嚴(yán)寒寒冷地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)與應(yīng)用

嚴(yán)寒寒冷地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)與應(yīng)用隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，我國的建筑能耗逐年大幅度上升，已達(dá)全社會能源消耗量的32%。我國現(xiàn)有建筑面積為400多億平方米，且每年新建建筑近20億平方米，其中95%以上仍是高能耗建筑。建筑行業(yè)全面節(jié)能勢在必行，嚴(yán)寒寒冷地區(qū)建筑的節(jié)能應(yīng)為設(shè)計(jì)者重視。標(biāo)簽：建筑；居住建筑；節(jié)能設(shè)計(jì)0、引言節(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(fèi)總量32%左右，建筑節(jié)能刻不容緩。住房城鄉(xiāng)建設(shè)部2012年6月發(fā)布《“十二五”建筑節(jié)能專項(xiàng)規(guī)劃》到“十二五”期末，建筑節(jié)能形成1.16億噸標(biāo)準(zhǔn)煤節(jié)能能力的目標(biāo)。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//.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(diǎn)。1、 優(yōu)化建筑布局及朝向設(shè)計(jì)建筑規(guī)劃時(shí)要根據(jù)本地區(qū)的氣候條件，合理確定建筑布局及朝向。巨大的陽光輻射能量對建筑能耗的影響很大，特別是對嚴(yán)寒寒冷地區(qū)，能夠?yàn)榻ㄖ泶罅康哪芰繌亩档徒ㄖ膳?fù)荷。因此建筑總體布局時(shí)應(yīng)考慮充分利用陽光這個(gè)自然能源來采暖，確定合理朝向，合理間距，避免片面追求高容積率和高建筑密度，同時(shí)在朝向上避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向，從而多獲得熱量和減少熱損失。2、 確定合理的體形系數(shù)和窗墻比建筑物體形系數(shù)是指建筑物的外表面積和外表面積所包圍的體積之比。體形系數(shù)越小，單位建筑面積對應(yīng)的外表面積越小，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱損失越小，因此建筑的體形不應(yīng)太復(fù)雜，盡量避免出現(xiàn)過多的凹凸，從而達(dá)到節(jié)能的要求。建筑開窗是影響建筑能耗的重要因素，一般普通窗戶的保溫性能比外墻要差很多，因此要合理限制各向窗墻比。南向?yàn)榱烁嗟孬@得太陽輻射熱，開窗面積可大些，北向、東西向窗為了減少冬季冷空氣滲透，夏季防曬，開窗面積盡可能小些。3、 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)：建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能直接影響到居住建筑采暖和空調(diào)的負(fù)荷與能耗，必須嚴(yán)格控制。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括外墻面、外門窗、屋面、不采暖地下室頂板、不采暖空間隔墻和樓板等，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求控制上述各部位的傳熱系數(shù)，以達(dá)到節(jié)能的目的。4、建筑節(jié)能技術(shù)與保溫材料的實(shí)際應(yīng)用隨著我國建筑節(jié)能工作的強(qiáng)制實(shí)施，節(jié)能保溫材料日新月異，短短幾年時(shí)間里，聚苯板、膠粉聚苯顆粒、高壓無氣噴涂聚氨脂硬質(zhì)發(fā)泡外保溫等新型保溫材料的應(yīng)用不斷推廣，施工工序、技術(shù)也不斷完善。隨著公安部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《民用建筑外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫行規(guī)定》和公安部《關(guān)于進(jìn)一步明確民用建筑外保溫材料消防監(jiān)督管理有關(guān)要求的通知》的發(fā)布，A級保溫材料得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，膨脹?；⒅楸厣皾{、發(fā)泡水泥板、發(fā)泡玻璃板、發(fā)泡陶瓷板、STP等新材料新技術(shù)層出不窮。4.1墻體節(jié)能技術(shù)墻體節(jié)能技術(shù)分為復(fù)合墻體節(jié)能與單一墻體節(jié)能。在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，單一材料的墻體很難滿足節(jié)能的需要，多層材料的復(fù)合墻體越來越普遍。復(fù)合墻體節(jié)能根據(jù)復(fù)合保溫材料與主體結(jié)構(gòu)位置不同，分為內(nèi)保溫技術(shù)、外保溫技術(shù)及夾心保溫技術(shù)，內(nèi)保溫和夾心保溫技術(shù)由于技術(shù)上的不合理性，逐漸被外保溫所替代。外保溫是目前大力推廣的一種建筑保溫節(jié)能技術(shù)。不僅適用于新建的結(jié)構(gòu)工程，也適用于舊樓改造，適用范圍廣，技術(shù)含量高外保溫包在主體結(jié)構(gòu)的外側(cè)，能夠保護(hù)主體結(jié)構(gòu)，延長建筑物的壽命;有效減少了建筑結(jié)構(gòu)的熱橋，增加建筑的有效空間;同時(shí)消除了冷凝，提高了居住的舒適度。4.2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(jià)。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(shí)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(shí)可增加城市綠地面積、美化城市、改善城市氣候環(huán)境。4.3節(jié)能門窗門窗是圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫的薄弱環(huán)節(jié)，目前在高耗能建筑中，門窗的能耗就占了近一半。節(jié)能建筑中，墻體采用保溫材料熱阻增大以后，窗的熱損失占建筑總能耗的比例更大。在建筑節(jié)能政策的推動下，鋁合金節(jié)能門窗、玻璃鋼節(jié)能門窗、鋁塑復(fù)合門窗等一大批新型環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)、新品迭出。門窗節(jié)能的關(guān)鍵是在滿足其使用功能的前提下，具有較高的保溫性和隔熱性能。解決好門窗型材斷熱問題和選配熱阻值小的玻璃問題，使門窗具有高強(qiáng)度、高氣密性、高水密性、高精度性、優(yōu)異的隔熱、隔音性能。首先，窗型的選擇直接影響其節(jié)能性能，推拉窗由于氣密性差，節(jié)能效果差，而平開窗和固定窗由于密封性好，節(jié)能效果優(yōu)越。其次，通過選用斷熱鋁材、斷熱鋼材、塑料型材、玻璃鋼材及復(fù)合材料（鋁塑、鋁木等）等節(jié)能框架，減少通過窗框的能量流失；通過采用玻璃鍍膜、玻璃著色或者中空玻璃，有效控制門窗遮陽性能，降低門窗傳熱系數(shù)；正確選用保溫隔熱、防水、耐候性能好的密封材料，對窗框與墻體之間的空隙、框扇之間的空隙進(jìn)行有效密封，提高門窗的氣密性。4.4外墻外保溫材料在日常施工過程中有以下幾種常見的外墻外保溫材料的應(yīng)用：聚苯乙烯泡沫塑料，其表觀密度小，導(dǎo)熱系數(shù)小，吸水率低，隔音性能好、機(jī)械強(qiáng)度高，而且尺寸精度高，結(jié)構(gòu)均勻。因此在外墻保溫中其占有率很高，但公安部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《民用建筑外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫行規(guī)定》和公安部《關(guān)于進(jìn)一步明確民用建筑外保溫材料消防監(jiān)督管理有關(guān)要求的通知》下發(fā)后，聚苯乙烯泡沫塑料板由于燃燒性能為B2級，在外保溫中已限制使用。巖（礦）棉和玻璃棉有時(shí)統(tǒng)稱為礦物棉，它們都屬于無機(jī)材料，燃燒性能為A級，價(jià)格較低，在滿足保溫隔熱性能的同時(shí)還能夠具有一定的隔聲效果。但巖棉的質(zhì)量優(yōu)劣相差很大，保溫性能好的密度低，其抗拉強(qiáng)度也低，耐久性比較差。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料具有非常優(yōu)越的絕熱性能，它的導(dǎo)熱系數(shù)之低是其他材料所無法與之相比的。同時(shí)其特有的閉孔結(jié)構(gòu)使其具有更優(yōu)越的耐水汽性能，從而不需要額外的絕緣防潮，簡化了施工程序，降低了工程造價(jià)。但因其價(jià)格較高、而且易燃，這就限制了它的使用。無機(jī)保溫砂漿具有節(jié)能利廢、保溫隔熱、防火防凍、耐老化的優(yōu)異性能以及低廉的價(jià)格等特點(diǎn)。其強(qiáng)度高，燃燒性能為A級，具有極佳的溫度穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。但其導(dǎo)熱系數(shù)比有機(jī)類材料略高，有一定吸水性，在某些省份限制推廣。5、節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)過程這個(gè)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(jì)人員，在方案之初就應(yīng)該將節(jié)能問題考慮進(jìn)去，而不僅僅是考慮各吉構(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(gè)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(jì)采用權(quán)衡判斷方法，計(jì)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(jià)，還增加了施工難度，得不償