浅析严寒寒冷地区建筑节能设计与应用

孟庆刚

【摘 要】节能设计始于理解标准、终于符合标准。只有对标准认识充分，理解透彻，才能掌握、运用和执行标准。建筑设计包含节能设计，是专业性很强的系统工作，在建筑方案设计阶段，就应统一考虑节能设计问题。

【关键词】严寒寒冷地区；建筑节能设计；应用

一、外墙节能保温

外墙节能的关键问题，在于提高建筑物的外围护墙体的保温隔热性能，从而大幅度降低建筑物采暖能耗，对我国建筑节能乃至国家能源战略性可持续发展具有深远意义。目前，我国外墙保温技术和保温材料均有显著发展，外墙保温形式主要包括外保温、内保温及自保温。外墙外保温是在墙体外侧设传热系数很小的保温层，通常采用保温性能良好的保温绝热材料，如聚苯板、聚氨酯、岩棉等。外墙外保温体系有效减少了冷热桥，不影响建筑室内使用空间，保温效果较好，在北方严寒地区普遍应用。但是，外墙外保温的施工工艺复杂，施工质量难以保证，保温层极易开裂或脱落，并且耐久性及防火性能较差。外墙内保温是在墙体内侧设保温层，该种保温体系安全性及保温效果比外保温好，造价低，施工质量容易控制，应用面更广。但是，由于外墙内保温体系存在冷热桥问题及二次装修问题，而且会占用更多的室内空间，故在我国应用并不普遍。外墙自保温是无需在墙体内外侧设保温层，采用节能型墙体材料及配套专用砂浆，通过一定的建筑构造即可达到规定的建筑节能要求。外墙自保温体系解决了外保温体系的安全性问题，更可以解决耐久性及防火问题，而且具有施工方便、便于维修改造和保持与建筑物同寿命等特点。工程实践表明，自保温体系很适合节能市场需求，对提高建筑节能工程质量具有重要现实意义。我国应用较多自保温墙体材料主要有加气混凝土砌块、轻集料混凝土小型空心砌块、多孔砖及复合墙板等，其中蒸压加气混凝土砌块自保温墙体应用最为广泛。

二、计算采暖期室外平均温度和冬季采暖室内计算温度

新、旧标准不同，新标准各项要求略有提高。例如，计算采暖期室外平均温度：佳木斯，旧标准 -5.7℃，新标准 -4.5℃。再如，室内温度参数在新标准中称作“冬季采暖室内计算温度”，取 18℃，旧标准为“全部房间平均室内计算温度”，一般住宅取 16℃。温差值略有提高。举例来说，北京，旧标准：ti-te=16+5.7℃=21.7℃；新标准：tn-te=18-4.5=13.5℃。温差值提高，传热量耗热量和空气渗透耗热量都相应增加，因此，应注意这些数值和名称的变化。

三、窗墙面积比

窗墙面积比的定义在新、旧标准中是一样的，但内涵、要求不一样。具体体现在：首先，旧标准要求是某朝向整个立面平均的；新标准要求是某朝向中，以建筑层高与开间定位线围成的面积为计算单元，所有单元中最不利的。其次，新标准权衡判断时采用“双控”指标：建筑物耗热量指标和窗墙面积比必须同时达标，即在权衡判断时，各朝向的窗墙面积比最大也只能比窗墙面积比限值大 0.1。相比之下，新标准要求更高，既要满足建筑物整体节能效果又要兼顾建筑室内舒适度要求和均好性。最后，不同朝向的窗墙面积比限值不一样，南向最大、东西向次之、北向最小。建筑方案设计时，就要注意这个问题，尽量争取南向。

四、建筑体形系数、建筑物耗热量指标、围护结

构热工性能参数限值旧标准中，建筑体形系数限值和建筑物耗热量指标是一个固定值。围护结构热工性能参数限值是按照体形系数是否>0.3 设定2个值。新标准中，建筑体形系数限值、建筑物耗热量指标、围护结构热工性能参数限值，是将整个建筑划分为几个层数段，各层数段对应不同的限值。对建筑体形系数和建筑物耗热量指标而言，层数越高，限值越小。而围护结构热工性能参数限值，随着层数的增加，数值也相应增加。

在进行建筑设计时，应注意以下几点：首先，与其他指标相比，体形系数有其特殊性，一经确定很难修改。如果在施工图设计阶段进行节能计算，发现体形系数太大，想缩小，就非常困难。所以，在建筑方案设计时就要特别注意控制体形系数。其次，减小平、立面的凹凸，减小建筑外表面积，是降低能耗的重要方法。最后，从表面数值上看，低层建筑的体形系数限值比高层建筑的体形系数限值大很多。如寒冷地区，小于等于3层的建筑，体形系数限值0.52；>14层的建筑，体形系数限值0.26，相差一倍。但这并不意味着低层建筑可以任意增加建筑外表面积。因为就低层和高层建筑而言，假定采用同样的建筑平、立面，屋面面积占建筑外表面积的比例，低层建筑远大于高层建筑。例如，当建筑为1层时，屋面面积与其建筑面积的比值接近1∶1；当建筑为14层时，屋面面积与其建筑面积的比值接近1∶14。可见，与高层建筑相比，低层建筑的体形系数更难控制。所以，在进行建筑方案设计时，就要尽量使平面集中、紧凑、规整，以有效控制体形系数。

五、寒冷（B）区外窗综合遮阳系数限值

旧标准没有遮阳系数限值要求。在新标准中，寒冷（B）区东、西向的外窗，当0.3<窗墙面积比≤0.4时，外窗综合遮阳系数限值为0.45；当0.4<窗墙面积比≤0.5时，外窗综合遮阳系数限值为0.35。这个要求是很高的，一般外窗自身的遮阳系数达不到这个要求。在夏季，寒冷（B）区太阳东、西晒比较严重，对夏季建筑能耗和室内舒适度有很大影响。

在进行建筑方案设计时，应该注意以下幾点：首先，尽量不采用东、西朝向。其次，控制东、西向的窗墙面积比。最后，如果东、西向窗墙面积比>0.3，采用可调节的外遮阳，根据不同季节，允许或阻止太阳光进入室内，达到节能和提高室内舒适度的目的。采用可调节的外遮阳，是绿色建筑评价标准中的一个一般项。GB/T50378-2006《绿色建筑评价标准》第4.5.10条：采用可调节外遮阳，防止夏季太阳辐射透过窗户玻璃直接进入室内[4]。可见，国家规范鼓励采用可调节的外遮阳。设计时，应注意外遮阳与建筑的一体化，以及可靠、耐久和美观。

六、凸窗

凸窗可以改善室内空间形态、扩大视野、美化建筑立面造型。但由于凸窗凸出于建筑外墙之外、窗扇面积比普通窗大而且不透明的顶板、地板和侧板保温薄弱，致使建筑能耗加大，是节能的薄弱部位。设计时，尽量不要采用凸窗，如果一定要采用，应做好以下几点：

首先，凸窗不透明的顶板、底板和侧板不参与能耗计算，所以，其不透明的顶部、底部、侧面的传热系数应小于或等于外墙的传热系数。凸窗凸出外墙面的长度、传热系数、气密性等，应按照新标准的有关要求设计。其次，做好凸窗与建筑连接部位缝隙的密封，防止渗水。再次，保证凸窗不透明的顶板、底板和侧板不结露。进行最小传热阻或露点温度的验算，保证其最小传热阻大于或等于建筑物所在地区的最小传热阻，其内表面温度不低于室内空气的露点温度。不结露、不发霉，是民用建筑室内环境的基本要求。最后，建议凸窗顶板上不安装空调室外机，原因有三点，其一，凸窗顶板有保温层，安装固定不稳而且会损坏保温层；其二，不便于空调机的安装、检修维护；其三，振动和噪声对室内环境质量影响较大。

七、地板辐射供热制冷

低温地板辐射采暖系统是一种将加热埋管置于混凝土埋管层中，让低温热水在管内循环流动加热整个地面，然后通过辐射和部分对流供暖方式向室内散热的一种供暖形式，在室内安装低温地板辐射采暖系统，采用“分户计量，分室调温”的方式，具有节能、环保、舒适、方便、使用寿命长、高效节能、经济效益可观等一系列优点，而且地板辐射供冷系统没有风机，大大降低了耗电量，有效改善室内环境.通常地板辐射供冷系统比常规空调系统节能30%-40%。

结语

本文主要分析了严寒寒冷地区建筑节能设计与应用，在减少能源消耗的同时，提高室内热舒适程度和视觉舒适程度，改善住宅的品质。

参考文献：

[1]董臻曼.寒冷地区加气混凝土外墙自保温体系节能设计研究[D].山东建筑大学，2012（15）.

[2]李兵.低碳建筑技术体系与碳排放测算方法研究[D].武汉：华中科技大学，2012（17）.