严寒及寒冷地区住宅建筑节能设计的常见方法

严寒及寒冷地区住宅建筑节能设计的常见方法
【摘要】建筑是用能大户，建筑节能是建筑业的需要。

近几年住宅节能设计已逐步受到建筑师重视，如何在住宅建筑设计中，更好地利用能源，提高住宅建筑中能源利用效率，是建筑师需要探讨的课题。

【关键词】住宅；建筑节能设计
我国是一个建筑大国，随着全面建设小康社会的逐步推进，建设事业迅猛发展，建筑能耗迅速增长。

国家统计局公布2009年全国新建房屋面积高达31亿平方米。

作为耗能大户的建筑，其节能也就成为关系国计民生的重大问题。

住宅节能设计首先应从建筑选址、分区、道路布局走向，住宅方位朝向、建筑体型、建筑间距、冬季季风主导方向、太阳辐射、建筑外部空间环境构成等方面进行研究。

如设计住宅小区时，在总建筑面积不变的情况下，低密度、高容积率对节能有利，要选择在采光、通风条件比较好的地段进行建设，建筑物还应有良好的朝向。

设计时还应注意窗墙面积比、遮阳效果、及房间的朝向。

设计达到布局合理，有利于提高住宅节能效果。

住宅单体节能应从墙体、外墙门窗、地面、屋面、太阳能利用等几个方面考虑。

1 墙体保温。

墙体保温分为外保温和内保温，常见作法为外保温。

保温隔热层
是节能墙体的主要功能部分，常用保温材料为阻燃型挤塑聚苯板(xps)或胶粉聚苯颗粒。

目前较成熟的外墙外保温技术主要有外挂式外保温、聚苯板与墙体一次浇注成型、聚苯颗粒保温料浆外墙外保温等。

节能保温墙体技术中还有将墙体做成夹层，把珍珠岩、木屑、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料(也可现场发泡)等填入夹层中，形成保温层。

但2010年11.15上海的一场大火提醒人们外墙外保温材料必须采用a级防火材料。

出于导热系数、抗压强度、蒸汽渗透率、燃烧性能等方面的考虑，现在比较常见的防火型外墙保温材料为防火酚醛泡沫板，导热系数为0.023左右（是聚苯板的2倍多），防火等级是a级（可耐150℃高温），同时价格与聚氨酯差不多。

聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫都易燃，不耐高温，目前正受到消防部门的限制使用，对防火要求严格的场所，政府部门已有明文规定只能用酚醛泡沫板及其夹芯板。

2 外墙门窗保温。

一般情况下，建筑物的热交换，70%通过门窗，30%通过墙体和屋面。

双层门窗保温隔音效果好于单层门窗材料。

塑钢门窗热传导效果明显好于铝合金和钢门窗。

外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅总能耗的比例较大，其中传热损失为1/3，冷风渗透为1/3，所以在保证日照、采光、通风、外观要求的条件下，应尽量减小住宅外门窗洞口的面积，提高外门窗的气密性，减少冷风渗透，提高外门窗本身的保温性能，减少外门窗本身的传热量。

其节能措施有：
2.1 控制住宅窗墙比。

jgj 26-2010《严寒及寒冷地区居住建筑节能设计标准》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定，指出“北向、东西向、南向的窗墙比严寒地区不应超过25%、30%、45%”。

寒冷地区不应超过30%、35%、50%”。

2.2 提高住宅外窗的气密性，减少冷空气渗透。

如设置泡沫塑料密封条，使用新型的、密封性能良好的门窗材料。

门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料（如毛毡）、弹性密闭型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。

2.3 改善住宅门窗的保温性能。

户门与阳台门应结合防火、防盗要求，在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板，以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗，这样可避免金属窗产生的冷桥，可设置双玻璃或三玻璃，并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃，有条件的住宅可采用低辐射玻璃;缩短窗扇的缝隙长度，采用大窗扇，减少小窗扇，扩大单块玻璃的面积，减少窗芯，合理地减少可开启的窗扇面积，适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。

2.4 玻璃。

一般为4mm或5mm普通玻璃、中空镀膜玻璃等，在隔声、隔热、节能、提高采光性能方面，中空镀膜玻璃效果最佳。

低
辐射镀膜ｌｏｗ－ｅ玻璃(辐射率可降至0.15以下)既可以在冬季有效利用太阳辐射热能加热室内物体，阻止室内红外热辐射通过玻璃向室外泄漏；又可以在夏季达到阻挡室外的红外热辐射影响室内温度的隔热效果，从而实现降低住宅建筑总能耗的目的。

2.5 设置“温度阻尼区”。

所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一个过渡空间，这一过渡空间象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透，减少外墙、外窗的热耗损。

在住宅中，将北阳台密封起来；外门设防风门斗，防止冷风倒灌；楼梯间设计成封闭式的；对屋顶人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。

目前, 楼梯间入口多为钢制门, 窗户为单层窗, 因管理不善, 门窗缺失较为严重。

间隔墙多数没有采取保温措施,这对住宅内部的保温节能影响很大, 热损耗严重。

因此, 楼梯间的窗户应与住宅窗户一样, 楼梯入口处应设门斗，出屋面维护结构应增加保温措施。

3 地面、屋面保温。

严寒地区a区周边地面热阻r要求不小于1.7（㎡·k）/w，严寒地区b区周边地面热阻r要求不小于1.4（㎡·k）/w，外墙内表面2m以内地面下部应铺设xps保温板才能达到相应的热阻。

如果与土壤接触的地面热阻过小，地面的传热量会很大，地表面容易结露产生冻脚现象，因此从节能和卫生的角度出发，要求外墙内表面2m 以内地面必须达到相应的热阻。

严寒、寒冷地区主要考虑冬季防寒保温，屋面传热系数对建筑的采暖能耗影响很大，因此对屋面传热
系数的限值要求较高。

屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大；不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果。

4 充分利用太阳能资源。

建筑设计中建筑师大多考虑的是建筑的美观、适用及与周围的环境协调，而对建筑的耗能与节能却考虑较少。

在住宅设计中要体现“四性”：即可负担性(尽量降低造价，让老百姓买得起)；可居住性(居住安全、舒适、健康)；可适应性(可满足日常生活及将来的变化)；可持续性(实现资源消耗最低，再生资源最多)。

太阳能是最好的可持续利用的再生能源，太阳能作为一种天然的洁净能源，应在居住建筑设计上广泛推广。

从近年来的能源使用和情况来看，煤、电、油的供应紧张已经不容忽视，太阳能应该由“补充能源”向“替代能源”发展。

特别是太阳能热水器经过20年的发展，产品的生产研发技术日臻成熟，越来越受到消费者的青睐。

另外，从使用效果和投资回收周期来看，太阳能热水器也具有较大的成本优势。

然而由于各方面原因，目前太阳能热水器仍以一家一户的零散安装使用方法为主，存在破坏建筑结构、热水温度不稳定等因素。

要解决这些问题就必须将太阳能的利用纳入到建筑设计规范当中，在建筑设计中预留太阳能装置位置，充分利用屋顶装设大型太阳能集热装置。

如果太阳能热水器能够充分加以推广应用，就可以大大节省常规能源，也是建筑节能的发展方向。

5 积极推广和使用新型建筑节能材料。

对气密性、水密性、保温性、抗风性、抗变形性等性能优良的环保、隔音、防污、保温、隔热的特殊建筑节能材料要大力推广使用。

总之，只要按照节能标准把好设计关，管好用材关，就能有效提高居住建筑节能效率，降低建筑能源消耗，节约居家生活成本，为住户打造真正的环保节能、舒适、健康的高品质住宅，为国家可持续发展做出贡献。

将住宅节能设计与新材料、新构造相结合，是我国当代建筑师的重要任务。

参考文献：
[1]jgj 26-2010《严寒及寒冷地区居住建筑节能设计标准》
作者简介：
潘德权，男，中冶焦耐（大连）工程技术有限公司。

114001。