北方寒冷地区保障房住宅的节能设计与探讨

摘要：随着经济的发展和科技生产的进步，环境污染问题、能源问题和全球性气候变暖等问题引起了世界范围的关注，各国纷纷投入人力物力进行这方面的研究，寻找解决全球能源消耗过大的对策。无论是在发达国家还是发展中国家，建筑能源消耗占各国总能源消耗中的比例比较大。建筑行业有着能源消耗量大，资源负担重、环境负面影响比较明显突出的特点，无论是在建筑过程中还是后期使用的过程中，都会消耗大量的环境资源，增加环境的负担，所以人们普遍认识到需要为建筑能源消耗寻找一条可持续发展之路。对于北方寒冷地区来说，由于气候的差异，其冬季采暖和夏季降温的能耗都非常大，因此低能耗、低技术、低投资、高舒适度等特点将成为适应我国寒冷地区现行经济条件下绿色住宅降低能耗的主要设计策略。本文作者根据对北方气候的分析，探讨了如何对北方寒冷地区住宅进行节能设计，希望和同行交流。

关键词：寒冷地区；住宅；节能设计

引言

寒冷地区绿色生态策略控制要点寒冷地区作为我国5个气候分区之一，有别于严寒地区、夏热冬冷地区、温和地区和夏热冬暖地区，有着其自身明显的气候属性。其最重要的属性就是冬季寒冷，需要采暖这一点和严寒地区相似，采暖成为最大比例的能耗，因此寒冷地区应用绿色生态策略首要控制的就是节约采暖能耗。但由于寒冷程度低于严寒地区，采暖期度日数明显低于严寒地区，因此各项节能措施控制要求标准略低于严寒地区。寒冷地区的子分区寒冷（B）区，空调度日数（CDD26）大于90，也需要兼顾夏季的降温以消除部分时段的炎热感，又有别于夏热冬暖地区和夏热冬冷地区夏季长时间的高湿度炎热，因此其主导的绿色生态策略在实施主导性和具体细则方面会有不同。

1保障房住宅节能设计的分类

无论是人体还是建筑而言如果空气中水汽含量过高，潮湿的环境会产生霉菌，从而影响人的健康和生活的建筑环境。其次，大气的湿度会让建筑材料腐化，减少使用寿命，甚至会引起材料的化学反应，产生对于人体有害的物质。降水是影响湿度的主要因素，地表环境的水源大部分是通过降水进行循环和流动的。例如潮湿的地区降水量多，会让一些建筑漏水产生潮湿结露的问题，需要加装屋面排水系统，墙体也要以防潮为主，缺点是会降低房屋的保温效能，同时一定要选择防水的材料，以免在长期的雨水作用下会产生变形甚至裂缝，影响建筑的寿命。在我国的寒冷地区降水较少，建筑多设计为厚重的防寒墙体，防水程度较差，由于大部分降水都持续在夏季，冬季主要以降雪为主，时间较长，因此需要房屋抵御寒风和冰雪的侵袭，以保证冬季室内的防寒性能。想要在寒风中保持室内环境的温暖和节能，就需要建筑在换气方面进行优化设计，将风向以及风速等问题都考虑进去，来保证建筑的舒适化。

1.1寒地适应气候的建筑形态设计

在我国寒冷地区，最主要的目标便是取暖，充分利用长时间的日照资源在有效节能的前提下保证室内的温度。同时，阳光的作用不只是热能量的传递那么简单，更有益的是阳光内的紫外线可以有效的杀死空气中的大多数细菌，保证建筑内部的洁净。因此，在我国寒带地区，就需要保证在能够获得太阳光照射时不会遮挡其他的建筑，这就需要建筑的布局要适应寒地的气候，例如建筑的主要功能区面向南向，并将窗户面积开的大些，尽可能争取光照，而北向则尽量安排建筑的次要功能区，并尽量少开窗户。常见的建筑排列方式是行列式排放，所有建筑统一朝向阳光，建筑之间要保持合理的间距，保证底层也能长时间的照射到阳光，这种方式可以最大限度的利用阳光的热效应，维持室内的温度和光亮，保证温度的同时实现有效的节能。

1.2平面节能设计

住宅平面设计采用“温度分区法”进行平面布置。把对热环境质量要求不高的房间布置于朝向较差的区域内，如厨房、厕所、走道等附属用房；把舒适性要求高的房间布置于南向朝向较好区域，如起居室和卧室等。在对温度有较高要求的空间，结合使用情况设置过渡区域，如：阳光间、门斗等，可以很好的减少外墙的散热，降低室内冷风渗透量。住宅的夏季降温则主要依靠建筑本身的自然通风，住宅的自然通风方式主要是风压、热压和混合通风。设计时需注意门窗相对位置与主导风向之间的关系，以便在住宅周围形成较好的风压条件，当风压作用不能达到自然通风要求时，便需要借助热压通风手段，在平面中合理设置中庭，利用烟囱效应实现通风换气。

1.3立面节能设计

住宅立面的节能设计首先需确定合适的窗墙比。最佳窗墙比不但能较好的充分利用太阳能，同时也会影响住宅的室内采光、通风、立面效果等。合理利用当地太阳高度角，针对冬夏不同角度，合理设计阳台尺寸、窗户大小、遮阳构件形式及角度，以确保阳光在冬季可以更多的进入室内降低采暖能耗，而在夏季大部分在拥有良好采光的同时将大部分阳光反射走降低制冷能耗，从而满足节能的要求。阳台、外墙、屋顶及地面等围护结构的构造节点往往容易产生热桥，导致住宅能耗提高。通过封闭阳台，设立阳光间间接利用太阳能采暖外，透明保温系统结合可调节空气导流系统或可调节热水导流系统也可提高围护结构的热工性能，从而降低住宅冬季采暖能耗。屋顶是建筑同外界进行热量交换的主要通道之一，由于其直接接触室外环境并且受到日晒等环境的影响，是室内损失能量的重要部位。对于室内节能就需要对室内的微环境稳定进行保持，而需要采取的措施主要是，在屋顶设置保温层，根据外界环境的差异可以设置保温用的隔热屋顶。主要办法有蓄水、栽种植物以及架空等。屋顶既可以美化建筑同时也可以提高降低住宅夏季制冷能耗。

1.4剖面节能设计

进行剖面节能设计是为了更好的配合平面设计组织自然通风。中庭、楼梯间、竖向通风（排烟）风道等具有类似烟囱特征：即从底部到顶部具有通畅的流通空间的住宅中，空气（包括烟气）靠密度差的作用，沿着通道很快进行扩散或排出住宅。在排风口位置设置高效热回收装置，合理回收空气余热，降低冬季采暖能耗；夏季可利用余热加热生活用水。在条件允许情况下设置地下室，根据地下室功能确定其是否需要采暖。

1.5楼板节能的设计和建筑外围墙体的节能设计

对楼板的利用主要是楼板结构的中空结构的利用。可以通过预埋循环水管的方式进行室内能耗的降低。比如，楼板的中空孔中设置有循环水管，则可以再夏季循环冷水，在冬季循环热水以此调节室内温度。墙体是建筑室内与外部空间接触面积很大，容易造成室内能量损失的部位。墙体的节能设计，除了适应不同地区的气候条件，正常做好墙体保温、防潮、隔热等措施以外，还应体现在改善微气候环境条件的特殊构造上，寒冷地区的夹心墙体设计、被动式太阳房中各种蓄热墙体（如水墙）设计以及国外较采用的导风墙体设计。

2绿色生态策略的设计原则

2.1目标性原则

保障性住房采取绿色生态设计策略，其目的性非常明确，就是通过适用绿色技术的系统性应用，达到既定的总体绿色目标，在节地、节能、节水、节材和环保生态等分享指标方面满足绿色星级要求，并且为在后期运营中能继续取得绿色节能收益打好基础。

2.2平衡性原则

作为安居工程，寒冷地区保障性住房就是要营造出舒适健康的居住环境，而绿色生态策略的实施，则是要在满足舒适度要求基础上兼顾能效最优化，即低能耗和高舒适的平衡。也就是通过绿色实践达到低能耗水平的同时，尽可能满足典型室内舒适度的要求。提高室内热舒适度标准，改善室内热环境，既有建筑的室内舒适度，还应符合人体的热舒适标准。见表1。

表1保障性住房低能耗水平和典型室内舒适度具体要求

2.3实效性原则

保障性住房绿色生态策略，要注意其绿色实效性。即适当控制成本的前提下，充分利用被动式设计策略，达到预期的绿色节能效果。合理选用建筑节能材料也是全面实现建筑节能的一个重要方面。

最终的实效性检测，可以通过建筑性能化评价对于保障性住房交付使用后每一个阶段进行反馈和评价，从而贯穿整个全生命周期来看待项目绿色收益。

2.4适宜性原则

选择适宜的节能技术，适合当地的气候条件、经济发展水平、当地资源条件、改造对象本体的基础条件；在节能改造过程中，应尊重周边场地的生态环境，考虑风环境、日照等因素的影响。积极利用可再生资源，减少对不可再生资源的依赖。应尽量选用生态的建筑材料，充分对旧材料和本地材料进行再生利用。建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。一方面，随着科技的发展，大量的新型高效材料会不断被研制出来并应用到建筑设计中去，更好地起到了节能作用。新型隔热玻璃和框体材料在建筑外门窗中的应用，起到了更好的隔热降耗效果。

2.5安全性原则

建筑在改造过程中需保证施工的安全性，在今后的使用过程中，应确保建筑结构的安全性及防火疏散的安全性，选择的节能技术尽量减少建筑荷载，保证建筑结构的安全性。选用防火性能好的材料。

3加强围护结构热工性能

不同于南方不采暖地区，寒冷地区最大的能耗在冬季采暖用能，因此增强围护结构热工性能，守住自身内部的热量，避免大量流失，对于建筑物来说至关重要。寒冷地区围护结构主要考量体型系数限值、窗墙面积比限值、屋面传热系数限值、外墙传热系数限值、外窗传热系数限值、周围地面传热系数限值等，通过构造措施消除热桥隐患，提高建筑物整体保温性能，减少供热能耗，达到绿色节能的目标。

4结语

随着生活水平的提高，建筑能耗将进一步增加。我国北方片寒保温隔热性能很差，所以要想做到节能，首先就要从建筑的平面布局做起。建筑节能节约能源，能够降低采暖和空调的费用，节约土地、保护环境，是利国利民的大措施，应引起每个优秀的设计师的重视。

参考文献：

[1]刘洋.秦皇岛“在水一方”被动式房屋示范项目研究与实践[J].建设科技，2012（09）

[2]张辉.被动式节能建筑设计的探讨[J].科技风，2010（08）

[3]姜曙光，于新春.寒区农宅的节能设计与环保[J].工业建筑，2005（35）

推荐访问:寒冷 节能 住宅 探讨 保障