寒冷地区建筑保温结构节能设计探究

薛宇辰

(吕梁市城乡规划设计院，山西 吕梁 033000)

从房屋建筑设计的本质角度来看，设计节能减耗的房屋结构是重要环节之一，而好的节能降耗的房屋结构设计离不开优秀的节能计算方法。因此，为了设计优质的节能降耗房屋结构，首先，要了解房屋建构节能的历史沿革以及当下的节能设计趋势；其次，要深入了解相应的结构类型以及设计标准；最后，在融汇多方面知识的基础之上，从综合考量之下的有效举措出发来着手设计优质的节能降耗的房屋结构。

1 房屋建构节能设计的历史沿革

我国房屋建构节能设计的历史可以追溯到上世纪70年代，至今可以将其划分为三个不同的阶段。与国外的房屋建构节能技术的历史开端不同，我国的设计师起初在进行房屋建筑节能设计时并没有选用外墙外保温技术，而是选择了更适合我国国民经济情况与认知水平的外墙内保温技术；也有部分设计师选择了新型的非黏土来作为墙体的主材料，以此来避免额外的保温措施所带来的能源消耗。无论是外墙内保温技术，还是将新型的非黏土材料作为墙体主材料，这两者都同时兼顾了房屋的保温问题与防火问题。

随着国民对房屋建构的节能要求的提高，房屋设计师们越来越多地选择增设保温材料。与此同时，外墙内保温技术所建构的房屋容易出现室内结露的现象，这一弊端逐渐被大众所知，这样的房屋内部往往会出现内墙墙面发生霉变或开裂的现象。因此，许多房屋设计者选择EPS保温板作为主体材料，来对房屋进行薄抹灰处理，以此来达到外墙外保温的效果。相较于XPS板、PU板以及MPF板，EPS板能够与原本的墙体以及抹灰砂浆进行粘合作用，也不需要做额外的处理工作，节省建构时间的同时也增加了房屋的牢固性，但在一定程度上却加深了居民房屋内火灾发生的风险。

信息技术的飞速发展使得国内外房屋建构节能设计理念和技术得到了互通，XPS板、PU板以及MPF板逐渐被应用于保姆灰外墙外保温系统之中。除此之外，岩棉板、真空绝热板和发泡水泥板等无机保温板也逐渐应用于薄抹灰外墙保温系统之中。由此，房屋建构资源节约度得到了一定程度的提升，但过去传统的外墙外保温技术所构建的房屋所反映出的安全问题也层出不穷。

2 当下寒冷地区建筑保温节能设计现状

受地域以及气候条件影响，我国寒冷地区时间较长，甚至有部分地区的冬季长达五个月左右，而最低气温也低至-30℃多。虽然当下供暖设备以及房屋保温举措较过去有很大的提升，总体来看房屋建构的能耗有所降低，但部分居民的房屋建构仍存在不合理性，耗费能源却无法达到预期的保温效果，因此，探究不同寒冷地区的建筑保温结构节能设计势在必行。

3 当下寒冷地区多种建筑保温结构节能设计类型

3.1 夹芯保温类现浇混凝土系统

夹芯保温类现浇混凝土技术主要以CL夹芯、IPS夹芯和SW夹芯等多种类型的夹芯为主，采用不同的工艺来达到让房屋保温的目的。CL夹芯和IPS夹芯所形成的保温系统可以分为现浇剪力墙系统和现浇填充墙系统两类，IPS系统相较于CL系统而言，引进了直腹筋钢丝网架保温板，能够很好地调整腹筋之间的距离，也能够调整钢丝网片的焊接位置。SW系统则没有采用直腹筋形式，而是通过像海浪一样的连续式的斜腹丝连接而成。

3.2 免拆保温外模板系统

免拆保温外模板系统主要是以厂制化的保温复合板来作为现浇墙体的主要材料，在具体操作时需要使用特有的连接器件，还需要经过一系列复杂的处理才能形成相应的体系。虽然免拆保温外模板系的操作较为复杂，但大大节省了墙体的耗材和所需的工期。除此之外，免拆保温外模板系统所采用的外层材料厚度较厚，就防火性而言，与夹芯保温墙体系统较为相像。

4 寒冷地区建筑保温结构节能的设计标准

就寒冷地区而言，无论是从平面设计的角度来说，还是从立面设计的角度来说，单独存在的房屋建筑在设计门和窗户时应该充分考虑在冬天时如何能最大限度地利用光照以及如何避开当地冬天时主要的风向。从房屋建构的具体内部结构来说，在设计时应当尽量避免设计同时有三面外墙的房间，也应当避免一个房间不同走向的墙面上拥有两个或者更多的窗户。当然，寒冷地区的居民楼体型系数也具有一定的设计标准，整体有4～8层的居民楼体型系数应当小于或等于0.33，9～13层的则应当小于0.30，而大于14层的居民楼则应当小于0.26，而居民楼内部的楼梯间应当适当设置采暖装置与保温措施。除此之外，对应于不同的房屋走向，寒冷地区房屋建筑的窗户与墙面的面积的比例也有一定的规定，在设计时应当严格遵守。

对于同样处于寒冷地区但处于不同城市以及不同气候中的房屋建筑物，建筑围护结构的传热系数、建筑物周围的地面以及建筑物内部地下室外墙的保温材料的热阻系数等都具有不同的规定。设计者在进行寒冷地区的房屋建构设计时，应当严格按照相关规定中的具体要求来计算维护结构热工性能的具体参数。如果在进行寒冷地区的房屋建筑设计时需要设计封闭式的阳台，那么应当注意封闭式的阳台和与之相连通的房间应该设计有隔墙或者门和窗户，否则则应当严格控制阳台与房间内的传热系数。

5 寒冷地区建筑保温结构节能设计的有效举措

5.1 从窗户的有效设计来实现节能

在对寒冷地区的房屋建构的窗户进行设计时，除了要考虑常规窗户设计时应当考虑的窗框材料、玻璃层数和玻璃材质之外，也应当依据寒冷地区的现状来多个角度考虑如何实现节能设计。首先，寒冷地区的窗户要能够保证充分利用太阳能资源，能够使得冬天时利用太阳能资源来提升室内的热环境；其次，应当确保窗体的各个组成部分具有良好的保温隔热性能，以此来减少寒冷地区冬天时室内的热量因保温性能不良而流失；最后，在进行设计时应当保证窗户的保温性与合理的通风性并存。

5.2 从墙体的有效设计来实现节能

对于寒冷地区房屋的建构，在进行墙体选择时，应当尽量选择外墙保温系统。首先，外墙保温系统能够确保寒冷地区外界温度变化较大时，由于采用外墙保温系统能够使得靠里的墙体储存更多的热量，所以墙体的温度变化主要集中在保温层内部，从而达到保护墙体的作用，确保墙体不会因为温度变化过大而发生开裂现象。其次，采用外墙保温系统能够确保寒冷地区的房屋在冬天时不会发生墙体反潮发霉以及漏水的现象。再次，采用外墙保温系统能够在一定程度上减少墙体厚度，从而加大房屋内部的可以实际使用的面积。最后，外墙保温系统的操作性较强，可以有效地节省工期。

6 结 语

总而言之，我国对于房屋建构节能设计的探索从上世纪70年代早已开始，经过不断的发展与改进，当下可以设计出达到节能65%～75%的房屋。对于寒冷地区而言，房屋建构不仅要确保在冬季时室内能拥有合适的温度，而且应当确保能够降低能源消耗。因此，针对当下寒冷地区建筑保温节能设计的现状，相关设计人员可以从窗户、墙体等多个角度的有效设计出发，来达到既保温又节能的目的。