寒冷地區(qū)的居住建筑節(jié)能設(shè)計研究

單利偉/中國核電工程有限公司鄭州分公司

寒冷地區(qū)的居住建筑節(jié)能設(shè)計研究

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節(jié)約能源是我國的基本國策，建設(shè)節(jié)約型社會是我們目前的主要發(fā)展方針，也是走可持續(xù)發(fā)展道路的重要途徑。我國建筑用能已達(dá)到全國能源消費總量32%左右，建筑節(jié)能刻不容緩。我國北方城鎮(zhèn)采暖能耗占全國建筑總能耗的36%，為建筑能源消耗的最大組成部分。單位面積采暖平均能耗折合標(biāo)準(zhǔn)煤為20kg/m2·年，為北歐等同緯度條件下建筑采暖能耗的2～4倍。因此嚴(yán)寒寒冷地區(qū)也是我國建筑節(jié)能工作的重點。

寒冷地區(qū)；居住建筑；節(jié)能設(shè)計

導(dǎo)言

在社會經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步的過程中，消耗了大量的能源，現(xiàn)階段，社會生產(chǎn)過程中的能源緊缺現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，在這種情況下，全球范圍內(nèi)提出了節(jié)能理念，希望通過改變?nèi)祟惿a(chǎn)和生活習(xí)慣，加強(qiáng)對能源的保護(hù)，從而有效緩解能源短缺與生產(chǎn)需求之間的矛盾。建筑業(yè)在人類社會進(jìn)步和能源消耗過程中都發(fā)揮了重要的作用，新時期在加強(qiáng)宣傳節(jié)能理念的過程中應(yīng)首先從建筑業(yè)入手，在這種情況下，加強(qiáng)寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計要點分析具有重要意義。近年來我國的建筑業(yè)在快速發(fā)展的過程中，消耗了大量的能量，因此我國加強(qiáng)了對寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計的關(guān)注。

一、外門窗要求

在居住建筑當(dāng)中，能耗最大的部位就是外門窗，在建筑整體能耗當(dāng)中，外門窗的能耗量占有三分之二，而其他因素導(dǎo)致的傳熱損失僅占三分之一，如寒冷風(fēng)的滲透和熱傳過程。因此，寒冷地區(qū)居住建筑在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計的過程中應(yīng)加強(qiáng)對外門窗的設(shè)計，要求外門窗在日常應(yīng)用過程中既能夠為室內(nèi)帶來良好的景觀、采光和通風(fēng)等基礎(chǔ)狀況，還應(yīng)當(dāng)以最小的安裝面積出現(xiàn)在建筑物當(dāng)中。

首先，在對外門窗進(jìn)行安裝的過程中，要對其安裝面積進(jìn)行精確的控制，在控制過程中，需要對寒冷地區(qū)當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥取⒉晒庖蠛腿粘顩r進(jìn)行充分的考察，寒冷地區(qū)居住建筑在進(jìn)行外門窗控制的過程中應(yīng)從充分滿足以上條件，并在此基礎(chǔ)上促使按照面積減小。同時還應(yīng)當(dāng)充分考慮到不同朝向的居住建筑的外門窗安裝面積要求。

其次，促使氣密性在外門窗當(dāng)中得以提高，因此應(yīng)加強(qiáng)對密封條的設(shè)置。在這一過程中，門窗材料應(yīng)應(yīng)用具有良好密閉性的新型材料，現(xiàn)階段先進(jìn)的門窗材料有鋁塑復(fù)合和斷橋隔熱鋁合金等材料；在安裝門窗的過程中，應(yīng)將轉(zhuǎn)型材料有效的填入到門窗與墻體的縫隙當(dāng)中，這一轉(zhuǎn)型材料應(yīng)當(dāng)具有較高的密封性；還可以將橡膠填充于窗扇與窗框之間，或者可以應(yīng)用泡沫等材料；還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)回風(fēng)槽和邊框高低縫的設(shè)計等。

二、增加對新型高效保溫節(jié)能材料的應(yīng)用

外圍結(jié)構(gòu)在建筑當(dāng)中擁有最大的占用面積，在寒冷地區(qū)，居住建筑通常會在外圍結(jié)構(gòu)上失去百分之二十二左右的熱量，同時還有百分之九的屋頂熱量損失，由此可見，寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計過程中加強(qiáng)外圍結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重要的意義。在這一過程中，節(jié)能維護(hù)體系應(yīng)當(dāng)具有多樣性，實現(xiàn)這一特色的基礎(chǔ)就是對新型高效保溫材料進(jìn)行大量的應(yīng)用，從而促使熱能散失降低，促使保溫性能大大提升，節(jié)能的目的就能夠得以實現(xiàn)。從實現(xiàn)節(jié)能墻體的角度來看，現(xiàn)階段所出現(xiàn)的外墻材料包含復(fù)合和單一兩種類型，復(fù)合材料當(dāng)中能夠有效實現(xiàn)內(nèi)保溫，其主要材料包括夾芯復(fù)合、外保溫復(fù)合等；單一材料有空心砌塊、空心磚砌體等。在進(jìn)行屋頂保溫的過程中，現(xiàn)階段主要應(yīng)用的材料有兩種，一種是復(fù)合型節(jié)能材料，能夠有效結(jié)合保溫和結(jié)構(gòu)；另外一種是保溫性屋面，應(yīng)用的材料以保溫材料為主。通常狀況下，在進(jìn)行居住建筑設(shè)計的過程中，鋪釘和粘貼在外墻建設(shè)中應(yīng)用較多，在這種情況下，提高墻體和屋面的節(jié)能性最好的方法就是使用多種高效保溫材料。

三、加大南向熱量獲取面積

據(jù)有效數(shù)據(jù)顯示，在寒冷地區(qū)，建筑物的南向同其他方位的朝向相比，獲取的熱量要大得多，這是因為南向建筑能夠獲得更多的太陽直射時間。正南方向的建筑在一天之中獲得的太陽輻射值要高于朝向東側(cè)和西側(cè)建筑的三倍，對于節(jié)能具有良好的效果。在這種情況下，如果在進(jìn)行建筑設(shè)計的過程中，受客觀條件限制，無法進(jìn)行正面朝南的設(shè)計，那么應(yīng)盡量選擇南偏東或南偏西兩種設(shè)計方式，這樣一來雖然太陽直射會減少，但是還是具有一定的節(jié)能效果。

四、屋面節(jié)能技術(shù)

屋面保溫節(jié)能多采用高效保溫材料保溫屋面、架空型保溫屋面、倒置型保溫屋面、種植屋面等節(jié)能屋面。

倒置式屋面，保溫層為憎水性保溫材料，防水材料置于保溫層下部，延緩了防水層老化，延長了防水層的使用壽命，簡化了構(gòu)造，降低了造價。另外，保溫層置于上部，施工中因受天氣、工期等影響內(nèi)部的水分可以順暢排出。與普通保溫屋面相比，倒置式屋面的優(yōu)越性顯而易見。

隨著我國城市化進(jìn)程的高速發(fā)展，“城市熱島”現(xiàn)象將更為嚴(yán)重。建筑實行屋面綠化，可以大幅度降低建筑能耗、減少溫室氣體的排放，同時可增加城市綠地面積、美化城市、改善城市氣候環(huán)境。

五、節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

建筑物壽命一般較長，建筑節(jié)能改造難度很大，因此在設(shè)計之初便考慮建筑能耗與環(huán)境影響便顯得至關(guān)重要。而不同地區(qū)、不同氣候、不同類型的建筑節(jié)能不是依靠墻體保溫等措施就可以解決的，更需要從建筑規(guī)劃、單體設(shè)計到建筑細(xì)部構(gòu)造處理以及環(huán)境控制設(shè)備及系統(tǒng)等各種技術(shù)的集成來解決。

重視綜合設(shè)計過程這個新觀念，在方案之初即讓相關(guān)專業(yè)工種介人，統(tǒng)籌考慮相互影響，尋求合理的解決方案，不留下遺憾的“硬傷”。作為一名建筑設(shè)計人員，在方案之初就應(yīng)該將節(jié)能問題考慮進(jìn)去，而不僅僅是考慮結(jié)構(gòu)選型、交通組織等問題就行了，如果只考慮外觀造型的美而犧牲了節(jié)能降耗的問題，那么這個方案也就是失敗的。比如確定建筑物體形系數(shù)和窗墻比，應(yīng)統(tǒng)籌考慮，使建筑造型、使用功能、建筑節(jié)能及建筑成本達(dá)到完美統(tǒng)一。有些樓盤，為了追求建筑造型的新奇，為了強(qiáng)調(diào)住戶的觀景效果，建筑體型凹凸變化大，所有居室的窗戶均為落地大窗，體形系數(shù)及窗墻比超出規(guī)范限值，節(jié)能設(shè)計采用權(quán)衡判斷方法，計算結(jié)果需降低門窗傳熱系數(shù)，選用LOW-E玻璃、鍍膜玻璃或者三層中空玻璃等熱阻大門窗，外墻和屋面保溫層厚度也相應(yīng)增大，不僅增加了工程造價，還增加了施工難度，得不償失。

六、結(jié)語

總之，在社會經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步的背景下，能源短缺的矛盾極大的凸現(xiàn)出來，在這種情況下，世界各國開始了節(jié)能理念的宣傳。本文在對居住建筑體形系數(shù)充分研究的基礎(chǔ)上說明，寒冷地區(qū)居住建筑設(shè)計過程中，體形系數(shù)越小的建筑節(jié)能狀況越好，同時還對寒冷地區(qū)的外門窗及建筑材料提出了更高的要求。寒冷地區(qū)建筑應(yīng)對房間窗洞口的安裝面積進(jìn)行更加準(zhǔn)確的確定，同時建筑設(shè)計和施工過程中應(yīng)對新型高效保溫節(jié)能材料進(jìn)行充分的利用，從而提高建筑保溫效果，降低能耗。

[1]劉偉偉，建筑的藝術(shù)技術(shù)與建筑的生態(tài)發(fā)展[J]，小城鎮(zhèn)建設(shè)，2002，20（11）：58-59。

[2]李琪，建筑創(chuàng)作中的技術(shù)觀念[J]，建筑創(chuàng)作2010，22（3）：34-35。