1、论寒冷地区居住建筑节能设计特点摘要：随着人民生活水平的不断提高，对住宅的舒适度要求也越来越高， 寒冷地区居住建筑要达到冬暖夏凉又节能的效果，其设计要从建筑体型设计、建筑围护结构设计、门窗比等多种因素入手。 关键词：寒冷地区：居住建筑节能；设计特点 中图分类号： TE08 文献标识码： A 1 寒冷地区气候特征 寒冷地区冬季较长且寒冷干燥，四季分明，年较差及日较差都较大。年日平均气温低于或等于 5的日数占全年的 40.25%，年最高温度高于或等于 35的日数占全年的 22%，极端最高温度为 35 一 44，平原地区的极端最高温度大多可超过 40，年平均日较差为 7 一 14。 寒冷地区一般为干旱
2、少雨地区。年平均相对湿度为 50%70%，年雨日数为 60100 天，年降水量为 30010OOInln，年降雪日数为巧天以下。寒冷地区的太阳辐射较强。年太阳总辐射照度为 15019OW/mZ，年日照时数为 2000 一 2800 小时，年日照百分率为 40%一60%。较强的太阳辐射加剧了夏季高温的影响，并大大增强了地表的蒸发率，使得在不降雨的日子，空气的湿度迅速降低。 综合寒冷地区的气候特征:寒冷地区夏季的高温日数虽然没有冬季的寒冷日数时间长，但是夏季仍然存在高温对人的热舒适性的影响。由于年较差大，必然存在明显的过渡季节。由降水量及太阳辐射等因素的影响，寒冷地区相对来说比较干燥。 2 寒冷地
3、区居住建筑特征 如前所述，寒冷地区气候特征鲜明，其气候特征与严寒地区与夏热冬冷地区的气候既有共同点，又有明显差别。寒冷地区的建筑与严寒和夏热冬冷地区相比较，表现出相应的特征和不同要求。寒冷地区夏季热环境问题具有特殊性。寒冷地区属采暖地区，根据寒冷地区的气候条件，采暖季长达 4 个月，采暖用煤为最主要的能量消耗。建筑设计应首先满足冬季保温隔热的要求，建筑的热工设计应该符合该地区的热工设计要求及有关节能设计标准。因此，在寒冷地区夏季热环境的研究中，建筑的热工设计按满足冬季工况考虑，诸如体型系数、围护结构保温性、蓄热性、窗墙面积比等问题均由冬季工况确定。在此基础上进一步考虑如何改善夏季热环境状况及能
4、耗问题。 3 寒冷地区居住建筑节能设计特点 在创造了有利于居住建筑节能的室外环境后，建筑的单体设计就成为节能的关键阶段，它涉及到更广泛的技术领域。节能建筑中大量的技术措施与方法表现出的是单一的科技“信息”或“元件” ，设计的重点就是将众多的“信息”或“元件”作为环节与建筑有机组合。建筑节能设计的重点包括建筑体型设计、建筑围护结构设计、门窗比等多种因素。 4.1 建筑体型设计 体型设计是建筑艺术创作的重要部分，结合节能策略的建筑体型设计赋予建筑创作更多的理性，并为建筑创作带来灵感，而对建筑体型的节能控制则为建筑节能打好了一个坚实的基础。 建筑体型是一幢建筑物给人的第一直观印象。建筑师在选择建筑体
5、型时的出发点是多种多样的，或许是基地形状的限定，或许是建筑内部空间的直接外边表现，或许是处于某种寓意的象征，或许是多种目的综合的结果，由于决定因素的不同，建筑体型的形态千遍万化。其中以通过建筑体型设计达到节能目的是其中重要的一种，并成为许多建筑师设计构思的出发点，并产生了许多新颖别致，令人耳目一新的建筑产品。通过节能策略建筑体型设计的结合，从而实现了建筑技术与艺术的完美结合。通过基于节能构思的建筑形体设计，分别以如下两种目的为出发点: （1）基于采暖目的 以此目的的体型构思多从最大获取太阳能同时减少热损失的角度出发，尤其适用于寒冷地区的居住建筑。通常采取扩大受热面、整合体块，减少体型系数等方法
6、。 （2）基于夏凉目的 在建筑热工设计分区的设计标准中，寒冷地区要求部分地区应兼顾夏季防热， 住宅设计规范中多次提到寒冷地区的防热问题，如 5.2.3条:“寒冷地区、夏热冬冷地区和夏热冬暖地区的夏季炎热，住宅建筑朝西的房间室温很高” 。在寒冷地区，居住建筑内空调的使用率越来越高这也间接说明了夏季防热也应是寒冷地区居住建筑设计的一个重要部分。为了达到此目的，建筑师通常设计研究具有自遮阳效果或者有利于利用自然通风的形体。 4.2 室内外过渡空间的节能设计 在寒冷地区，要重视室内外过渡空间的保温，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一中间层次，这一中间层次好像热闸一样阻止外
7、冷风的直接渗透，减少外墙、外窗的热损失。处于室内与室外之间如楼梯间、坡屋顶下空间、地下室、阳台等空间称之为过渡空间、做好这些空间的保温、使它们成为一个温度阻尼区，从而有效地阻止室外冷气对室内的直接渗透，减少外墙、屋面和地板的热损失。具体措施如下: 楼梯间:该部位的隔墙传热耗热量约占采暖住宅建筑总耗热量的 10%，因此不可忽视楼梯间的保温。具体措施加下:选用保温性能好的门窗，把开敞式楼梯间改为封闭式:北向单元出入口设门斗，避免冬季西北风灌入;对屋顶上人孔做密封处理。使其不能形成通风道，致使热能从楼梯间顶部抽出。 坡屋顶下部空间:坡屋顶除了防渗外，其保温和外观等功能均比平屋面要好。屋顶通风窗尽量不
8、设，如设应在冬季能关闭且采取密闭措施，使屋顶下部的空间形成一个封闭的保温空间。 阳台:封闭北阳台，并做好栏板的保温措施，减小冬季西北风对室内的直接渗透:适当减少南阳台及其外伸长度，以免影响对下一户的冬季日照的遮挡。 地下室:住宅楼设地下室己成为一种趋势，它不仅改善了底层住户的居住条件，而且为住户提供了储藏空间。地下室一般不设暖气，因此除了必须对一层地板采取保温措施外，还应提高地下室窗的保温和密闭性能，在楼梯口处设保温门，阻止地下室中的冷空气渗入到楼梯间。 4.3 围护结构节能设计 建筑物围护结构包括:外墙、门窗、屋顶、地面。室内热量就是通过这些部位和不采暖楼梯间散发到室外，各部位的散热量分别是
9、:外墙占2528%，门窗散热 2528%，门窗渗透 2325%，屋顶 8.1%，楼梯间隔墙 1 既，地面 3%。可见外围护结构的保温直接影响到建筑的耗能水平，保温越好，建筑的能耗就越低，建筑就越节能我国从开展建筑节能工作以来，在减少建筑围护结构传热系数上做了很多工作，也先后出台了若干规范和设计手册，每次都有相对提高。在寒冷地区，居住建筑冬季要充分利用太阳能，夏季要避免太阳辐射的影响。这种矛盾具体表现在对围护结构性能的选择上。在冬季太阳能利用方面.我们应尽量保证窗户为“净得热” 。这里的“净得热”并非指窗户单纯的得热大于失热，而是建立在与墙体比较的基础上。也就是说，有一片墙，如果采用实体墙，它的
10、失热为 A，而采用了窗户后的净失热(因温差传热而失去的热量与获得的太阳辐射得热之差)为 B。如果 B 在夏季太阳辐射控制方面，我们一方面要尽量避免太阳辐射直接进入室内，另一方面还要尽量减弱太阳辐射间接的影响。太阳辐射热的间接影响主要指太阳辐射通过围护结构实体部分传入室内的热量。它与窗户的性能没有关系。太阳辐射间接影响所产生的制冷能耗要普遍高于室内外气温差所产生的能耗。因此，在夏季除须避免太阳辐射的直接影响外，还应采取有效措施来降低太阳辐射的间接影响，这些都需要通过对围护结构的节能设计来实现。围护结构节能指通过改善建筑物围护结构的热工性能，达到夏季隔绝室外热量进入室内，冬季防止室内热量泄出室外，使建筑物室内温度尽可能接近舒适温度，以减少通过辅助设备(如采暖、制冷设备)来达到合理舒适室温的负荷，最终达到节能的目的。 参考文献： 1陈华.寒冷地区住宅建筑采暖节能综合设计与分析.硕士学位论文.天津:天津大学，2004 2王兵.寒冷地区小城镇住宅节能设计策略研究:硕士学位论文.天津:天津大学 3柳孝图.夏热冬冷地区住宅热环境设计研究.建筑节能，2000
