严寒地区民用建筑护结构节能设计探讨

摘要：我国建筑用能已超过全国能源消费总量的1/4，并将随着人民生活水平的提高逐步增加到1/3以上。严寒地区,冬季气候严寒漫长,夏季凉爽短促,建筑采暖能耗巨大。建筑节能的主要目的是减少建筑耗能，节约能源和保护环境，提高建筑中的能源再利用。建筑节能以不影响人的舒适度为前提。本文对严寒地区建筑护结构的节能设计分析探讨。

关键词：严寒地区；民用建筑；护；节能设计

中途分类号：TU24文献标识码：A

严寒地区是指日平均温度≤5℃的天数每年≥145天，最冷月平均温度≤-10℃的地区，主要分布在我国东北和西北地区。民用建筑是供人门居住和进行公共活动的建筑。建筑护结构主要包括门窗、外墙、屋面等，是节能建筑的重要组成部分，它们相互影响又互相制约。以下就是对建筑护结构的门窗、外墙、屋面、地面等方面节能设计进行简要阐述。

一，墙体设计：

墙体是建筑护结构的主体。使用能源在建筑围护结构中，是所占比重最大的。严寒地区主要考虑冬季的防寒保温，建筑围护结构的传热系数对建筑的采暖能耗影响很大。根据《民用建筑节能设计标准”JGJ26 - 2010》和《公共建筑节能设计标准 GB50189-2005》规定外墙材料的传热系数不得大于0.5 W／m2·K。新疆地区原有建筑墙体主要采用的是粘土实心砖，粘土实心砖传热系数比规范要求高许多，如要满足室内舒适度的要求势必加大电、暖负荷或加厚墙体。这是对能源和土地资源极大的浪费。近几年国家及当地政府出台了一些建设文件，要求限制使用粘土实心砖，采用多孔砖和新型节能墙体材料，增加外墙保温系统等措施。

目前使用的承重多孔砖，砖的孔隙度增加对保温起到了一定的作用，但由于建筑的砖墙，在施工过程中砂浆空隙容易堵塞，这很难保证保温效果。因此对于民用建筑的外墙不但需改进外墙面的保温设计，还要开发新型墙体材料，以满足市场的需求。

为了改善墙体导热性能，现开发研制了多种墙体材料，主要有以下几种：（1）承重空心砌块。它由混凝土和多孔材料制成，具有强度高，承重，保温，节能，导热系数低保温性能好等特点（2）加气混凝土墙。加气混凝土制品的粉煤灰加气和充气两种，块，条板，这些产品本身具有较低的导热性和良好的散热性能，是可发展的一种新型墙体。（3）夹芯复合外墙。墙壁分为承重和保护部分，中间留出20-50毫米的间隙，充满松动或批量无机保温材料，如炉渣，膨胀珍珠岩，也有不要填充材料的空气层。此外，其他类型的还有：粘土多孔内外墙保温，外保温复合墙体， EP保温饰面墙等。所有的保温材料主要有：岩棉，玻璃棉毡，聚苯乙烯泡沫塑料，水泥珍珠岩板等等。保温的方法一般有以下几种：（1）复合材料在承重墙外，使壁的主要部分或屋顶的收到保护，大大减少了热应力释放，提高结构的耐久性。此种方法施工简便，应用比较广泛（2）中间保温层：保温层在砖墙中间部位，可以达到良好的保温效果。（3）内保温：保温材料在墙体内侧，该方法很简单。

使用上述方法后，可以达到更好的节能效果。短期成本虽然比普通墙体高，但是可以在较短时间内用节省出的能量消耗费用收回，具有长期经济效益。

二，门窗设计：

建筑门窗占建筑墙体的30%～50%，门窗的热能消耗大致占总的热能消耗量的20%，是建筑节能的重要环节。为此在严寒地区做好门窗的节能保温尤为重要。门窗的节能设计包括以下内容：

1.增大门窗的热阻，达到降低传热量的目的：

门窗的热阻要注意两个部分：窗框和门窗玻璃。严寒地区冬季气温较低，室内外温差较大，门窗在框与洞孔相交的地方易产生冷热桥现象。这就要求门窗框和洞孔周围需密实保温；严寒地区门窗框应选用强度高、导热系数低、耐候性强材料，例如玻璃纤维增强塑料型材，这样不但能够减少热桥部位的传热损失，还能消除冷凝水；因为民用建筑玻璃层数较少，玻璃内侧和外侧温差较大，容易形成结露，因此采用双层玻璃的窗户可以加大热阻。

2.控制窗户开启的面积：

窗户和墙体的面积比例，应符合《民用建筑节能设计标准”JGJ26 - 2010》和《公共建筑节能设计标准 GB50189-2005》的窗墙面积比的要求。严寒地区在满足建筑采光、通风需求的前提下尽量加大南向的开窗面积，减小北向的开窗面积，但窗墙面积比均不应大于0.7。由于我国严寒地区（新疆）与发达地区相比，民用建筑楼层较少且密度相对较大，所以并不存在建筑互相遮盖的现象。所以，适度增大南向的紫外线辐射，辐射量可以达到40%，这样就能起到节能保温的作用；到了晚间还可以添加保温窗帘。

3.提升门窗保温特性

建筑外窗应有良好的气密性能，以抵御夏季和冬季室外空气过多的向室内渗透，规范要求外窗的气密性不应低于4级。在选择门窗时应保证其质量，设置密封条，减少门窗的间隙，提升其气密性能。

4.设置门斗：

门斗就是建筑物出入口设置的分隔、挡风、抵御严寒的过渡建筑。《公共建筑节能设计标准》中规定严寒地区应设置门斗，避免冷风直接渗入造成屋内温度下降。在节能的同时，也提高门厅的热舒适度。

5.建筑构造：窗口外侧四周墙面,应涂抹保温材料;门、窗框与墙体之间的缝隙,应采用高效保温材料填充；门、窗框四周与抹灰层之间的缝隙,宜采用保温材料和嵌缝密封膏密封,避免不同材料界面出现裂缝, 影响门、窗的热能传递;采用全玻璃幕墙时,隔墙、楼板或梁与幕墙之间的缝隙, 应填堵保温材料，确保不透风。

三，屋面设计：

屋面的传热面积约占外表面积的20%，严寒地区的屋面设计主要需要考虑保温。屋面主要节能措施为:①采用坡屋顶;②加强屋面保温措施;③根据需要设置保温隔热屋面等节能技术措施，以满足能源需求。

屋面保温主要的是保温材料的选取。屋面保温材料采用传热系数较低的保温材质例如膨胀珍珠岩的热能传导系数比传统炉渣等保温材质低很多。在厚度一样的情况下，热阻提高3倍以上。目前有效的热绝缘材料如挤塑聚苯乙烯隔热保温板、水泥聚苯板、酚醛保温板等材料已广泛应用于屋面，特别是酚醛保温板因具有燃烧性能等级为A级被用于防火等级要求较高的建筑上。这些新型保温材料，具有闭孔结构，使得材料的吸水率和水蒸气渗透速率非常小，抗压强度，保温性能极佳，符合建筑节能技术的发展方向。

四地面设计：

严寒地区的民用建筑的地面其消耗热能占总消耗量较低。一般不做保温措施措。但节能设计计算软件计算时考虑地面的节能，因此建议用当地材料设计，成本增加的也不多，而且有一定的节能成效。地面的节能设计比较简单，在地面铺焦（炉）渣、碎石等保温材料，是比较节约成本的方法。特别是在沿外部墙体内侧周围大约1m的距离里，地热流失最大。因此可以在外墙内侧一定的距离内，铺上约200mm厚的干焦（炉）渣等可有效防止室内热量流失。

结束语：

建筑节能的前提是解决能源和环保问题，建筑节能是可持续发展建筑的一个最普遍最明显的特征。总之，在对严寒地区民用建筑护结构进行节能设计时必须因地制宜，充分利用当地材料，并改良部分传统材料。积极采用新材料、新技术、新工艺，确保严寒地区的建筑为使用者提供更加舒适的生活、生产环境。

参考文献：

[1] 《民用建筑节能设计标准”JGJ26 - 2010》 北京：中国建筑工业出版社出版，2005

[2] 公共建筑节能设计标准 GB50189-2005》北京：中国建筑工业出版社出版，2005