严寒地区的建筑节能设计探讨

摘要： 在当前城市能源短缺，用地资源日趋紧张和整个社会提倡绿色节能，低碳减排的大环境下，建筑业以其庞大的能源消耗首当其冲，成为绿色节能的重要目标。近年来，我国各地也都提出了相关的节能法规并借鉴国外先进的节能技术与政策而求得走出一条适合我们自己国情的建筑节能之路。那么东北严寒地区由于其较为极端的地理气候条件，本身的冬季室内采暖就要消耗掉大量的能源，还有城市建筑的大量建设所消耗掉的巨大的原材料都使得建筑节能，降低能源消耗迫在眉睫。那么本文从严寒地区的区位条件出发，由气候，地质，节能政策等实际影响因素出发，通过节能理论分析总结事宜地区节能设计的策略，进而期望对于严寒地区的节能设计有所启示与帮助。

关键词：严寒地区、节能、设计策略

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

前言

建筑节能在城市能源短缺，用地资源日趋紧张和城市经济快速发展的的大背景下已经显得愈发重要。目前发达国家的能耗一般在总能耗的1/3左右。随着我国城市化程度的不断提高、第三产业占GDP比例的而加大以及制造业结构的调整，建筑能耗的比例将继续提高，最终接近发达国家目前的水平。根据近三十年的调查研究和实践，目前普遍认为建筑节能是各种节能途径中潜力最大，最为直接有效的方式，是缓解能源紧张解决社会经济发展与能源供应不足这对矛盾的最有效措施之一。

一严寒地区建筑节能现状与相关节能政策

1.1 严寒地区气候条件、地质及建筑能耗现状

1.1.1气候条件

那么根据建筑热工气候分区，其所说的严寒地区即为最冷月平均温度低于或等于-10℃，日平均温度低于或等于5℃的天数多余或等于145天。同时还更加细分了严寒地区A区与严寒地区B区。其中属于严寒地区A区的代表城市有海伦、博克图、伊春、呼玛、海拉尔、满洲里、安达、齐齐哈尔、富锦、哈尔滨、牡丹江、克拉玛依、佳木斯。属于严寒地区B区的代表城市有长春、乌鲁木齐、延吉、通辽、通化、四平、呼和浩特、抚顺、大柴旦、沈阳、大同、本溪、阜新、哈密、鞍山、张家口、酒泉、伊宁、吐鲁番、西宁、银川、丹东[1]。那么本文所研究的范围即为东北三省所处的严寒地区，具有冬季较长且寒冷干燥，气温年差别较大，日照较丰富；春、秋季短促，气温变化剧烈；春季雨雪较稀少，多风沙天气，夏秋多雷雨和冰雹的气候特点。

1.1.2建筑能耗现状

在我国严寒地区，最大的能耗依旧是冬季城镇采暖，另外还有在春秋季过渡时候由于尚未近如采暖季或供暖刚刚结束，但较低的气温依旧要持续一段时间。进而采暖能耗转移到大量电能设备的使用[2]。在夏季，则以空调消耗为主。东北地区的建筑规模快速扩大，但从当前常用建筑围护结构热工性能来看，能达到国家要求的节能标准的建筑比例很少的，屋面保温隔热和窗户的传热系数也不能满足建筑节能设计标准的要求。在建筑保温状况上，与气候条件相近的发达国家相比差距甚远。

1.2 相关节能政策

相对于在满足国家统一的的建筑节能相关法律法规的前提下，各个地方所提出的本地区的节能设计标准能够更加的适应自己本区域的实际情况与现实条件，也能够更加的得到贯彻与执行。1986 年，建设部发了《民用建筑节能标准(采暖居住建筑部分)》（JGJ26-86），这是我国颁布的第一个建筑节能设计标准， 2001 年，《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2001）试颁布并于当年 10 月 1 日起实施。2005 年，《公共建筑节能标准》（GB50189-2005）颁布实施，这是我国最新出台的关于公共建筑节能的标准，标志着我国的建筑节能工作已经从居住建筑领域拓展到能源消耗更大的公共建筑领域。

二 相关节能理论

2.1 主动式节能设计

主动式设计是指利用集热器、蓄热器以及管道、风机、水泵等设备“主动”的收集、储存和输配太阳能。该方式调节比较方便、灵活，人处于主动地位。主动式节能设计包括以下几种:太阳能光电系统、太阳能热水系统、机械通风系统、地源热泵系统等等。

2.2 被动式节能设计

被动式设计的概念起初来源于建筑的太阳能利用。1920年前后美国最先出现了太阳能建筑一词，主要是指通过某种设备像太阳索取能源已达到节能的目的，具体来说就是指在建筑方案设计过程中，根据建设地所在区域的气候特征，遵循建筑环境控制技术基本原理，综合建筑功能、形态等需要，合理组织和处理各建筑元素，使建筑物具有较强的气候适应和气候调节能力。

三 相关设计策略分析

3.1 总平面选址

在建筑设计的最初选址阶段，首先要保证采光充足，建筑的基地应选择在向阳的平地或者上坡上以争取最多的日照。建筑的位置要有效地避免西北寒风，以降低建筑围护结构的热能渗透损失。同时在规划方面要尽量使得未来建筑的向阳方向没有固定的遮挡，任何无法改变的“固定遮阳”都会令未来建筑增加采暖负荷[3]。

3.2 建筑平面布局规划

对于一些大跨度的建筑，如体育建筑和观演建筑对于自然采光的要求不是很高，基本都是靠自身灯光来照明，甚至于完全封闭拒绝自然采光，那么其平面布置时就可选择一些自然光不是很好的基地。现阶段的较大空间的建筑都有其自身的冷热源，如空调系统和热泵等设备，由于其功能限制，房间并不是总是在使用当中[4]。那么在使用规划时候就要充分考虑到房间的使用期与空置期之间的不同时间段的转换，尽量减少不必要的热损失与浪费。

那么对于如学校、办公、旅馆的建筑，其对于光环境要求较高，就要充分考虑其基地朝向。再之其人流密集度也是考虑建筑布局的方面，空调，采暖等设备的使用更加频繁，那么在人员集中时期，热转换量相对分散时也是较大的。那么在走廊、办公室、库房等等辅助空间就可以形成一个良好的过渡缓冲空间。

3.3 建筑体形控制

建筑体形控制一直是存在于节能的需要与追求建筑美观和性格之间的问题。设计师要得到构思中理想的建筑形象，也就会造成体形的各种变异变化，也势必带来建筑能耗负荷的增加。建筑体型与气流的关系也会影响到建筑热环境以及自然通风的实现。建筑物的迎风面为正压区，背风面为负压区。建筑周围的气流状况会因建筑物的形状、高度、独立单元或建筑群体[5]，以及建筑群从高层建筑与低层建筑排列方式，是否是迎风面，背风面的不同而异。

3.4建筑护结构

维护结构作为建筑最基本的节能手段，也是一直在被提起与进行各类先进技术的尝试。其包括墙体节能，门窗节能与屋面节能几方面。北方严寒地区在冬季虽然是由集中供热的但是其采暖期是从 10 月末开始到次年的 4 月中旬，但在没有供暖的初春和深秋室内的温度是很低的[6]。通过采用合理的外墙保温技术就可以让建筑在这一时段达到舒适节能的效果。

参考文献:

[1] 中国建筑科学研究院等．GB50189-2005 公共建筑节能设计标准．中国建筑工业出版社，2005

[2] 涂逢祥, 王庆一. 建筑节能研究报告——《中国能源综合发展战略与政策研究报告》 北京:中国建筑工业出版社,2004.

[3] 白胜芳．我国既有建筑的节能改造分析．新型建筑材料．2002，(4)

[4] 李元哲．被动式太阳房热工设计手册．北京：清华大学出版社，1993

[5] 美国公共工程技术公司．美国绿色建筑协会编著，王长庆等．绿色建筑技术手册：设计建造运行．北京：中国建筑工业出版社，1999

[6] 中华人民共和国建设部科学技术司智能与绿色建筑文集编委会．智能与绿色建筑文集．首届国际智能与绿色建筑技术研讨会．北京：中国建筑工业出版社，2005