寒冷地區住宅建筑節能設計

王首一

[摘要]介紹我國住宅建筑節能的重要性和現行節能狀況，通過對寒冷地區住宅建筑的規劃節能設計和圍護體系的節能設計的闡述，為其它城市或地區的建筑節能研究提供幫助。

[關鍵詞]建筑節能 住宅 寒冷地區

中圖分類號：TU2文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0420086－01

一、住宅建筑節能重要性及發展現況

隨著經濟建設的穩步發展，土地、原油、電力等能源問題已成為困擾我國發展的瓶頸。據資料顯示，建筑能耗占中國能源總能耗的30%，隨著現代化建設的進展，比重也將逐年增大。以住宅建筑為代表的中國建筑業，現處在由量變到質變的過程，我們絕不能再走高能耗高污染的老路，建設節能型住宅乃至綠色住宅才是中國住宅建筑發展的必由之路。

所謂建筑節能指建筑材料生產、房屋建筑和構筑物施工過程及使用過程中，合理使用能源；在滿足同等需要或達到相同目的的條件下，盡可能降低能耗。我國建筑節能起步較晚，于上世紀80年代開始建筑節能工作，當時確定第一個建筑節能設計標準用于采暖居住建筑，節能率為在1980年1981年當地通用設計能耗水平的基礎上普遍降低30%；自1996年起，第二階段節能（也稱50%節能）要求在達到第一階段要求的基礎上再節能30%；第三步階段節能（也稱65%節能）是到2005年達到第二階段要求的基礎上再節能30%，即在1980-1981年住宅通用設計的基礎上節能65%。我國寒冷地區住宅總量約占全國住宅總量的27%，本文將重點對寒冷地區住宅建筑做節能設計研究。

二、住宅建筑的規劃節能設計

現在說建筑節能，人們往往只考慮建筑的構造、材料、圍護結構的熱工性能，而忽略了建筑規劃設計創作階段的節能控制。我們應該在設計之初將建筑設計創作與規劃、構造、材料等方面進行綜合考慮，從而全面提高住宅建筑的節能效果和建筑品質，達到我國“第三步階段的65%節能”的預期目標。

（一）住宅選址與規劃布局。國內住宅建筑多以小區形式出現，住宅建筑選址的好壞、規劃的合理性是決定住宅節能設計的先決條件。住宅小區選址應根據地形特點，選擇避風向陽的朝南坡地或平原上，避開迎風的水域岸邊或容易形成風道的山谷、山頂等，因為冬季冷氣流在凹地里易形成對建筑物的“霜洞”效應；

（二）道路設計與小區通風。為使建筑單體爭取更好的朝向，我們在設計初通常將小區道路的布局與用地結合布置。除施工便利、方便使用，道路也是整個小區的通風道。道路設計時應便于組織小區通風，并與城市、小區綠化空間結合，把新鮮空氣引入小區，從而提高居住區內的小氣候環境質量。

（三）景觀綠化設計。小區環境綠化要突出居住條件的均好性和共享性，為居民提供戶外休閑、觀賞和改善生態環境的綠化空間。景觀綠化可以有效降低氣溫、調節濕度、防風抗風、改善通風質量，從而抑制熱島效應，改善住宅建筑外維護結構的熱工性能。綠化應以綠植物為主，形成點、線、面相結合的完整綠化系統，形成良好適應氣候特點的植物群落。

（四）雨水收集利用。在現代住宅的節能設計中，應建立雨水收集與中水利用系統，并使其用量達到總用水量的30%。一般住宅小區，屋面與路面面積之和約占地面面積40%，做好屋面和路面收集將是雨水收集的重要部分。屋面雨水收集主要是通過水落管將雨水收集引流，進入小區內中水處理系統。小區路面通常采用鋪貼滲水磚和設置路面排水溝，這樣雨水可以通過滲水磚和水溝進入小區的中水系統中，為小區的綠化灌溉和中水使用提供水源。

三、住宅圍護體系節能設計

建筑物耗熱量主要由通過圍護結構的傳熱耗量構成，其數值約占總耗熱量的73%－77%，所以改善圍護體系節能對于提高住宅節能設計有著深遠的影響。住宅建筑圍護體系的節能設計重點在其外墻、門窗和屋頂三大部分。

（一）外墻保溫設計。墻體是建筑物的重要組成部分。在傳熱耗熱量中，外墻約占25%左右，樓梯間隔墻的傳熱耗熱量約占15%左右，改善墻體的傳熱耗熱將明顯提高建筑的節能效果。現在住宅外墻節能常采用外墻外保溫的方式。所謂外墻外保溫，是指在建筑物垂直的磚石或混凝土建造的外墻的外表面上建造保溫層，絕熱材料附和在建筑物外墻的外側，并覆以保護層。這樣，建筑物的整個外表面都被保溫層覆蓋，有效抑制了外墻與室外的熱交換。另外，在住宅設計時應盡量減少建筑的凹凸面，避免體形復雜化，不做或少做單元少的低層住宅，并在每棟單元的樓梯間設置門窗。

（二）外窗節能設計。窗戶是建筑維護結構重要的組成部分，也是外圍護結構中能量損失最大的部位。一般住宅的外窗（包括陽臺門）面積約占建筑面積的20%左右，其中通過外窗傳熱散失的能量約占建筑能耗的28%左右，通過外窗透氣散失的能量占建筑能耗的27%左右。住宅外窗節能設計中，通常采用以下幾種途徑：1．控制住宅窗墻比，窗戶的面積既要滿足采光率，還應兼顧節能保溫。簡單來說，就是在滿足自然采光的范圍內，外窗的面積越小越好；2．采用密封的雙層或多層中空玻璃。數據顯示，玻璃的導熱系數λ=0.76W/(m·K) ，靜止空氣λ=0.02W/(m·K)，很顯然空氣比玻璃的導熱系數低得多，可利用空氣間層來提高熱阻值；3．提高外窗氣密性。如門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料（如毛氈）、彈性密閉型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及邊框設灰口等密封。框與扇之間的密封可用橡膠、橡塑或泡沫密封條以及高低縫、回風槽等；4. 采用平開窗。固定窗是最節能的窗型，但它無法滿足通風要求。推拉窗經過長時間使用后，密封毛條表面毛體磨損嚴重，空氣對流加大，能量消耗加大。在選用相同型材和料玻璃下，平開窗在窗扇關閉后，窗扇和窗框之間壓條壓得較緊，很難形成對流，節能優勢明顯。

（三）屋面、樓地面的保溫設計。現在，國內屋面節能設計常采用憎水型水泥膨脹珍珠巖保溫板、水泥聚苯保溫隔熱空心砌塊等屋面保溫隔熱材料，這些材料吸水率低，保溫性能穩定，使用周期較長。另外，采暖地區住宅樓地面越來越多采用地面輻射供暖（地暖）。所謂地面輻射供暖是指以整個地面為散熱器，通過地板輻射層中的熱煤，均勻加熱整個地面，利用地面自身的蓄熱和熱量向上輻射的規律由下至上進行傳導，來達到取暖的目的。“地暖”相對而言，更高效節能，熱穩定性更好，運行費用低，使用壽命更長。

四、結語

建筑節能是中國建筑業走向可持續發展的轉折點，也是我國國民經濟發展的一項長遠戰略方針。在未來的幾十年內，住宅業仍將保持快速增長的態勢，住宅建筑節能設計對我國的發展將具有極其深遠的影響。

參考文獻：

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