寒冷地区居住建筑节能设计探索

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摘要：北方寒冷地区居住建筑的能源损耗，主要来源于供暖及室内温暖环境的维持，这一部分的能源损耗，占土建工程中的能源损耗的比重是很高的。节约能耗，减少能源浪费，对建筑业的持续发展意义重大。探析北方寒冷地区建设项目的节能设计方案，给出优化房屋建筑部位的节能保护措施，选用高效率的节能原材料，达到最合理的节能效果。

关键词：寒冷地区；建筑节能设计；节能措施

能源节约和环境保护是国家经济发展的重点工作方向。建筑能耗是能源消耗中的重点项目，是节能工作中的重中之重，建筑工程在前期规划设计阶段就要统筹考虑建筑节能方案，在项目的实施阶段及最后的验收阶段，均需要和建筑工程同步实施及验收节能工程。甘肃省武威地区是寒冷地区中的2A区域，结合该地区项目的实际情况，理清建筑节能设计的目标及方案，分析现行居所建设能源损耗的原由，总结建筑节能设计优化的方法及措施。

1建筑节能设计

1.1总平面规划。居住建筑前期总平规划时，就应考虑到建筑在冬季大寒日的日照时间必须满足规范要求。建筑单体的平面布置应尽可能使长轴朝向东西方向，短轴朝向南北方向，即建筑单体摆放为南北朝向，可获得大量的太阳日照辐射热，提高建筑的得热率。住宅总平面规划应遵循建筑物南低北高的排列规律，以利于每栋住宅都能得到充分的日照时间。北方寒冷2A地区，可不考虑防热设计，仅满足保温设计要求。北方寒冷2B地区，在满足保温设计要求下，需兼顾隔热设计、自然通风、遮阳设计的要求。住宅设计时，营造的主要居所空间的窗户设置应当避开寒冷地区冬令季节的主导风向。因地制宜，充分利用既有的高大建筑物或自然地势阻挡冬季寒冷气流的侵袭。住宅按南北方向并列式布置时，栋与栋之间尽量错开，避免形成“穿堂风”。1.2建筑平面设计。建筑物与室外大气接触的外廓面积与其所包裹的体积的比值是建筑的体型系数，系数值越小，散热面越少，能源消耗就越少。在建筑平面设计中一般采用增大房屋进深，减少建筑面宽，尽量避免采用体型复杂，凹凸面过多的设计方案；应使体形系数控制在合理的数值范围内。既能达到节能计算的标准，同时也能满足建筑对空间变化、造型美观的需求。建筑平面布局，居住建筑的主要居所空间应设置于建筑向阳面，以充分接收太阳热能，增加室内的温暖环境。根据室内空间对于温度需求的不同，进行区域划分，形成热能的分级使用。运用合理的建筑平面设计，使住宅内部空间形成热流失的阻隔体，完成节能降耗最终目的。1.3建筑外墙节能。外墙是隔绝建筑室内和室外的构造主体，集承重、隔热、保温、防水、防潮的性能。外墙是建筑节能的重要部位。墙体结构的传热系数越小，热阻越大，蓄热能力越强，热工性能越好。所以墙体材料的选用很关键，影响整栋建筑的热工效应。墙体材质应选用传热系数小的材料。建筑墙体如果仅采用单一材质砌筑，很难达到上述要求。叠合型的墙体的出现和运用，解决了建筑节能计算对墙体热工性能的要求。叠合型墙体由主体的墙体材料和保温材料组成。墙体的外挑雨棚、圈梁、女儿墙等部位是建筑热桥位置，热量集中从这些部位快速释放出去，是能源损失的薄弱点，这些特殊的部位需要进一步做保温加强措施。根据保温物质位置的差异，可以分成外保温叠合型外墙、内置保温叠合型外墙以及夹心保温外墙。内置保温外墙是将保温材料放置于墙体的内侧，使用胶黏剂与基层结构粘结。目前内置保温做法多采用复合板、保温板、保温砂浆、喷涂硬泡（PU）等保温系统，经过运用聚苯板或聚苯颗粒等保温材料达到保温功效。内保温外墙的热桥位置，保温处理困难，易呈现结露、潮湿、发霉的现象，同时内保温系统占用室内的使用面积，不便于建筑物的室内二次装修。采用这种模式，既有建筑的节能改造工程施工不便，一般改造工程不采用内保温方式。外墙外置保温层是将保温材料设置在墙体结构的外侧，对主体结构具有一定的防护作用，避免了室外气温变化引起墙体结构内部温感变化，从而达到延长结构耐久性。对热桥部位的保温措施，施工方便，解除及减弱了热桥对建筑物的影响，同时提高建筑物外墙的气密性和防水性。外保温系统不占用室内有效的利用空间，原有建筑改造时，对室内的干扰不大，不影响建筑的室内二次装修。外保温系统，保温材质的选择，保温材料经长期不断地发展，到目前为止，性能较好的保温材料及做法是粘贴保温板外保温系统做法，选用的材料有模塑聚苯板EPS；挤塑聚苯板XPS；硬泡聚氨酯板PUR；还有喷胶粉模塑聚苯板（EPS）颗粒浆料外保温系统；喷涂硬泡聚氨酯（PUR）外保温系统等做法。在实际工程中，结合工程情况，运用以上材料及做法均能满足墙体节能计算的要求。夹心保温外墙是将保温物质置于墙体结构的中间。这种墙体结构做法易产生热桥，结构抗震性能不好，且施工相对困难，这种夹心保温墙体的做法基本被外保温系统所取代。经以上三种墙体保温模式的比较，墙体外保温体系在北方寒冷地区的墙体保温中使用得更广泛。1.4外门窗节能。门窗在建筑工程中具有不可缺少的多重功能，有采光、通风、联系室内外的功能，同时兼具美观的功能，也是建筑工程中热损失的集中通道。做好门窗的节能设计，是土建工程节能的难点也是关键点。北方寒冷地区在满足通风和采光的条件下，首先应控制东、西、南、北不同朝向的窗墙面积比，对于寒冷季主导风的方向，应尽量减少开窗面积。选用合理的窗型及材料，可采用中空的单框三层玻璃窗，即三层玻璃，中间有两层空气夹层，空气的导热系数比玻璃的导热系数大很多。利用这种中空玻璃，增大门窗结构的传热阻，有效减少门窗结构的传热系数。改善外窗的保温效果。其次，施工时做好窗框与墙体之间的密封处理，安装密封条，杜绝冷风经窗缝隙渗透到室内。在冷桥位置应加强保温措施，减少结露现象发生。窗框选用热工性能好的塑钢门窗，塑钢门窗的气密性高，导热系数小，加工方便、不易变形，缝隙严密，防腐美观，不生锈，原材料来源丰富，是目前门窗设计的首选材料。1.5建筑屋面节能。屋面是住宅的围护构造中的重要组成部分，屋面的热耗量虽然比外窗以及外墙要小，但单位面积耗热量很大。屋面的保温性能的提升，对于改进顶层住宅冬季室内热耗，提升顶层住户室内温度的稳定性，具有相当重要的意义。屋面的节能措施主要选择轻质、多孔、导热系数小的保温材料，采用倒置式屋面时，为了防止保温材料吸收大量水份而降低保温效果，保温层材料应采用吸湿性小的憎水材料。北方寒冷地区目前主要采用块状式保温材料，有硬质聚氨酯泡沫塑料板、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板、憎水膨胀珍珠岩板、蒸压加气混凝土块、泡沫玻璃板等。

2结语

板块状材质的保温层具有施工速度快、保温效果好、防止湿作业的优点，在建设工程中应用得十分普遍。结语节能降耗和绿色建筑是建筑业长期发展的趋势和研究课题，也是创造节约型社会的动力。建筑节能的技术开发探究是一个触及多学科专业的工作，必须依附各个学科专业的通力合作、相互配合，采用高效率的建筑节能材料及先进的构造方法，结合地区工程的实际情况，才能因地制宜地提高建筑整体节能效果。

参考文献

[1]中国建筑科学研究院有限公司中华人民共和国住房和城乡建设部JGJ26-2018严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准[S]，北京，中国建筑工业出版社，2018.

作者:宋艺 单位: 中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司