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摘要：随着人民生活水平的提高和城市热岛现象等因素的影响,寒冷地区居住建筑的夏季热环境及其空调能耗问题日渐突出。本文主要对河南省灵宝市既有城镇建筑的现状进行了分析，阐述了灵宝地区的气候和地理特征，通过对灵宝地区某一顶层住宅的室内热环境测试研究，分析其结果和影响因素，提出了围护结构改造措施，为豫西地区既有城镇住宅建筑的节能改造提供了参考。
关键词：豫西地区；既有建筑；围护结构
中图分类号：A715文献标识码： A
0 引言
建筑师在设计每栋住宅时，应考虑到室内热环境对使用者的作用和可能产生的影响，以便为使用者创造舒适的热环境。舒适的热环境是维护人体健康的重要条件，也是人们得以正常工作、学习的重要条件。但是，很多的住宅建筑，由于在设计过程中忽视热环境，造成热环境不尽如人意，尤其是住宅的顶层，在夏季遭受酷暑的煎熬，为了更好地改善住宅的热环境，本文对灵宝地区某一顶层住宅的热环境进行了调查研究，寻找热环境的影响因素，给予豫西地区住宅建筑的节能改造提供了参考。
1 概述
1.1地貌
豫西地区是指河南省内、省会城市郑州以西地区包括洛陽、三门峡、平顶山三个城市，即洛、虢、鹰三市。西接陕西，东靠中原，北依太行山，南邻黄河，位处于亚欧大陆桥东段。本文以三门峡灵宝市为例，灵宝位于河南省西部，北濒黄河，地处河南、陕西与山西三省交汇处，处在东经110°21′-111°11′、北纬34°44′-34°71′之间，东西长76公里，南北宽69公里。县境分别与陕县、洛宁县、卢氏县、陕西省洛南县与潼关县、山西省芮城县与平陆县接壤。辖域总面积3,011平方公里，常住人口72.71万人。
1.2气候
灵宝属于暖温带大陆性半湿润季风型气候，气候温和，四季分明。年平均气温13.8ºC，极值高温42.7ºC，极值低温-17ºC，日平均气温大于10ºC的日数为182—210天。积温3370— 4620ºC，无霜期199—215天。日照百分率为50%—54%。年平均降雨量为641.8毫米，由南向北呈递减趋势，6至9月份降雨量占全年的60%左右。
2 研究对象及实测分析
2.1 测试建筑的选取
测试住宅位于灵宝市长安路南段，属于灵宝市公路段家属院（现改名为通达小区）。该小区建于1995年，该住宅楼属于砖混结构，共3个单元7层，屋顶为平屋顶，一字型平面，南北向朝向，整栋住宅长46.8m，进深11.4m， 层高2.8m，建筑高度19.6m；楼梯间不采暖，南北阳台用铝合金窗作封闭处理。
2.2 住宅室内热环境测试
2.2.1.测试目的
通过室内、外逐时温度数值和室内、外空气湿度评价室内热环境以及了解建筑围护结构的热工性能。
2.2.2.测试内容、测试仪器
测试内容包括室外空气温湿度、起居室、主卧室、次卧室内空气温湿度，选用温湿自动测试仪，该仪器可自动记录空气温度及湿度变化。对湿度的测量范围为0%RH ~100%RH，对温度测量范围–40℃~100℃，本次测试所选用的数据记录间隔时间为5min。
2.2.3.测试点的选择
本次夏季室内热环境测试选取公路段家属院1号楼2单元（非端头单元）顶层（七楼）某户住宅（业主已经住进）进行测试，在测试过程中，居民进行正常活动。室内空气温湿度测点（3个）分别布置于起居室、主卧室、次卧室房间的中心，距地面高度约1.5m，测试时外窗开启， 房间处于自然通风状态；室外空气温湿度测点（1个）布置于距墙1m
图1测试点布置图
处，且对温湿度记录仪进行遮盖，以避免阳光直射。
2.2.4.测试时间
本次测试共进行4天，即从2013年8月6日至2013年8月9日，期间天气晴朗，微风，为灵宝市典型夏季气候。选取其中一天数据，即2013年8月7日12:00至2013年8月8日12:00。
2.2.5.测试结果
1） 24小时连续室内外空气温度变化测试结果，见图2.
图2住宅室内外空气温度变化
2） 24小时连续室内外空气湿度变化测试结果，见图3.
图3住宅室内外空气湿度变化
2.2.6测试结果分析
6、7、8月是灵宝地区最热的月份，在测试期间，已经是灵宝市每年相对的最热时。测试当日室外空气温度在28.35℃~31.73℃波动，波动幅度为3.38℃，测试期间未使用空调，保持自然通风状态。
1） 室内外空气温度
从图2可以看出，测试期间室外空气温度的最高值和最低值分别为是31.73℃和28.35℃，分别出现于在8月7日13:00和次日06:50，室外平均气温为30.15℃，从中午12:00到下午19:00之间，气温都保持在30℃以上；起居室室内空气温度的最高值和最低值分别为是31.6℃和26.9℃，分别出现于在8月7日午后13:30前后和次日07:20，室内平均气温为29.3℃。主卧室内空气温度的最高值和最低值分别为是30.7℃和28.4℃，分别出现于在8月7日14:30和次日07:15，室内平均气温为30.12℃。次卧室内空气温度的最高值和最低值分别为是31.18℃和27.89℃，分别出现于在8月7日13:30前后和次日06:50，室内平均气温为29.6℃。从而可知，对比室内外空气温度波动情况，起居室室内空气温度波动明显较大，次卧室室内空气温度从8月7日中午12:00到下午16:00之间波动比较大，其它时间波动略显平缓，而主卧室室内空气温度波动略显平缓，但其波动趋势基本保持一致，室内空气温度峰值出现时间相对于室外空气温度峰值出现时间随略有延迟，延迟时间为1小时左右。所以，该住宅并未给居民提供一个稳定、舒适的夏季室内热环境，建筑围护结构没有起到一个很好的改善室内热环境的作用。
2） 室内外空气相对湿度
从图3可以看出，室外空气湿度最高值和最低值分别为64.81%、49.64%，平均相对湿度为58%。起居室室内空气湿度最高值和最低值分别为66.4%、51.1%，平均相对湿度为59.6%；主卧室室内空气湿度最高值和最低值分别为61.9%、52.3%，平均相对湿度为58%；次卧室室内空气湿度最高值和最低值分别为63.55%、36.42%，平均相对湿度为51%。对室内热环境而言，正常的湿度范围大致是30%~60%[1]，所以所测试住宅的室内湿度状况还是比较令人满意的。
3 住宅室内热环境改善措施
由于该住宅的布局、体形、朝向、构造等已确定，不能更改或难以更改，改造只能从围护结构(屋面、墙体、窗户)和外部环境着手进行改造。
3.1 居住建筑的屋顶改造
1） 实体材料层和带有封闭空气层的隔热屋顶
这类屋顶分平屋顶和坡屋顶，由于平屋顶构造简洁，便于利用，故灵宝地区多为平屋顶。为了提高材料层隔热的能力，最好选用导热系数和换热系数值都比较小的材料，同时还要注意材料的层次排列，排列次序不同也影响结构衰减度的大小，必须加以比较选择。
为了减轻屋顶自重，可采用空心大板屋面，利用封闭空气间层隔热。在封闭空气间层中的传热方式主要是辐射传热，为了提高间层隔热能力，可在间层内铺设反射系数大、辐射系数小的材料如铝箔，以减少辐射传热量。
关键词：豫西地区；既有建筑；围护结构
中图分类号：A715文献标识码： A
0 引言
建筑师在设计每栋住宅时，应考虑到室内热环境对使用者的作用和可能产生的影响，以便为使用者创造舒适的热环境。舒适的热环境是维护人体健康的重要条件，也是人们得以正常工作、学习的重要条件。但是，很多的住宅建筑，由于在设计过程中忽视热环境，造成热环境不尽如人意，尤其是住宅的顶层，在夏季遭受酷暑的煎熬，为了更好地改善住宅的热环境，本文对灵宝地区某一顶层住宅的热环境进行了调查研究，寻找热环境的影响因素，给予豫西地区住宅建筑的节能改造提供了参考。
1 概述
1.1地貌
豫西地区是指河南省内、省会城市郑州以西地区包括洛陽、三门峡、平顶山三个城市，即洛、虢、鹰三市。西接陕西，东靠中原，北依太行山，南邻黄河，位处于亚欧大陆桥东段。本文以三门峡灵宝市为例，灵宝位于河南省西部，北濒黄河，地处河南、陕西与山西三省交汇处，处在东经110°21′-111°11′、北纬34°44′-34°71′之间，东西长76公里，南北宽69公里。县境分别与陕县、洛宁县、卢氏县、陕西省洛南县与潼关县、山西省芮城县与平陆县接壤。辖域总面积3,011平方公里，常住人口72.71万人。
1.2气候
灵宝属于暖温带大陆性半湿润季风型气候，气候温和，四季分明。年平均气温13.8ºC，极值高温42.7ºC，极值低温-17ºC，日平均气温大于10ºC的日数为182—210天。积温3370— 4620ºC，无霜期199—215天。日照百分率为50%—54%。年平均降雨量为641.8毫米，由南向北呈递减趋势，6至9月份降雨量占全年的60%左右。
2 研究对象及实测分析
2.1 测试建筑的选取
测试住宅位于灵宝市长安路南段，属于灵宝市公路段家属院（现改名为通达小区）。该小区建于1995年，该住宅楼属于砖混结构，共3个单元7层，屋顶为平屋顶，一字型平面，南北向朝向，整栋住宅长46.8m，进深11.4m， 层高2.8m，建筑高度19.6m；楼梯间不采暖，南北阳台用铝合金窗作封闭处理。
2.2 住宅室内热环境测试
2.2.1.测试目的
通过室内、外逐时温度数值和室内、外空气湿度评价室内热环境以及了解建筑围护结构的热工性能。
2.2.2.测试内容、测试仪器
测试内容包括室外空气温湿度、起居室、主卧室、次卧室内空气温湿度，选用温湿自动测试仪，该仪器可自动记录空气温度及湿度变化。对湿度的测量范围为0%RH ~100%RH，对温度测量范围–40℃~100℃，本次测试所选用的数据记录间隔时间为5min。
2.2.3.测试点的选择
本次夏季室内热环境测试选取公路段家属院1号楼2单元（非端头单元）顶层（七楼）某户住宅（业主已经住进）进行测试，在测试过程中，居民进行正常活动。室内空气温湿度测点（3个）分别布置于起居室、主卧室、次卧室房间的中心，距地面高度约1.5m，测试时外窗开启， 房间处于自然通风状态；室外空气温湿度测点（1个）布置于距墙1m
图1测试点布置图
处，且对温湿度记录仪进行遮盖，以避免阳光直射。
2.2.4.测试时间
本次测试共进行4天，即从2013年8月6日至2013年8月9日，期间天气晴朗，微风，为灵宝市典型夏季气候。选取其中一天数据，即2013年8月7日12:00至2013年8月8日12:00。
2.2.5.测试结果
1） 24小时连续室内外空气温度变化测试结果，见图2.
图2住宅室内外空气温度变化
2） 24小时连续室内外空气湿度变化测试结果，见图3.
图3住宅室内外空气湿度变化
2.2.6测试结果分析
6、7、8月是灵宝地区最热的月份，在测试期间，已经是灵宝市每年相对的最热时。测试当日室外空气温度在28.35℃~31.73℃波动，波动幅度为3.38℃，测试期间未使用空调，保持自然通风状态。
1） 室内外空气温度
从图2可以看出，测试期间室外空气温度的最高值和最低值分别为是31.73℃和28.35℃，分别出现于在8月7日13:00和次日06:50，室外平均气温为30.15℃，从中午12:00到下午19:00之间，气温都保持在30℃以上；起居室室内空气温度的最高值和最低值分别为是31.6℃和26.9℃，分别出现于在8月7日午后13:30前后和次日07:20，室内平均气温为29.3℃。主卧室内空气温度的最高值和最低值分别为是30.7℃和28.4℃，分别出现于在8月7日14:30和次日07:15，室内平均气温为30.12℃。次卧室内空气温度的最高值和最低值分别为是31.18℃和27.89℃，分别出现于在8月7日13:30前后和次日06:50，室内平均气温为29.6℃。从而可知，对比室内外空气温度波动情况，起居室室内空气温度波动明显较大，次卧室室内空气温度从8月7日中午12:00到下午16:00之间波动比较大，其它时间波动略显平缓，而主卧室室内空气温度波动略显平缓，但其波动趋势基本保持一致，室内空气温度峰值出现时间相对于室外空气温度峰值出现时间随略有延迟，延迟时间为1小时左右。所以，该住宅并未给居民提供一个稳定、舒适的夏季室内热环境，建筑围护结构没有起到一个很好的改善室内热环境的作用。
2） 室内外空气相对湿度
从图3可以看出，室外空气湿度最高值和最低值分别为64.81%、49.64%，平均相对湿度为58%。起居室室内空气湿度最高值和最低值分别为66.4%、51.1%，平均相对湿度为59.6%；主卧室室内空气湿度最高值和最低值分别为61.9%、52.3%，平均相对湿度为58%；次卧室室内空气湿度最高值和最低值分别为63.55%、36.42%，平均相对湿度为51%。对室内热环境而言，正常的湿度范围大致是30%~60%[1]，所以所测试住宅的室内湿度状况还是比较令人满意的。
3 住宅室内热环境改善措施
由于该住宅的布局、体形、朝向、构造等已确定，不能更改或难以更改，改造只能从围护结构(屋面、墙体、窗户)和外部环境着手进行改造。
3.1 居住建筑的屋顶改造
1） 实体材料层和带有封闭空气层的隔热屋顶
这类屋顶分平屋顶和坡屋顶，由于平屋顶构造简洁，便于利用，故灵宝地区多为平屋顶。为了提高材料层隔热的能力，最好选用导热系数和换热系数值都比较小的材料，同时还要注意材料的层次排列，排列次序不同也影响结构衰减度的大小，必须加以比较选择。
为了减轻屋顶自重，可采用空心大板屋面，利用封闭空气间层隔热。在封闭空气间层中的传热方式主要是辐射传热，为了提高间层隔热能力，可在间层内铺设反射系数大、辐射系数小的材料如铝箔，以减少辐射传热量。