严寒地区建筑节能设计

浅谈严寒地区建筑节能设计

摘要：建筑节能就是在建筑材料生产、房屋建筑施工及使用过程中合理地使用和有效地利用能源，以便在满足同等需要或达到相同目的的条件下尽可能降低能耗。建筑节能是近年来建筑发展的一个基本趋势，也是建筑技术的一个新的生长点。

关键词：严寒地区建筑节能

一、前言

建筑能耗包括建造过程的能耗和使用过程的能耗两个方面，其中，建造过程的能耗又包括建筑材料、建筑构配件、建筑设备的生产和运输，以及建筑施工和安装中的能耗。使用过程的能耗，包括建筑使用期间采暖、通风、空调、照明、家用电器和热水供应的能耗。在一般情况下，日常使用能耗与建造能耗之比约为（8：2）~ （9：1）。各国建筑能耗往往以使用过程的能耗，特别是以其中的采暖和空调能耗为主，因此，国际上建筑节能的重点都是放在节约采暖和降温能耗上。

二、建筑节能技术

20世纪70年代以来，一些发达国家和地区组织科技人员进行建筑节能方面的尝试与研究，并开发出一系列行之有效的技术方法，下面列举其中的一些措施。

（一）“缓冲空间”

在建筑的南立面设置大玻璃面的“阳光室”，又称“缓冲空间”。这一空间如同集热器一样具有良好的吸收、贮藏热量的作用，它类

似于中国许多地方由玻璃窗封闭阳台的做法，其作用如同温室，在冬季可有效提高室温，降低采暖能耗。当“缓冲空间”中的温度升高时，热量就会被地板和墙面所吸收，然后在室内慢慢释放。如果“缓冲空间”具有良好的保温性能，它所获得的热量是相当可观的。如在其中设置可移动的保温层或通风系统就可根据需要合理地在

室内分配从这里所获得的热量。“缓冲空间”适用于寒带气候，在西欧、北欧和北美国家应用较多。

另外可利用中庭作为缓冲空间，这里中庭的物理功能与内涵比传统意义的中庭有着更加丰富的内容：在夏季，中庭顶部的百叶能够有效地遮蔽直射阳光，使中庭尽量达到舒适环境，对办公空间起到热缓冲的作用，在春秋过度季节，中庭是一个完全开敞空间，能促使办公空间内良好的自然通风；在冬季，中庭则是一个封闭的大暖房；它成为办公室间与外界空间的热缓冲空间，起到了保温节能的“温室作用”。

（二）中庭通风质量改善策略

为了丰富环境以及改善进入中庭的空气质量，可以在建筑的中庭内设计水池，夏日灼热的阳光使得水池中水分大量蒸发，水池就成了空气的一个加湿降温装置。而加湿降温的空气使得中庭的环境得到了改善。

（三）中庭的绿化

在中庭引入大面积的绿化，其中在中庭中设置高大乔木、草坪及低矮植物。绿化植物的设置丰富了室内景观，使人更贴近自然。

绿化植物又能吸附空气中的粉尘、净化空气、提高空气质量，可以调整空间的温度及湿度。

（四）补充冷气调节中庭温度

由于中庭是介于室内室外的空间，其环境受室外的影响非常大，在室外环境炎热的情况下，考虑采取补充冷气的方案，将周围办公室空调排风携带的冷量经过全热交换回收，预冷室外新风送至中庭，虽然多余冷量非常有限，还不足以使得中庭内的空间全部达到舒适温度，但这种不增加额外的能耗的送冷还是在人体活动空间创造了最大限度的舒适度。

（五）太阳能集热器

太阳能集热器大多数是放在屋面上的，但也有与墙体或窗户合二为一的，如窗式集热器。它是一种将窗户与集热器结合起来的设备。它采用高

强度透明玻璃制成密封盒子，冬天当其受到阳光照射时，其内部温度可达30~70℃。热量可直接释放到室内或通过管道传至以卵石为主要材料的贮热室，夜晚时再释放出来。如果以这种窗式集热器取代普通窗户，至少可节约10%以上的采暖能源。

（六）自然通风

强化自然通风的有效方法之一是组织穿堂风，另一方法是设置通风管道，住宅中的通风管道可保证室内在静风或弱风条件下正常通风。

当前，许多住宅中的卫生间因有直接自然采光通风而取消了通

风道，这样就很容易使不良气味传至大厅或居室，使空气质量下降。因此，应当在卫生间中设带有控制阀的通风道以保证其维持经常性的负压。过去，室内自然通风的实现或依赖于门窗洞开或因门窗密闭性差而出现大量渗透风，在冬季浪费了大量能源。通风管道使室内自然通风量得以控制。目前，一些发达国家的做法是在外墙或外窗设小型通风道，每个房间有气流控制阀，冬天室外新鲜空气经过通风道在地下室升温后进入室内。这样就可以在冬季保证门窗气密性的情况下保持室内自然通风，新鲜空气经过居室后从厨房或卫生间的通风道或阁楼中排出。

（七）天然采光（日光）

设计中加强自然采光可以节约能耗。可以利用光的反射原理在窗户上及室内设置反光镜面或棱境。这样不仅可以延长自然采光的时间，还可以

改善室内光舒适性。在一般日照情况下，窗户只能为距窗不超过3m 的范围内提供符合标准的光照，这样进深稍大的区域就必须辅以人工照明。加

设反光设施后天然光可均匀的覆盖进深达7m的区域，从而节约了能源。为了保证建筑上的自然采光、自然通风，立面上开窗面与实墙面之比应不小于50%。

(八）太阳能热水器与建筑一体化

太阳能以其清洁、储量巨大，成本低，无地域限制和能源质量高等众多优点成为可再生能源利用的首选资源。特别在多层建筑

中，太阳能热水器的应用更是得到了空前的发展。严寒地区的日照同样能够满足太阳能热水器的日照要求。

目前在多层建筑上太阳能热水器最为普及的安装方法是安装在屋顶上。但是，它也存在着很多的缺陷，不仅严重影响了城市的景观，而且存在着许多安全隐患。只有太阳能热水器与建筑一体化后才能使太阳能热水器得到广泛应用。

太阳能热水器与建筑一体化就是将太阳能热水器与建筑充分结合并实现整体外观的和谐统一。建筑的使用功能与太阳能热水器的利用有机的结合在一起，形成多功能的建筑构件，巧妙高效地利用空间，使建筑可利用太阳能的部分——向阳面得以充分利用；同步规划设计，同步施工安装，节省太阳能热水系统的安装成本和建筑成本，一次安装到位，避免后期施工对用户生活造成的不便以及对建筑结构的损害；综合考虑建筑结构和太阳能设备协调和谐，构造合理，使太阳能热水系统和建筑融合为一体，不影响建筑的外观。在外观上可达到和谐统一，易于形成良好的建筑艺术形象。

（八）冬季蓄冰

为充分利用严寒地区冬季天然的冰雪资源，采用冬季蓄存冰雪，夏季冰雪融化将所蓄存冷量释放，作为夏季空调冷源使用，由于严寒地区气候特点是夏季空调时间短，所需总冷量较少，而调整蓄存冰雪的容量可使蓄存冷量提供全部或部分夏季空调冷量，既可减少设备初投资又能降低运行费用。与传统的蓄冰技术所不同的是制冰方法，传统制冰方法需要消耗大量电能或其他燃料能源，而充分利