南方地区建筑节能的新思考.doc

南方地区建筑节能的新思考土木工程学博士 陈振基按照GB 50176-93民用建筑热工设计规范的分区，夏热冬暖地区位于我国北纬27以南，属于华南地区。北部和湖南省、江西省交界处有南岭山脉，是长江流域和珠江流域的分水岭。避开冷冰冰的“夏热冬暖”的定语，用比较“文化”的定语，这个地区就是过去熟知的岭南地区。其气候特点是：湿热、风雨、无冬、阴冷。1、南方地区节能存在的误区这个地区的建筑节能和北方地区大不相同，北方有什么第一阶段节能30%，第二阶段节能50%的说法，那是指在当地19801981年住宅通用设计能耗水平的基础上节约30%或50%。南方地区80年代根本没有人工制冷（空调），今天也就没有比那时节能多少的问题。那时居民夏天忍受着酷热的煎熬，现在生活条件好了，家家户户使用空调，时间长达半年。这些城市空调用电占夏季用电总量的三成以上，以至一到夏天，全省电力供应告急，工业不得不让电，且情况日趋严重。因此，南方的建筑节能形势实际上比北方还要紧迫。遗憾的是，南方节能受北方的影响太甚，北方的一套节能概念被套用到南方来，适用于北方的墙体保温技术被搬到南方来。近几年南方的建筑节能工作收效甚微，不能不说是这种指导方针的后果。其实岭南地区根本不存在墙体保温问题，这里的气候特点多年来早已形成了一套独特的经验，问题是现在被丢失了，千篇一律的现代建筑把适应当地气候的传统方法扼杀了，又被北方的技术误导了。今天要想把夏季空调用电降下来，恐怕要更换概念，重新审查2003年版的夏热冬暖地区建筑节能设计标准，认真研究岭南建筑特点，扬长避短，提出传统方法和现代技术融合的节能措施，才可以扭转目前的局面。千万不要把北方地区建筑节能不可或缺的保温搬到南方来。道理很简单，十冬腊月由北方来到南方的客人，谁不把棉衣塞在箱子里，轻轻松松享受冬季温暖阳光的抚摸？而炎炎夏日来的客人，则不得不一日淋浴三次，切身体会为什么南方人把这称为“冲凉”。 所以，GB 50176-93民用建筑热工设计规范规定，这个地区的设计要求是：“必须充分满足夏季防热要求，一般可不考虑冬季保温”。接近三十年前出版的华南工学院亚热带建筑研究室的研究成果建筑防热设计就把防热概念定位于：隔热、通风、遮阳、绿化四方面，15年后制定的民用建筑热工设计规范国家标准第3.3.1条也写道：“建筑物的夏季防热应采取自然通风、窗户遮阳、围护结构隔热和环境绿化等措施”，两者可谓“英雄所见略同”。应该说，这要比夏热冬暖地区建筑节能设计标准满页规定的各种系数简单明白，易于操作得多了。说到墙体节能，我看有三个误区要解决。一是不要搬用北方的保温概念，特别不要学严寒或寒冷地区的方法，做什么外保温。深圳市有个权威机构，出了本外墙隔热构造图集，其实就是把聚苯板贴在墙的外面，改个名叫外墙隔热而已。发布以后连主编单位自己都不敢采用。严重地说，提倡外保温就是把南方已经很热的建筑物外面再用棉衣包起来，不让热量散失出去，那是帮倒忙；二是薄薄的隔热层做在里面已经解决问题，也不要把北方地区顾虑的因素套用到南方来，当内隔热的反对派。个中道理我在墙材革新与建筑节能2007年第5期已经分析了，这里不再赘述。三是不要把精力过多地化在墙体上，忽略了窗户的重要性。大家都知道，窗户的传热系数大约是墙体的34倍，比如单框单玻塑料窗的传热系数为4.7 W/(m2K)，单玻钢窗的传热系数更高达6.4 W/(m2K)，而夏热冬暖地区建筑节能设计标准规定的外墙传热系数则是1.5 W/(m2K)。没有遮阳隔热的话，窗户拉了节能的后腿，使建筑物难以达到规范要求，怪不得有人讲，窗户设计得越大，从窗户往外扔的空调费就越多。不严格限制外窗的面积和窗户的传热系数，尤其是留恋于早被国外抛弃的玻璃幕墙建筑，空调耗电量是降不下来的。2 南方建筑节能措施先说遮阳。这是隔热的第一关，就是避免太阳的辐射。传统的方法是利用外廊、阳台、挑檐、百叶窗来挡住太阳直晒。岭南传统建筑和东南亚低层建筑都有挑出很远的檐口，将半个墙面的阳光遮住，上海金陵东路、广州老街和东南亚地区广泛流传的悬挑骑楼都为临街底层挡去了太阳直晒，使得屋里清凉多了。传统建筑窗户的遮阳本可以给建筑师提供很大的创作空间。各种材料、各种图案、不同方向的花格、漏花和百叶，挡住了夏日炽烈的阳光，特别是可以活动的百叶窗，减少辐射而不挡光。还有可以上下卷起的竹帘（现在已经发展到塑料帘了），都是遮阳的好办法。现代建筑不设计那些挑檐、外廊，对于窗户也是面积和玻璃越开越大，以求立面“简洁”、“透亮”。于是光滑平整的墙面和无遮无掩的窗户100%接受了太阳的辐射，被熏烤的人们不得不借助冷气来降温，空调电耗终于逐年增高。夏热冬暖地区建筑节能设计标准虽然注意了这个问题，引入了一个外窗的综合遮阳系数，开列了一系列数字和公式，却把本来普通工匠都明白的传统遮阳方法搞得很玄妙，实际上沦为空谈。南方潮汕耕农下地时常戴一种竹编的斗笠，上半部是空的，轻便又散热。时至今日，珠江三角洲城乡还可以见到劳动妇女戴这种竹帽，四周还用花布围起作帽裙，遮阳又招风。可见邻近北回归线的岭南地区，为了遮挡强烈的太阳辐射，民间早有妙招，这些难道不可以给我们建筑师一些启发吗？其次说通风。这可是现代建筑物的“软肋”。城市规划日益提高的容积率，建筑物朝向的被动性，高层建筑的多向布局，无不限制了家家户户都可以享受自然通风带来的舒适。再说现代建筑压低的层高，也限制了通风的效果。看来除了人工通风，难以解决节约空调的难题。但是传统建筑利用天井造成空气流动的原理或许也可供高层建筑设计参考。高层建筑平面上总有凹进部分，可惜现在认为这里难见阳光，常集中布置上下水管。其实这也是一个天井，处理得好，难道不可以成为凉风的源头吗？再说隔热。这里先介绍南方地区特有的屋面隔热。北方屋面常在防水层下面做一层绝热层，防止顶层房间受屋面导热升高温度。南方屋面却不同，除了传统建筑物中的坡屋顶外，像北方一样的平屋顶主要做成架空屋顶，利用十几厘米高的架空通道通风散热，是很好的隔热方法。南方外墙的隔热有一项技术可能对我们有所启发，那就是沿海地区的蚝壳墙面。用废弃的蚝壳砌在外墙表面，既可形成大比例的阴影，光滑的蚝壳表面又反射了太阳的辐射。今天固然没有办法大量收集废弃的蚝壳，但可以利用特殊的反射性涂料，将照射到墙面的能量反射出去，减少墙面因吸收太阳辐射导致温度升高。这种涂料过去用在航天飞行器上，价格不菲。现在国内外有许多低价的高效能反射涂料问世，应该可以试用。问题是反射涂料和绝热材料的试验方法不同，连美国ASTM都没有完整的规范，这倒给我们留出了创造空间，或许可以走出一条新路子。外墙隔热关键在于窗户。传统建筑窗洞不大，上设窗楣，可以遮阳，窗户分上下两部分，上部可以上翻，相当于气窗，帮助通风换气，下部平推窗扇，可以依风向而导入自然风。最重要的是岭南传统建筑常用百叶窗，起到遮阳、防晒、隔热、导风的作用。可惜这些民间的方法，在现代建筑中全被忽视了。中东地区有一种通风式幕墙系统，该系统在墙体外有一层作为饰面层的金属板，距离保温材料表面几厘米，成为空气间隙，上下与外界空气连通，造成对流，以此降低太阳直晒对墙面的热冲击。现代建筑设计中，不注意当地气候特点，照搬简单的设计手法，使得光滑无遮的墙面“照单全收”了炽烈的阳光照射；被地块位置限制的朝向和“见缝插针”建造的高楼牺牲了自然通风的可能；盲目抄袭的玻璃幕墙和落地大玻璃窗更是故意在那里耗能。面对非理性的建筑设计上的错误，不去认真研究传统建筑中前人的经验，一厢情愿地要求老百姓节能节电，我看是难以生效的。综上所说，南方地区的建筑节能其实不完全是技术问题，更多的是设计观念问题，我们要认识到北方地区的围护结构保温并不适用于南方地区，有必要借鉴传