的參數(shù)。經(jīng)計(jì)算本場館設(shè)計(jì)建筑年總能耗為142.5kWh/m2，而參照建筑年總能耗為142.85Wh/m2，設(shè)計(jì)建筑符合節(jié)能要求。
　　由此結(jié)果表明，對(duì)于場館來說，為了達(dá)到較佳的節(jié)能效果，在遮陽設(shè)計(jì)方面，場館區(qū)建筑的屋頂適宜采取大尺寸出挑，以有效地為場館提供了良好的遮陽效果；外窗設(shè)計(jì)方面適宜采用了遮陽性能良好的Low-E中空玻璃；建筑屋頂及外墻外飾面采用太陽輻射吸收系數(shù)較小的拋光鋁反射板，減少了吸收的太陽輻射熱。為了保證場館屋面較佳的隔熱效果，屋面適宜采用了玻璃巖棉作為隔熱層。墻體材料為導(dǎo)熱系數(shù)較小的加氣混凝土砌塊，并在鋼結(jié)構(gòu)梁構(gòu)造中設(shè)置玻璃巖棉隔熱層。屋面及墻體構(gòu)造隔熱性能良好；另外為了合理地評(píng)價(jià)場館的能耗，應(yīng)當(dāng)采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能權(quán)衡判斷法進(jìn)行場館節(jié)能設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總體熱工性能符合節(jié)能要求。
　　4. 場館建筑自然通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)
　　對(duì)于場館來說，其使用時(shí)空調(diào)能耗巨大，體育館建筑的室內(nèi)自然通風(fēng)對(duì)于改善場館內(nèi)熱環(huán)境和降低空調(diào)能耗意義重大，特別是在體育館的賽后使用中，自然通風(fēng)節(jié)能效果更加明顯。為此需要考慮自然通風(fēng)來減少空調(diào)設(shè)備的開啟時(shí)間，達(dá)到節(jié)能的目的。而作為建筑設(shè)計(jì)者來說，更重要的是通過合理的建筑設(shè)計(jì)手法來為體育館建筑使用提供可以充分利用自然通風(fēng)的設(shè)計(jì)方案。
　　從建筑方案設(shè)計(jì)手法上可以看出，體育館底部的觀眾走道具有一定的通風(fēng)潛力，但對(duì)于熱量容易積聚的上部空間缺少空氣流動(dòng)的通道，因此，建議在觀眾區(qū)上部設(shè)計(jì)開口，使室外空氣可以進(jìn)入場館上部空間，帶走積聚的熱量。通過以下的分析驗(yàn)證這種設(shè)計(jì)方案的通風(fēng)效果。
　　顯然，對(duì)于地處夏熱冬暖的地區(qū)所建設(shè)的場館來說，在該類地區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向下，體育館建筑迎風(fēng)面和背風(fēng)面壓差較大，輔以合適的開口就可以形成良好的自然通風(fēng)效果；同時(shí)設(shè)計(jì)體育館建筑的觀眾入口可以作為室內(nèi)外空氣流動(dòng)的通道，改善比賽場地人員活動(dòng)區(qū)域的熱舒適水平；而觀眾區(qū)域上部的開口可以使室外空氣沿弧形屋頂流入場館內(nèi)部，對(duì)屋頂內(nèi)表面溫度的降低有所幫助，同時(shí)帶進(jìn)的大量涼爽空氣可以改善座位區(qū)的熱舒適水平。因此，場館建筑的觀眾走道和觀眾區(qū)域上部的開口可以有效利用自然通風(fēng)，在賽后使用過程中，觀眾區(qū)域和比賽區(qū)域可以獲得基本舒適的空氣溫度和風(fēng)速，從而減少空調(diào)設(shè)備開啟時(shí)間，節(jié)省耗電量。
　　5. 場館建筑自然采光節(jié)能設(shè)計(jì)
　　對(duì)于體育場館類建筑照明能耗巨大，主要用于滿足比賽場地采光要求和防止眩光。通過有效的建筑設(shè)計(jì)手法將將有效地達(dá)到場館自然采光，滿足賽后白天舉行體育競技或文娛活動(dòng)的需求。從場館的建筑方案設(shè)計(jì)手法上可以考慮，體育館頂部的圓形洞口具有一定的自然采光作用，再通過模擬分析屋頂開口對(duì)體育館比賽區(qū)域采光系數(shù)和均勻度的影響。
　　實(shí)踐表明，對(duì)于體育館建筑屋頂開采光口有助于白天充分利用自然光，減少照明能耗。場館自然采光模擬結(jié)果表明，體育館屋頂?shù)膱A形采光口具有自然采光的效果，尤其是對(duì)于賽后使用過程中，比賽區(qū)域平均采光系數(shù)為13.4%，平均自然光照度為670.2Lux，采光均勻度>0.5，基本滿足賽后使用要求，從而減少照明設(shè)備開啟時(shí)間，降低照明能耗。
　　6. 結(jié)論
　　文章結(jié)合場館節(jié)能設(shè)計(jì)實(shí)例，分析其建筑節(jié)能設(shè)想，提出了可行的節(jié)能設(shè)計(jì)思路：（1）外窗采用了遮陽性能良好的Low-E中空玻璃；建筑屋頂及外墻外飾面采用拋光鋁反射板；屋面采用了玻璃巖棉作為隔熱層。（2）場館建筑的觀眾走道和觀眾區(qū)域上部的開口可以有效利用自然通風(fēng)。（3）場館建筑屋頂開采光口有助于白天充分利用自然光，減少照明能耗。
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