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摘要：随着我国国民经济的快速发展和能源供应的日益紧缺，节约能源已成为保证我国经济可持续发展的重要保障。建筑作为能耗大户，节能工作已刻不容缓。在我国历年的建设总量中，住宅建筑始终占很大比重;住宅建筑的节能理当成为建筑节能工作的重点。本文正是在这样的背景下，从住宅建筑节能设计出发，结合寒冷地区的地理气候特点，对住宅建筑的节能构造技术进行了积极而深入地探讨。
关键词：寒冷地区；居住建筑；节能设计
一、前言
所谓寒冷地区指累年最冷月平均温度为 0℃ ～-10℃地区。主要包括华北地区、新疆和藏南部地区及东北南部地区。这一地区的建筑应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热。寒冷地区属采暖地区，根据寒冷地区的气候条件，采暖季长达4个月。随着全球气候变暖、城市热岛的影响，这一地区的空调普及率急剧增加，空调能耗逐年上升。因此，寒冷地区居住建筑节能设计应从建筑节能的实际需要出发，综合考虑气候影响因素的多样性和不稳定性、尽可能使节能的设计手法和技术措施有机地融入整体性建筑设计，整体考虑诸如体型系数、围护结构保温性、蓄热性、窗墙面积比等问题，这样将有利于建筑节能思想普及于大量建筑中。
二、寒冷地区居住建筑节能设计特点
1、寒冷地区居住建筑体型节能设计
体型设计是建筑艺术创作的重要部分，寒冷地区节能建筑的体型不仅要求体型系数小，而且需要冬季日辐射得热多，还需要对避寒风有利。因此具体选择节能体型受多种因素制约，包括当地冬季气温和日辐射照度、建筑朝向、各面围护结构的保温状况和局部风环境状态等。主要措施有：（1）多单元联列。以住宅楼为例，每增加一个联列单元，建筑物就减少一面山墙，其外墙面积就缩小，体型系数也就相应减小。因此，对节能建筑设计而言，适当多的住宅单元联列，对体型系数控制是有利的。住宅单元联列时，在体形系数确定的情况下，宜尽可能减少主要房间的外围护结构面积，并且尽可能使主要房间集中布置。另外，不同单元的错位搭接，会增加建筑的外围护结构面积。（2）加大建筑进深。从冬季得热最多的角度考虑，应尽量增大南向得热面积，往往要求建筑进深小，长宽比大。当单元平面(标准层)面积相同时，提高建筑物进深(面宽减少)，体型系数会相应减小，即单元式住宅加大进深可使建筑耗热指标降低。资料表明，将进深由5m增大到14m，可使建筑耗热指标降低11%一33%，因此在寒冷地区南向居住建筑进深设计多为12一14m，对建筑节能是比较有利的。（3）集中建筑体量。适当增加建筑物层数，可降低体型系数。建筑物层数增加的过程中，外围面积的递增比不上所包围的体积的增加，即体积略大于面积的增率。经济允许的条件下，适当增加建筑物层数对控制体型系数是有利的。从大量的分析得出:在选择体量设计时，应避免作建筑面积2000平米以下小体量建筑。一般宜在3000~5000平米之间。在大体量的总趋势下，建筑物进深加大，层数加多，其体量加大，使节能愈显著。
2、寒冷地区居住建筑过渡空间节能设计
在寒冷地区，要重视室内外过渡空间的保温，处于室内与室外之间如楼梯间、坡屋顶下空间、地下室、阳台等空间称之为过渡空间、做好这些空间的保温、使它们成为一个温度阻尼区，从而有效地阻止室外冷气对室内的直接渗透，减少外墙、屋面和地板的热损失。具体措施如下:①楼梯间:该部位的隔墙传热耗热量约占采暖住宅建筑总耗热量的10%，因此不可忽视楼梯间的保温。具体措施加下:选用保温性能好的门窗，把开敞式楼梯间改为封闭式:北向单元出入口设门斗，避免冬季西北风灌入;对屋顶上人孔做密封处理。使其不能形成通风道，致使热能从楼梯间顶部抽出。②坡屋顶下部空间:坡屋顶除了防渗外，其保温和外观等功能均比平屋面要好。屋顶通风窗尽量不设，如设应在冬季能关闭且采取密闭措施，使屋顶下部的空间形成一个封闭的保温空间。③阳台:封闭北阳台，并做好栏板的保温措施，减小冬季西北风对室内的直接渗透:适当减少南阳台及其外伸长度，以免影响对下一户的冬季日照的遮挡。④地下室:住宅楼设地下室己成为一种趋势，它不仅改善了底层住户的居住条件，而且为住户提供了储藏空间。地下室一般不设暖气，因此除了必须对一层地板采取保温措施外，还应提高地下室窗的保温和密闭性能，在楼梯口处设保温门，阻止地下室中的冷空气渗入到楼梯间。
3、寒冷地区居住建筑外墙节能设计
外墙所占的面积最大，因此在围护结构的节能设计中，外墙占有重要位置。据统计外墙的传热面积约占整个建筑外围护结构总面积的66%，通过外墙的热损失占外围护总能耗的48%，由此可见外墙在外围护传热中所占的地位。外墙节能主要是提高墙体的保温隔热性能，以减少其冬季的热量损失以及降低夏季的外墙内表面温度。对外墙进行保温，无论是外保温还是内保温，都能够提高冷天外墙内表面温度，使室内气候环境有所改善。主要措施有：(l)在建筑外墙外侧的找平层上设置隔汽层，防止保温层受潮或在此产生凝结水。(2)在聚苯保温板和隔汽层之间设有一定的空隙，每层下部设一水平金属泛水，使进入的雨水或凝结水可以顺利排出保温构造。这样可以保证保温层不严重受潮，从而保证保温材料的保温性能，并提高保温材料的耐久性。(3)保温板的接缝处设有两根保温密封衬棒，衬棒之间留有空气间层，形成等压节点，外侧衬棒之外用耐候密封胶嵌缝。利用两根保温密封衬棒之间的空气压力，既可以保证接缝处不渗水，又可以保证接缝处不产生冷风渗透。(4)水平金属泛水可以起到防火隔离带的作用，同时，让构造内进入的雨水和冷凝水及时排出。(5)在固定保温板时，为了防止钢制机械固定件的热桥影响(通用构造)，可以采用玻璃纤维增强尼龙(优质工程塑料)制成的锚固件，该材料具有较小的导热系数，可以减小对保温层的影响。该技术一般称为断热桥技术。 (6)檐口、女儿墙部位应采用保温层全包覆做法，以防止产生热桥。当有檐沟时，应保证檐沟混凝土顶面有不小于20mm厚度的保温层。
4、寒冷地区居住建筑门窗节能设计
增强门窗的保温隔热性能，减少门窗能耗，是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。如何处理好各朝向窗的配置、尺寸形状、构造及保温隔热措施是居住建筑节能设计中的关键问题。主要措施有：（1）窗户的朝向。寒冷地区南向开窗在冬季照射的太阳辐射热量最大，主导风向也影响着室内热损程度及夏季室内的自然通风，因此在选择窗的朝向时，应在考虑日照的同时注意主导风向。在北方寒冷地区，大部分主要居室及窗的布置，应避免对着冬季主导风向，以免热损耗过大，影响室内温度。（2）窗户的大小。在建筑节能设计中，窗户尺寸的确定应充分考虑窗户的热工性能。由于通常窗户的单位面积耗热量比外墙大4倍左右，因此，开窗面积的大小应以满足基本要求为準，做到大小适度。建筑节能的设计中，在满足结构及立面要求的同时，在窗户面积确定的条件下，不同的朝向应尽量采用日照面积大，使室内日照时间长的窗户形状，从而增加建筑物的得热量达到节能目的。（3）减少窗户的空气渗透量。窗的气密性的好坏对节能有很大的影响。窗的气密性差时，通过窗的缝隙渗透入室内的冷空气量加大，采暖耗热也随之增加。因此，改善窗的气密性是十分必要的。通过提高窗用型材的规格尺寸、准确度、尺寸稳定性和组装的精确性以增加开启缝隙部位的搭接量，减小开启缝的宽度达到减少空气渗透的目的。也可采用气密条，改进密封方法，并注意各种密封材料和密封方法的互相配合，以提高外窗气密水平。
三、结语
总之，对于中国寒冷地区居住建筑设计，应根据当地的气候、环境特点与技术经济水平，把绿色建筑技术措施真正与建筑设计相结合，在创造健康舒适的室内环境的同时，可以从总体上降低建筑能耗，从而节省资源，减少污染，是逐步推进寒冷地区居住建筑设计生态化的基本途径。
关键词：寒冷地区；居住建筑；节能设计
一、前言
所谓寒冷地区指累年最冷月平均温度为 0℃ ～-10℃地区。主要包括华北地区、新疆和藏南部地区及东北南部地区。这一地区的建筑应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热。寒冷地区属采暖地区，根据寒冷地区的气候条件，采暖季长达4个月。随着全球气候变暖、城市热岛的影响，这一地区的空调普及率急剧增加，空调能耗逐年上升。因此，寒冷地区居住建筑节能设计应从建筑节能的实际需要出发，综合考虑气候影响因素的多样性和不稳定性、尽可能使节能的设计手法和技术措施有机地融入整体性建筑设计，整体考虑诸如体型系数、围护结构保温性、蓄热性、窗墙面积比等问题，这样将有利于建筑节能思想普及于大量建筑中。
二、寒冷地区居住建筑节能设计特点
1、寒冷地区居住建筑体型节能设计
体型设计是建筑艺术创作的重要部分，寒冷地区节能建筑的体型不仅要求体型系数小，而且需要冬季日辐射得热多，还需要对避寒风有利。因此具体选择节能体型受多种因素制约，包括当地冬季气温和日辐射照度、建筑朝向、各面围护结构的保温状况和局部风环境状态等。主要措施有：（1）多单元联列。以住宅楼为例，每增加一个联列单元，建筑物就减少一面山墙，其外墙面积就缩小，体型系数也就相应减小。因此，对节能建筑设计而言，适当多的住宅单元联列，对体型系数控制是有利的。住宅单元联列时，在体形系数确定的情况下，宜尽可能减少主要房间的外围护结构面积，并且尽可能使主要房间集中布置。另外，不同单元的错位搭接，会增加建筑的外围护结构面积。（2）加大建筑进深。从冬季得热最多的角度考虑，应尽量增大南向得热面积，往往要求建筑进深小，长宽比大。当单元平面(标准层)面积相同时，提高建筑物进深(面宽减少)，体型系数会相应减小，即单元式住宅加大进深可使建筑耗热指标降低。资料表明，将进深由5m增大到14m，可使建筑耗热指标降低11%一33%，因此在寒冷地区南向居住建筑进深设计多为12一14m，对建筑节能是比较有利的。（3）集中建筑体量。适当增加建筑物层数，可降低体型系数。建筑物层数增加的过程中，外围面积的递增比不上所包围的体积的增加，即体积略大于面积的增率。经济允许的条件下，适当增加建筑物层数对控制体型系数是有利的。从大量的分析得出:在选择体量设计时，应避免作建筑面积2000平米以下小体量建筑。一般宜在3000~5000平米之间。在大体量的总趋势下，建筑物进深加大，层数加多，其体量加大，使节能愈显著。
2、寒冷地区居住建筑过渡空间节能设计
在寒冷地区，要重视室内外过渡空间的保温，处于室内与室外之间如楼梯间、坡屋顶下空间、地下室、阳台等空间称之为过渡空间、做好这些空间的保温、使它们成为一个温度阻尼区，从而有效地阻止室外冷气对室内的直接渗透，减少外墙、屋面和地板的热损失。具体措施如下:①楼梯间:该部位的隔墙传热耗热量约占采暖住宅建筑总耗热量的10%，因此不可忽视楼梯间的保温。具体措施加下:选用保温性能好的门窗，把开敞式楼梯间改为封闭式:北向单元出入口设门斗，避免冬季西北风灌入;对屋顶上人孔做密封处理。使其不能形成通风道，致使热能从楼梯间顶部抽出。②坡屋顶下部空间:坡屋顶除了防渗外，其保温和外观等功能均比平屋面要好。屋顶通风窗尽量不设，如设应在冬季能关闭且采取密闭措施，使屋顶下部的空间形成一个封闭的保温空间。③阳台:封闭北阳台，并做好栏板的保温措施，减小冬季西北风对室内的直接渗透:适当减少南阳台及其外伸长度，以免影响对下一户的冬季日照的遮挡。④地下室:住宅楼设地下室己成为一种趋势，它不仅改善了底层住户的居住条件，而且为住户提供了储藏空间。地下室一般不设暖气，因此除了必须对一层地板采取保温措施外，还应提高地下室窗的保温和密闭性能，在楼梯口处设保温门，阻止地下室中的冷空气渗入到楼梯间。
3、寒冷地区居住建筑外墙节能设计
外墙所占的面积最大，因此在围护结构的节能设计中，外墙占有重要位置。据统计外墙的传热面积约占整个建筑外围护结构总面积的66%，通过外墙的热损失占外围护总能耗的48%，由此可见外墙在外围护传热中所占的地位。外墙节能主要是提高墙体的保温隔热性能，以减少其冬季的热量损失以及降低夏季的外墙内表面温度。对外墙进行保温，无论是外保温还是内保温，都能够提高冷天外墙内表面温度，使室内气候环境有所改善。主要措施有：(l)在建筑外墙外侧的找平层上设置隔汽层，防止保温层受潮或在此产生凝结水。(2)在聚苯保温板和隔汽层之间设有一定的空隙，每层下部设一水平金属泛水，使进入的雨水或凝结水可以顺利排出保温构造。这样可以保证保温层不严重受潮，从而保证保温材料的保温性能，并提高保温材料的耐久性。(3)保温板的接缝处设有两根保温密封衬棒，衬棒之间留有空气间层，形成等压节点，外侧衬棒之外用耐候密封胶嵌缝。利用两根保温密封衬棒之间的空气压力，既可以保证接缝处不渗水，又可以保证接缝处不产生冷风渗透。(4)水平金属泛水可以起到防火隔离带的作用，同时，让构造内进入的雨水和冷凝水及时排出。(5)在固定保温板时，为了防止钢制机械固定件的热桥影响(通用构造)，可以采用玻璃纤维增强尼龙(优质工程塑料)制成的锚固件，该材料具有较小的导热系数，可以减小对保温层的影响。该技术一般称为断热桥技术。 (6)檐口、女儿墙部位应采用保温层全包覆做法，以防止产生热桥。当有檐沟时，应保证檐沟混凝土顶面有不小于20mm厚度的保温层。
4、寒冷地区居住建筑门窗节能设计
增强门窗的保温隔热性能，减少门窗能耗，是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。如何处理好各朝向窗的配置、尺寸形状、构造及保温隔热措施是居住建筑节能设计中的关键问题。主要措施有：（1）窗户的朝向。寒冷地区南向开窗在冬季照射的太阳辐射热量最大，主导风向也影响着室内热损程度及夏季室内的自然通风，因此在选择窗的朝向时，应在考虑日照的同时注意主导风向。在北方寒冷地区，大部分主要居室及窗的布置，应避免对着冬季主导风向，以免热损耗过大，影响室内温度。（2）窗户的大小。在建筑节能设计中，窗户尺寸的确定应充分考虑窗户的热工性能。由于通常窗户的单位面积耗热量比外墙大4倍左右，因此，开窗面积的大小应以满足基本要求为準，做到大小适度。建筑节能的设计中，在满足结构及立面要求的同时，在窗户面积确定的条件下，不同的朝向应尽量采用日照面积大，使室内日照时间长的窗户形状，从而增加建筑物的得热量达到节能目的。（3）减少窗户的空气渗透量。窗的气密性的好坏对节能有很大的影响。窗的气密性差时，通过窗的缝隙渗透入室内的冷空气量加大，采暖耗热也随之增加。因此，改善窗的气密性是十分必要的。通过提高窗用型材的规格尺寸、准确度、尺寸稳定性和组装的精确性以增加开启缝隙部位的搭接量，减小开启缝的宽度达到减少空气渗透的目的。也可采用气密条，改进密封方法，并注意各种密封材料和密封方法的互相配合，以提高外窗气密水平。
三、结语
总之，对于中国寒冷地区居住建筑设计，应根据当地的气候、环境特点与技术经济水平，把绿色建筑技术措施真正与建筑设计相结合，在创造健康舒适的室内环境的同时，可以从总体上降低建筑能耗，从而节省资源，减少污染，是逐步推进寒冷地区居住建筑设计生态化的基本途径。