摘要：通過結合某場館設計實例，針對該場館所處地區(qū)的氣候條件，分析其建筑節(jié)能設想，結合所采用的節(jié)能設計手法進行分析，最終給出可行的節(jié)能設計思路。
　　關鍵詞：建筑節(jié)能；圍護結構；通風設計；自然采光
　　1. 項目概況
　　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建設項目之一，對該場館的設計要求較為嚴格。該場館總建筑面積為21587㎡，內部設有20個羽毛球場以及休息室。鑒于該項目地處夏熱冬暖氣候地區(qū)，針對該氣候特點，在建筑節(jié)能設計方面有其相應的設計考慮。本文將結合該場館的節(jié)能設計來展開探討該地區(qū)類似建筑節(jié)能設計手法。
　　2. 建筑圍護結構節(jié)能設計思考
　　鑒于該場館所處地區(qū)屬于亞熱帶濕潤季風氣候，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；太陽輻射強烈，雨量充沛。而國內規(guī)范《公共建筑節(jié)能設計標準》（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、采暖、通風和照明設計等方面應當采取的節(jié)能措施和應該控制的建筑能耗，使其在保證原有的室內熱舒適環(huán)境的前提下，與未采取節(jié)能措施前的建筑能耗相比，全年空調和采暖總能耗減少50%。
　　而針對本場館屋面設計有外挑的特點，對場館圍護結構采取的節(jié)能設計手法可考慮如下：屋面結構采取適量外挑；屋頂節(jié)能設計方面采用玻璃巖棉隔熱構造；場館的圍護結構外墻采用加氣混凝土砌塊填充墻；同時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)能設計
　　根據(jù)上述提到的場館節(jié)能設計構思，本場館的屋面采用拋光鋁反射板飾面，同時采用玻璃巖棉作為隔熱層。屋面的構造簡圖如圖1所示。經(jīng)計算，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)測得本場館屋面內表面最高溫度為35.4℃，小于當?shù)叵募臼彝庥嬎銣囟茸罡咧?5.6℃。
　　
　　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)能設計
　　本場館所有外墻均采用導熱系數(shù)較小的加氣混凝土，該材料的導熱系數(shù)限值λ≤0.22W/m•K）墻體材料，見圖2所示；同時在鋼結構梁構造中設置玻璃巖棉（導熱系數(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。同時測得東西墻體內表面最高溫度分別為34.3℃、35.1℃，墻體內表面最高溫度小于《民用建筑熱工設計規(guī)范》規(guī)定的當?shù)叵募臼彝庥嬎銣囟茸罡咧?5.6℃。
　　2.3外窗節(jié)能設計
　　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，減少建筑空調能耗。在通風方面，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及其檢測方法》GB7107規(guī)定的4級，透明幕墻的氣密性不低于《建筑幕墻物理性能分級》GB/T15225規(guī)定的3級。
　　3. 圍護結構節(jié)能效果分析
　　綜合以上所采取的節(jié)能設計手法，參照建筑是一個符合節(jié)能要求的假想建筑，它與所設計的實際建筑在大小、形狀等方面完全一致，圍護結構滿足標準的基本節(jié)能要求。
　　另外，采用清華斯維爾節(jié)能設計軟件，根據(jù)《<公共建筑節(jié)能設計標準>》要求，在能耗模擬中，嚴格按照細則的推薦設置參照建筑和設計方案空調系統(tǒng)中的參數(shù)。經(jīng)計算本場館設計建筑年總能耗為142.5kWh/m2，而參照建筑年總能耗為142.85Wh/m2，設計建筑符合節(jié)能要求。
　　由此結果表明，對于場館來說，為了達到較佳的節(jié)能效果，在遮陽設計方面，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；外窗設計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。墻體材料為導熱系數(shù)較小的加氣混凝土砌塊，并在鋼結構梁構造中設置玻璃巖棉隔熱層。屋面及墻體構造隔熱性能良好；另外為了合理地評價場館的能耗，應當采用圍護結構熱工性能權衡判斷法進行場館節(jié)能設計評價，圍護結構的總體熱工性能符合節(jié)能要求。
　　4. 場館建筑自然通風節(jié)能設計
　　對于場館來說，其使用時空調能耗巨大，體育館建筑的室內自然通風對于改善場館內熱環(huán)境和降低空調能耗意義重大，特別是在體育館的賽后使用中，自然通風節(jié)能效果更加明顯。為此需要考慮自然通風來減少空調設備的開啟時間，達到節(jié)能的目的。而作為建筑設計者來說，更重要的是通過合理的建筑設計手法來為體育館建筑使用提供可以充分利用自然通風的設計方案。
　　從建筑方案設計手法上可以看出，體育館底部的觀眾走道具有一定的通風潛力，但對于熱量容易積聚的上部空間缺少空氣流動的通道，因此，建議在觀眾區(qū)上部設計開口，使室外空氣可以進入場館上部空間，帶走積聚的熱量。通過以下的分析驗證這種設計方案的通風效果。
　　顯然，對于地處夏熱冬暖的地區(qū)所建設的場館來說，在該類地區(qū)主導風向下，體育館建筑迎風面和背風面壓差較大，輔以合適的開口就可以形成良好的自然通風效果；同時設計體育館建筑的觀眾入口可以作為室內外空氣流動的通道，改善比賽場地人員活動區(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部，對屋頂內表面溫度的降低有所幫助，同時帶進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，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速，從而減少空調設備開啟時間，節(jié)省耗電量。
　　5. 場館建筑自然采光節(jié)能設計
　　對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。通過有效的建筑設計手法將將有效地達到場館自然采光，滿足賽后白天舉行體育競技或文娛活動的需求。從場館的建筑方案設計手法上可以考慮，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體育館比賽區(qū)域采光系數(shù)和均勻度的影響。
　　實踐表明，對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，從而減少照明設備開啟時間，降低照明能耗。
　　6. 結論
　　文章結合場館節(jié)能設計實例，分析其建筑節(jié)能設想，提出了可行的節(jié)能設計思路：（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。（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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