淺析嚴寒寒冷地區建筑節能設計與應用

孟慶剛

【摘 要】節能設計始于理解標準、終于符合標準。只有對標準認識充分，理解透徹，才能掌握、運用和執行標準。建筑設計包含節能設計，是專業性很強的系統工作，在建筑方案設計階段，就應統一考慮節能設計問題。

【關鍵詞】嚴寒寒冷地區；建筑節能設計；應用

一、外墻節能保溫

外墻節能的關鍵問題，在于提高建筑物的外圍護墻體的保溫隔熱性能，從而大幅度降低建筑物采暖能耗，對我國建筑節能乃至國家能源戰略性可持續發展具有深遠意義。目前，我國外墻保溫技術和保溫材料均有顯著發展，外墻保溫形式主要包括外保溫、內保溫及自保溫。外墻外保溫是在墻體外側設傳熱系數很小的保溫層，通常采用保溫性能良好的保溫絕熱材料，如聚苯板、聚氨酯、巖棉等。外墻外保溫體系有效減少了冷熱橋，不影響建筑室內使用空間，保溫效果較好，在北方嚴寒地區普遍應用。但是，外墻外保溫的施工工藝復雜，施工質量難以保證，保溫層極易開裂或脫落，并且耐久性及防火性能較差。外墻內保溫是在墻體內側設保溫層，該種保溫體系安全性及保溫效果比外保溫好，造價低，施工質量容易控制，應用面更廣。但是，由于外墻內保溫體系存在冷熱橋問題及二次裝修問題，而且會占用更多的室內空間，故在我國應用并不普遍。外墻自保溫是無需在墻體內外側設保溫層，采用節能型墻體材料及配套專用砂漿，通過一定的建筑構造即可達到規定的建筑節能要求。外墻自保溫體系解決了外保溫體系的安全性問題，更可以解決耐久性及防火問題，而且具有施工方便、便于維修改造和保持與建筑物同壽命等特點。工程實踐表明，自保溫體系很適合節能市場需求，對提高建筑節能工程質量具有重要現實意義。我國應用較多自保溫墻體材料主要有加氣混凝土砌塊、輕集料混凝土小型空心砌塊、多孔磚及復合墻板等，其中蒸壓加氣混凝土砌塊自保溫墻體應用最為廣泛。

二、計算采暖期室外平均溫度和冬季采暖室內計算溫度

新、舊標準不同，新標準各項要求略有提高。例如，計算采暖期室外平均溫度：佳木斯，舊標準 -5.7℃，新標準 -4.5℃。再如，室內溫度參數在新標準中稱作“冬季采暖室內計算溫度”，取 18℃，舊標準為“全部房間平均室內計算溫度”，一般住宅取 16℃。溫差值略有提高。舉例來說，北京，舊標準：ti-te=16+5.7℃=21.7℃；新標準：tn-te=18-4.5=13.5℃。溫差值提高，傳熱量耗熱量和空氣滲透耗熱量都相應增加，因此，應注意這些數值和名稱的變化。

三、窗墻面積比

窗墻面積比的定義在新、舊標準中是一樣的，但內涵、要求不一樣。具體體現在：首先，舊標準要求是某朝向整個立面平均的；新標準要求是某朝向中，以建筑層高與開間定位線圍成的面積為計算單元，所有單元中最不利的。其次，新標準權衡判斷時采用“雙控”指標：建筑物耗熱量指標和窗墻面積比必須同時達標，即在權衡判斷時，各朝向的窗墻面積比最大也只能比窗墻面積比限值大 0.1。相比之下，新標準要求更高，既要滿足建筑物整體節能效果又要兼顧建筑室內舒適度要求和均好性。最后，不同朝向的窗墻面積比限值不一樣，南向最大、東西向次之、北向最小。建筑方案設計時，就要注意這個問題，盡量爭取南向。

四、建筑體形系數、建筑物耗熱量指標、圍護結

構熱工性能參數限值舊標準中，建筑體形系數限值和建筑物耗熱量指標是一個固定值。圍護結構熱工性能參數限值是按照體形系數是否>0.3 設定2個值。新標準中，建筑體形系數限值、建筑物耗熱量指標、圍護結構熱工性能參數限值，是將整個建筑劃分為幾個層數段，各層數段對應不同的限值。對建筑體形系數和建筑物耗熱量指標而言，層數越高，限值越小。而圍護結構熱工性能參數限值，隨著層數的增加，數值也相應增加。

在進行建筑設計時，應注意以下幾點：首先，與其他指標相比，體形系數有其特殊性，一經確定很難修改。如果在施工圖設計階段進行節能計算，發現體形系數太大，想縮小，就非常困難。所以，在建筑方案設計時就要特別注意控制體形系數。其次，減小平、立面的凹凸，減小建筑外表面積，是降低能耗的重要方法。最后，從表面數值上看，低層建筑的體形系數限值比高層建筑的體形系數限值大很多。如寒冷地區，小于等于3層的建筑，體形系數限值0.52；>14層的建筑，體形系數限值0.26，相差一倍。但這并不意味著低層建筑可以任意增加建筑外表面積。因為就低層和高層建筑而言，假定采用同樣的建筑平、立面，屋面面積占建筑外表面積的比例，低層建筑遠大于高層建筑。例如，當建筑為1層時，屋面面積與其建筑面積的比值接近1∶1；當建筑為14層時，屋面面積與其建筑面積的比值接近1∶14?？梢?，與高層建筑相比，低層建筑的體形系數更難控制。所以，在進行建筑方案設計時，就要盡量使平面集中、緊湊、規整，以有效控制體形系數。

五、寒冷（B）區外窗綜合遮陽系數限值

舊標準沒有遮陽系數限值要求。在新標準中，寒冷（B）區東、西向的外窗，當0.3<窗墻面積比≤0.4時，外窗綜合遮陽系數限值為0.45；當0.4<窗墻面積比≤0.5時，外窗綜合遮陽系數限值為0.35。這個要求是很高的，一般外窗自身的遮陽系數達不到這個要求。在夏季，寒冷（B）區太陽東、西曬比較嚴重，對夏季建筑能耗和室內舒適度有很大影響。

在進行建筑方案設計時，應該注意以下幾點：首先，盡量不采用東、西朝向。其次，控制東、西向的窗墻面積比。最后，如果東、西向窗墻面積比>0.3，采用可調節的外遮陽，根據不同季節，允許或阻止太陽光進入室內，達到節能和提高室內舒適度的目的。采用可調節的外遮陽，是綠色建筑評價標準中的一個一般項。GB/T50378-2006《綠色建筑評價標準》第4.5.10條：采用可調節外遮陽，防止夏季太陽輻射透過窗戶玻璃直接進入室內[4]?？梢?，國家規范鼓勵采用可調節的外遮陽。設計時，應注意外遮陽與建筑的一體化，以及可靠、耐久和美觀。

六、凸窗

凸窗可以改善室內空間形態、擴大視野、美化建筑立面造型。但由于凸窗凸出于建筑外墻之外、窗扇面積比普通窗大而且不透明的頂板、地板和側板保溫薄弱，致使建筑能耗加大，是節能的薄弱部位。設計時，盡量不要采用凸窗，如果一定要采用，應做好以下幾點：

首先，凸窗不透明的頂板、底板和側板不參與能耗計算，所以，其不透明的頂部、底部、側面的傳熱系數應小于或等于外墻的傳熱系數。凸窗凸出外墻面的長度、傳熱系數、氣密性等，應按照新標準的有關要求設計。其次，做好凸窗與建筑連接部位縫隙的密封，防止滲水。再次，保證凸窗不透明的頂板、底板和側板不結露。進行最小傳熱阻或露點溫度的驗算，保證其最小傳熱阻大于或等于建筑物所在地區的最小傳熱阻，其內表面溫度不低于室內空氣的露點溫度。不結露、不發霉，是民用建筑室內環境的基本要求。最后，建議凸窗頂板上不安裝空調室外機，原因有三點，其一，凸窗頂板有保溫層，安裝固定不穩而且會損壞保溫層；其二，不便于空調機的安裝、檢修維護；其三，振動和噪聲對室內環境質量影響較大。

七、地板輻射供熱制冷

低溫地板輻射采暖系統是一種將加熱埋管置于混凝土埋管層中，讓低溫熱水在管內循環流動加熱整個地面，然后通過輻射和部分對流供暖方式向室內散熱的一種供暖形式，在室內安裝低溫地板輻射采暖系統，采用“分戶計量，分室調溫”的方式，具有節能、環保、舒適、方便、使用壽命長、高效節能、經濟效益可觀等一系列優點，而且地板輻射供冷系統沒有風機，大大降低了耗電量，有效改善室內環境.通常地板輻射供冷系統比常規空調系統節能30%-40%。

結語

本文主要分析了嚴寒寒冷地區建筑節能設計與應用，在減少能源消耗的同時，提高室內熱舒適程度和視覺舒適程度，改善住宅的品質。

參考文獻：

[1]董臻曼.寒冷地區加氣混凝土外墻自保溫體系節能設計研究[D].山東建筑大學，2012（15）.

[2]李兵.低碳建筑技術體系與碳排放測算方法研究[D].武漢：華中科技大學，2012（17）.