严寒地区民用建筑的节能设计

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【摘 要】随着时代的发展和社会经济的进步,我国民用建筑数量越来越多,民用建筑在基本建设投资中,有着最广的涉及面和最大的比重,并且建筑用能量也越来越大,占据到四分之一,甚至是三分之一的全国能源消耗.为了使民用建筑的热工指标能够适应于当地气候,最大限度的节约能源,就需要重视民用建筑的节能设计工作；本文简要分析了严寒地区民用建筑的节能设计,希望可以提供一些有价值的参考意见.

【关 键 词】严寒地区；民用建筑；节能设计

1.严寒地区的概念

依据我国民用建筑的相关设计规范和热工设计分区,就可以得知最冷月平均温度在零下十度以下为严寒地区的主要分区指标,日平均温度有145天以上都在5摄氏度以下为辅助分区指标,在民用建筑设计时,夏季防热一般是不需要考虑的,但是必须要满足冬季的保温要求.

2.民用建筑节能的影响因素和应对措施

民用建筑不仅仅指的是居住建筑,公共建筑也属于这个范畴.

建筑物的朝向：一般情况下,在避风的地段建造建筑物,并且尽量向阳,那么朝南北向最佳,接近南北向也行,保证冬季主导风向不会吹到建筑内的主要房间,这样建筑主要房间内就不会渗透过多的冷风,日照量也会多一点,同时,设计时,还需要充分结合国家民用建筑日照标准的间距系数要求来进行.

建筑物的体型系数：建筑物的体型系数指的是建筑物的外表面积和其所包围的体积之比.要知道,严寒地区建筑采暖能耗的大小会直接受到建筑体形大小的变化,建筑物外表面积和体形系数呈正比的关系,越小的体型系数,采暖能耗就可以得到更大程度的降低.那么,在严寒地区设计建筑物时,就需要尽量简洁的体形,这样外表面积可以得到大大的减少,保证建筑外表上没有存在很多的凹凸.根据相关的调查可以发现,单元式多层住宅在我国应用的比较普遍,因为体型系数越大,就会有越大的采暖能耗,因此,在民用建筑设计方面,就需要适当的限制体型系数.一般来说,严寒地区的居住建筑,它的体型系数应该保证不大于0.30,如果体型系数在0.30以上,那么就需要对屋顶和外墙的保温进行强化；在严寒地区的公共建筑方面,应该控制其体型系数在0.40以内.

建筑物的窗墙面积比：建筑物的窗墙面积比指的是每一个朝向外墙面上的窗、阳台门、幕墙的透明部分的总面积与所在朝向建筑的外墙面总面积的比值.要对多方面的因素进行综合考虑,然后才能确定窗墙面积比.其中,冬夏季日照情况、季风影响、室内采光、室外空气温度等因素比较的重要.一般说来,相对于外墙来讲,普通窗户没有那么好的保温隔热性能,并且,窗墙面积比和采暖与空调的能耗呈正比的关系,也就是说窗墙面积比越小,采暖和空调能耗就越小.因此,就需要对窗墙面积比进行限制,从而实现建筑能耗降低的目的.

建筑物外门窗的气密性：要控制建筑物外部窗户的面积,对窗户缝隙长度进行减少,密闭措施也是必不可少的.近些年来,市场上出现了大量的节能门窗,目的是为了对居住环境进行改善,满足保温节能的需求,这样就可以大大的提高气密性能.公共建筑一般有着较好的室内热环境条件,对于外窗的气密性能有着较高的要求,这样才能够保证建筑的节能,保证室内不会渗透进过多的室外空气.要想进一步减少热损失,最大限度的外移外门窗,这样窗框四周的热桥面积就可以得到大大的减少；要采用高效保温材料来填堵外门和外窗框靠墙体位置,普通的水泥砂浆是没有效果的；可以采用保温材料以及嵌缝密封膏来密封窗框四周与抹灰层之间的缝隙,避免窗户的热工性能受到不同材料界面开裂的影响.

建筑物要严格依据相关的规定来选择合适的窗户气密性等级,一般来讲,如果居住建筑在6层以下,那么就需要在水平以上；对于7层以上,30层以下的公共建筑,则需要保证在4级以上；如果建筑物的窗户被密封条封闭,那么就需要设置一些换气装置.

建筑物外门的冷风渗透：如果建筑是公共建筑,那么就需要频繁的开启它的外门,在严寒地区的冬季,就会导致室内进入大量的冷空气,因此,就需要将一些必要的避风措施设置在公共建筑的出入口,比如门斗、热风幕等等,这样既可以实现节能,又可以实现门厅热舒适性提高的目的.一般情况下,不将采暖措施应用于居住建筑的楼梯间,并且通常也没有将门斗设置在入口处.通过相关的计算可以得知,在一栋多层住宅中,采暖的楼梯间,要远远小于不采暖楼梯间的耗热量,通常情况下,这个数值在百分之五左右.因此,不应该将开敞式楼梯设置在严寒地区的居住建筑中.

建筑维护结构中的热桥：通常情况下,都需要将混凝土圈梁和抗震柱设置在建筑外墙,这是为了满足建筑抗震规范的相关要求,这些部位在构造方面和主体部位有着较大的差异,那么就会形成热桥,导致热流的密集损失.热桥部位保温功能比较的薄弱,有着十分密集的热流,并且有着特别低的内表面温度,这样就会在很大程度上增加房间热损失,并且,还会有不同程度的结露、长霉现象存在于这些部位,对于使用性能以及耐久性也有着特别大的影响.因此,就需要保温验算热桥部位的内侧或外侧,依据验算的结果,将一系列措施应用于热桥部位的内侧或外侧,从而控制围护结构热桥部位的内表面温度.

3.提高围护结构保温性能的主要措施

围护结构热阻值的提高：主要包括这些方面的内容,一是尽量采用复合结构,它是由轻质高效的保温材料和其他的一些材料组成的,比如混凝土、砖、钢筋混凝土等等.二是在单一材料墙体方面,采用的轻混凝土密度应该控制在500kg`m3到800kg·m3之间,轻骨料混凝土的密度应该控制在800kg`m3到1200kg`m3之间.三是采用的墙体可以是多孔粘土空心砖组成,也可以是多排孔轻骨料混凝土组成.

提高围护结构的热稳定性：一是如果采用的是复合结构,那么应该将重质材料应用于内外侧,比如砖、混凝土、钢筋混凝土等等,可以将复合轻质保温材料应用于中间.二是如果采用的是单一材料墙体,组成主要是一些轻混凝土,比如加气混凝土、泡沫混凝土等,那么可以将水泥砂浆抹面层作为内外侧,当然也可以有其他的选择,比如重质材料饰面层或选择导热系数相对较低的保温材料.

4.结语

目前,我国严寒地区民用建筑存在着一个普遍的问题,那就是有着较大的采暖能耗和非常差的热环境质量；要想改变这种问题,在民用建筑设计的过程中,就需要充分依据当地的具体情况,采取一系列的措施,对太阳能等可再生资源进行充分的利用,提高室内热环境质量和人民的生活水平.本文讲了一些严寒地区民用建筑的节能设计,但是只是很小的一部分,希望可以提供一些指导意见.