夏熱冬冷地區(qū)的氣候特點很復雜，在節(jié)能控制與舒適之間又有著明顯的沖突。作為建筑能耗的關鍵因素之一，外圍護結構的好壞直接關系到建筑物的能耗情況和運行成本高低。本文依照近零能耗的概念，提出了圍護結構協(xié)同的設計辦法，通過熱工性能、遮陽方案、密封程度以及構造聯(lián)合來創(chuàng)建一個完善的優(yōu)化系統(tǒng)。通過建筑氣候響應分析和多目標模擬達到保溫、隔熱、自然通風三者之間平衡的目的，給近零能耗公共建筑區(qū)域性設計給出一條技術途徑。

　　一、近零能耗目標下的設計導向

　　夏熱冬冷地區(qū)的氣候特點是夏天高溫高濕，冬天低溫干燥，能耗高低交替出現(xiàn)。近零能耗建筑要以圍護結構為重心來降低熱耗、控制冷負荷。性能化設計以建筑整體熱環(huán)境為約束條件，注重不同構造層之間的耦合效果，圍護系統(tǒng)要有高保溫性、高氣密性以及高熱慣性的特點，借助綜合平衡達到全年能耗最優(yōu)化。

　　在設計階段用建筑能耗模擬以及熱工參數來反饋墻體、屋面、門窗及節(jié)點構造綜合匹配。參數調整不以單項性能最優(yōu)為目標，而是以系統(tǒng)能效最大為方向，建筑外形和朝向的協(xié)同控制成為影響圍護性能的基本條件。

　　二、圍護結構協(xié)同設計策略

　　(一)墻體與屋面系統(tǒng)優(yōu)化

　　墻體要使用復合保溫系統(tǒng)，將無機保溫層與結構層相結合，形成連續(xù)的熱阻通道。外保溫比內保溫好，可以有效防止熱橋，保持結構的熱穩(wěn)定性。屋面應采用反射防水層加通風隔熱層的組合形式，提高夏季熱反射及散熱能力，在高氣溫季節(jié)減少高峰負荷可以利用相變材料或者通風屋面。

　　(二)門窗與遮陽設計

　　門窗是圍護系統(tǒng)較為薄弱的部分，需要控制窗墻比，提高氣密性。高性能斷橋鋁框+低輻射中空玻璃。外遮陽比內遮陽的效果要明顯一些，可通過可調百葉、遮陽板或者智能控制系統(tǒng)的調整來實現(xiàn)，遮陽構件與立面相結合，以節(jié)能美觀為出發(fā)點。

　　(三)氣密性與熱橋控制

　　節(jié)點密封要連續(xù)完整，注意窗框、幕墻和結構接縫等重點部位的滲水情況。使用雙層密封膠條及彈性連接方式來減小空氣滲透性。結構熱橋經由保溫隔斷、低導熱連接件削弱，產生穩(wěn)定熱阻閉合圈。

　　(四)構造與機電系統(tǒng)集成

　　圍護結構與空調、 新風系統(tǒng)與光伏系統(tǒng)的結合可以提高能效的耦合度。屋面的光伏板同外遮陽一起布置，具有發(fā)電和遮光的作用。通過被動通風的通道和可調開口來達到自然通風和機械系統(tǒng)相結合。

　　圍護結構協(xié)同設計成為夏熱冬冷地區(qū)近零能耗公共建筑實現(xiàn)能效平衡的關鍵渠道，依靠構造、材料及機電系統(tǒng)之間的協(xié)調改善，建筑可在復雜氣候中維持恒定的熱環(huán)境并達成低能耗運行狀態(tài)。協(xié)同設計本質就是跨專業(yè)的整合，讓建筑成為一個對環(huán)境有響應能力的能量系統(tǒng)。

　　【作者 馬曉震 陳宗樸  供職單位：青島建設裝飾集團】