亚热带地区建筑围护结构防热节能关键技术与应用——2014年度中国建筑学会科技进步奖一等奖成果

2015-07-24

近百年来我国亚热带地区建筑围护结构设计遵循的传统防热（遮阳、通风、隔热）理论，是在建筑无空调、仅通过围护结构的调节防止室内过热背景下形成的。上世纪90年代空调的普及拉动了亚热带建筑能耗的急剧增长，本世纪初国家强制推行了亚热带地区的建筑节能。建筑室内热环境的调节方式和目标发生了根本改变，避免室内过热的传统围护结构防热技术体系无法满足空调控制状态下的建筑节能要求，因此，提升传统的建筑围护结构防热设计理论，探索基于空调控制状态下建筑围护结构的节能设计理论、构造技术及性能实验方法，成为亚热带地区建筑节能迫切需要解决的问题。

“亚热带地区建筑围护结构防热节能关键技术与应用”项目依托亚热带建筑科学国家重点实验室研究平台，在国家自然科学基金重点项目等12项课题的资助下，重点研究现代建筑围护结构的“蒸发、遮阳、通风、防潮”等节能设计理论和关键技术及其应用，形成如下创新成果：

1．建立了围护结构蒸发降温技术的设计原理和实验方法。揭示了围护结构多孔材料的动态热湿传递规律，建立了围护结构被动蒸发降温的热物理模型和建筑能耗分析用逐时降雨模型；创建了用于围护结构蒸发降温性能实验的“动态热湿气候风洞实验台”并获得了国家计量认证，确定了围护结构动态传热和蒸发性能的关键节能设计参数。该成果已被7 部国家和地方设计标准采用。

2．建立了透明围护结构的遮阳设计参数确定方法和涂膜遮阳技术。提出了“外窗综合遮阳系数”的计算方法；建立了建筑百叶类外遮阳系统的光热传递过程模型；建立了基于光电转换原理的遮阳系数检测方法；研发了涂膜遮阳玻璃成形关键技术。该成果作为强制性条文已被9 部国家和地方设计标准采用。

3．建立了围护结构多孔材料湿平衡状态下的热工与节能设计参数和指标。建立了建筑多孔材料平衡湿度曲线和实验方法，提出了水蒸气和液体水扩散系数的计算公式和自然湿度状态下热扩散系数的修正系数。该成果已被7 部国家和地方设计标准采用。

4．建立了围护结构自然通风开口设计方法和节能设计指标。建立了建筑风环境尺度分级模拟方法，进而提出了建筑“窗开启面积比”作为节能设计指标，并确定了取值范围。该成果作为强制性条文已被7部国家和地方设计标准采用。

总体上，该研究成果已被我国16部标准设计图集和标准采用，并在亚热带地区各省市全面推广实施，累计指导新建建筑节能设计工程达8.8亿㎡以上。在三亚凤凰国际机场航站楼等20余项大型工程的建筑节能专项中应用，建筑面积达561.9万㎡以上。通过项目的实施，为亚热带地区建筑节能提供了技术储备，拓展了建筑节能领域新技术的质量检测能力，促进了建筑节能行业的科技进步和技术创新。项目成果获得2014年度中国建筑学会科技进步奖一等奖。