高寒高海拔地区的建筑节能设计及其措施分析

杨海波

（中国铁路青藏集团有限公司，青海 西宁 810006）

随着社会的发展，建筑能耗在所有的能源消耗中所占据的比例越来越大，但是由于我国的人均能源占有量少，能源的利用率低，当前的能源压力与环境压力导致我国必须要开展节能环保工作。高寒高海拔地区具有着气压低、干旱雨少、含氧量低、太阳辐射强等特点，所以高寒高海拔地区的建筑与一般建筑之间具有着很大差异，因为冬季天气非常寒冷，所以在建筑外形、保温墙做法以及能源利用方面也均存在很大的不同。因此，在对于高寒高海拔地区的建筑开展节能设计时，需要对于高寒高海拔地区的特点进行充分的考虑，优化设计满足节能需求。

1 高寒高海拔地区的地域特点

高寒是指由于海拔高、纬度高形成的特别寒冷的气候，高寒高海拔地区存在着低压缺氧、寒冷干燥以及日照辐射性强等众多特点。其中，低压缺氧是由于大气压会随着高度而出现变化，组成大气各种气体的分压也会随着高度而出现改变。而最重要的氧气也是如此，当大气中能够的含氧量与氧分压降低，人体的肺泡氧分压会随之降低，在血氧饱和度下降到一定程度之后，会导致机体器官组织出现供氧不足，从而造成功能或是器质性变化，出现头晕、头痛、心慌、气短、恶心呕吐、失眠、食欲下降、记忆力下降等情况［1］。寒冷干燥则是高寒高海拔地区的显著特征，气温是随着海拔升高而逐渐下降的，通常每升高1000米，气温将会下降6℃，高原白天与晚上的温度同样具有较大的差异。

另外，高寒高海拔地区还具有一个显著特征，那就是日照长辐射强。高寒高海拔地区空气稀薄，尘埃与水蒸气含量较少，大气透明度高于平原地带，所以太阳的辐射透过率将会随着海拔高度的增加而加强，太阳辐射强将会对人暴露在外的皮肤与眼睛等造成损伤，从而导致皮肤出现晒斑、色素沉着、皮肤增厚以及水肿等，眼睛则会出现白内障、视力障碍、急性角膜炎等。

2 当前高寒高海拔地区的建筑节能设计方法现状

现如今，在建筑节能方面的设计方法主要可以分为按规定性指标设计和按照性能指标设计。其中，按照规定性指标设计是指建筑物体型特征与围护结构热工性能等均根据建筑的节能标准来开展设计工作。而性能性指标则是由建筑热环境质量指标、能耗指标所组成，按性能性指标设计指的是在满足建筑热环境质量指标、能耗指标的前提条件下，设计人员可以自行确定建筑物体形特征与围护结构热工性能的具体技术参数［2］。

按规定性指标设计可以使设计人员无需进行繁琐复杂的计算分析工作，保障工程设计的合理性。但是，因为确定规定性指标主要是考虑普遍的情况，并没有对于每一个建筑的实际情况进行考虑，而每一个建筑都具有自己独特的情况，所以规定性指标对于适用范围内的一个具体建筑并不是最佳选择，即按规定性指标很难进行优化设计工作，并且还会导致设计人员自身创新性受到抑制。按性能性指标设计可以使建筑的节能设计工作获得更高程度上的灵活性，从而为采用新技术、具体工程项目等创造最优条件［3］。

按性能性指标设计需要对建筑开展能耗计算，以此来评价该建筑是否可以进行节能，而建筑能耗的计算方法、节能评价方法等方面的选择，则是进行节能设计的关键所在。我国对于建筑节能方面在设计与评价，还存在一定欠缺，主要是采用比较建筑能耗计算值、相关节能标准指标值方法，而计算建筑能耗则是采用相应的能耗分析软件，如果计算结果证明建筑无法实现解决，导致设计人员反复对其进行修改。

3 高寒高海拔地区的建筑节能设计与措施

3.1 对建筑外形的控制

高寒高海拔的建筑外形在采取节能设计时，需要将功能、节能以及外形结构等融入到外形的设计中。外形节能设计出则是基于充分利用太阳能的角度，提高对太阳能的利用率，并降低热能损失的方式。对于建筑外形进行节能设计时，需要尽可能的减少外形面积，提高建筑外形面积的热工性能［4］。具体采取控制时，主要是扩大建筑外形受热面积，并对于建筑物的各个体块加以整合，然后适当减小建筑的体型系数。

体型对于建筑来说，在保温方面具有着重要作用。如果建筑体型科学合理，那么建筑的内外热量交换可以得到极大程度上的降低。而建筑体型会对建筑物造成非常严重的能耗影响，一般情况下，建筑物体型系数越大，那么其保温效果就会越差。而建筑体型系数越小，那么建筑物与外界的热量交换也回相对较小，所以具有更好的保温效果。在高寒高海拔区域对建筑进行节能设计时，需要尽量设计简单的建筑外形，并且建筑体型系数需控制在零点四以下［5］。

3.2 门窗与屋面保温的节能设计

1）外保温墙体与内保温墙体的节能设计措施，在开展节能设计之前，需要对于建筑内保温墙体进行充分分析。而利用墙体可以实现保温的方法非常多，例如新型保温板是当前一种十分有效的保温措施，最为典型的是增强水泥复合聚苯保温板与石膏复合聚苯保温板，这两种材料的特点在于建筑室内会受到外界较大影响，并且施工方便，气候因素所造成的影响相对较小。但是，在实际的施工过程中，必须要保证施工材料的干燥性，同时需要固定所有的施工材料。其次，充分的分析建筑的外墙保温墙体。实现保温的目的并不是仅仅增加强身厚度即可，所以通过采用外墙保温复合墙体材料节能设计方案，将保温层设置在外墙的外表面，该技术是一种较为先进化的外墙节能技术，具有着保温、隔热性能良好、消除结构性热冷桥、保护主体结构等众多特点。而墙体材质则可以采用蒸压加气混凝土砌块这一方式，既具有较好的质量，还可以获得良好的保温效果［6］。另外，在选择保温材料时，可以选择改性酚醛板这一热固性保温材料，并且其燃烧性能不能低于B1级。

2）门窗的节能设计，①控制窗墙的面积，由于高寒高海拔地区的冬季十分漫长，且温度较低，所以在建筑节能设计中通过利用天然能源，是一种最为基础、改善室内人环境的节能设计方法。在满足通风、采光等条件下，保证窗户气密性、隔热性等前提下，室内如果具有较好的自热环境的话，可以有效降低采暖、空调等方面造成的消耗［7］。

②增强外窗的气密性，降低冷空气渗透，在高寒高海拔地区的建筑能耗中，通过门窗所造成损失的能耗在所有建筑能耗中占据50%甚至更多。所以，门窗材料的选择对于建筑的节能设计非常关键。实用新型且具有良好密封性能的门窗材料，并设置泡沫塑料密封条。门窗框与墙体之间的缝隙则可以采用弹性松软性材料、密封膏、弹性密闭性材料以及边框设灰口等密封措施；而门框与门栅之间的密封则可以采用橡塑橡胶密封条、高低缝等。

③提高门窗的保温性能，选择塑钢型材料、断热铝型材料等具有良好保温性能的材料，并在建筑中设置双层爽，中空玻璃外层镀膜，降低直射光所产生的辐射热。并尽可能的降低窗扇之间的缝隙，尽可能采用大窗扇，适当的扩大单块玻璃的面积，合理减少可开启的窗扇面积，并适当增加固定玻璃与固定窗扇等之间的面积［8］。

3）屋面保温方面的节能设计，在高寒高海拔地区对于建筑的屋面保温进行节能设计之前，首先需要全面的了解建筑的屋面形态。高海拔地区建筑的屋顶主要呈现出平整、坡面以及曲线等形式，并且部分建会在屋顶四周设置矮墙，也被当地人称之为女儿墙。而设计女儿墙的目的是因为建筑屋顶受到的光照是整个建筑中最强烈的部分，所以在建筑屋面中会耗费大量的能量。因此，在对于高寒高海拔地区的建筑屋面进行节能设计时，需要加强屋面的保温隔热等方面的节能设计。而建筑屋面的节能设计要点在于不能选择导热系数高、密度大的保温材料，避免屋面厚度、重量等过大，不能选择吸水性较好的保温材料，避免屋面潮湿而导致建筑的保温性能变差。而屋面的防水层下部需要铺设保温材料，以此来形成保温层面，通过结合门窗、墙体之间的保温效果，从而降低高寒高海拔地区的建筑能耗［9］。

3.3 利用太阳能能源

可再生能源主要是指通过太阳或是地球上可以直接产生的能源，可再生能源主要包括风能、太阳能以及地热等。当前我国的建筑节能中应用比较普遍的有太阳能、风能等，而在高寒高海拔地区应用可再生能源，对于节能发展来说具有着重要的意义。

在高寒高海拔地区应用太阳能可以通过太阳能的光热、光电利用技术等。基于我国国情，在建筑节能设计中应用光电技术需要消耗较高的成本，所以还未形成大规模的应用。而太阳能的光热技术在各个行业的节能设计方面都具有较为普遍的应用，可以说是高寒高海拔地区建筑节能设计中应用最为广泛的一种节能技术。通过太阳能光热技术，可以为建筑提供热水、供暖等［10］。

在高寒高海拔的建筑中通过采用太阳能被动式采暖技术，利用太阳能的辐射作用，并对其进行诱导。根据相关调查显示，将被动式的采暖方式应用到高寒高海拔的建筑节能设计方面，可以节约百分之六十甚至百分之七十的能源。每一平方米的建筑每年可以节约大约三十千克到四十千克的煤炭资源。另外，除了可以在高寒高海拔的建筑中采用太阳能能源以外，风能、物质能等可再生能源也均可以应用到海拔较高的建筑中，并起到良好的节能效果。随着当前我国科技的进步和经济的发展，相继出台了一系列的再生能源使用政策，并且国家鼓励建筑施工方面积极使用可再生能源，而当前对于再生能源利用的技术水平也得到明显提升，应用范围也在逐渐扩大。

4 结语

综上所述，在我国的高寒高海拔地区，因为昼夜温差大，白天受到光照较足，并且受到众多方面的影响，导致高寒高海拔地区的建筑工程在节能方面受到一定的局限。同时当前我国的能源面临着紧缺的状况，并且随着建筑行业的飞速发展，导致这一现象愈发凸显。所以，在建筑中实施节能设计措施，并充分的考虑该地区的温差影响前提下，实现建筑能源节约的目的。