寒冷地区住宅节能设计研究

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摘 要：在当今人类面临生存与可持续发展重大问题的大环境下，建筑节能与环保已成为全世界共同的话题。本文通过选择居住建筑作为研究对象，针对寒冷地区居住建筑能源消耗特点，综合考虑气候影响因素的多样性与不稳定性等方面提出相应的节能设计方法，并探讨出寒冷地区住宅节能的典型形式和可再生能源的有效利用，以求创造节能的、有地域特色的现代居住建筑。

关键词：建筑节能，寒冷地区，居住建筑

Abstract: in today's human face major problems of survival and sustainable development of the environment, energy saving and environmental protection has become the common topic of the world. In this paper, through the selection of residential building in cold regions as the research object, residential building energy consumption characteristic, proposed the corresponding energy-saving design method considering climate influence factors of diversity and instability, and to explore the effective use of the typical form and renewable energy in cold area residential energy conservation, geographical characteristics of modern residential building in order to create energy saving.

Keywords: building energy conservation, cold areas, residential building

中图分类号：TB493 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

1、 引言：

随着生活水平的提高，对能源资源的可供量、承载能力以及国家能源安全提出严峻挑战。寒冷地区居住建筑节能设计应综合考虑气候影响因素的多样性和不稳定性、尽可能使节能的设计手法和技术措施有机地融入整体性建筑设计，这样将有利于建筑节能思想普及于大量建筑中。

二、住宅节能综述

1、住宅发展概况

目前我国正处速城镇化的进程中，伴随着庞大的基础设施、住房、工作用房等需求，住宅发展和人居环境的改善一直得到高度重视，2000年以后，城镇年均新建住宅面积达到了5.68亿平方米，增长速度迅猛。

建筑节能的意义

在全世界日益增长的能源消耗中，无论是工业发达国家还是发展中国家，建筑能耗均是国家总能耗中比较重大的一项。随着各国工业化和人民生活水平的提高，民用建筑的发展，尤其是居住建筑的发展，建筑耗能的比重将越来越大。因此许多国家都把建筑节能尤其是降低建筑日常运转耗能作为节能工作的重点。

我国居住建筑节能现状

随着我国现代化建设的发展和人民生活水平的提高，人们己不愿再忍受寒冬暑夏的折磨，迫切需要改善生活环境。由于我国大部分地区的气候表现为冬寒夏热的特点，在这种气候条件下，要满足人们舒适的需求，则冬天需要暖气，夏季要用空调，而采暖和制冷都需要能源的支持，尤其是优质能源。

居住建筑节能设计研究的必要性

如今建筑节能的中心意义是降低人工舒适气候的环境支持成本，即在获得最佳的舒适气候的同时，使自然环境为此付出最小的代价。因而当今“建筑节能”的含义为:在建筑中合理使用和有效利用能源，不断提高能源利用效率，以最小的环境负荷获得舒适环境，基于生态理念的建筑节能还必须加强对可再生能源的开发利用。

寒冷地区居住区节能设计规划要求

住宅小区的规划设计对单体住宅节能有明显的影响，住宅小区的规划应从建筑选址、分区、建筑和道路布局走向、建筑方位朝向、体形、间距、冬季风主导风向、太阳辐射、绿化、建筑外部空间环境构成等方面进行综合研究。以形成良好的居住条件和有利于节能的微气候环境有关小区规划中的节能问题。

1、住宅选址

建筑的选址应根据气侯分区进行选择。对于严寒或寒冷地区，为防止“霜洞”效应，

一般不建议建筑布置在山谷、洼地、沟底等凹地处。其次，日照与人们的日常生活、健康、工作效率关系紧密，建筑选择还应注意冬季防风和夏季有效利用自然通风的问题。

日照

人类生存、身心健康、工作效率均与日照有着密切的关系。在寒冷的冬季，人们更需要获得更多的日照。争取日照的选址规则:

①住宅建设的基地应选择在向阳的地段上，为建筑争取日照提供先决条件。

②选择满足日照间距要求、不受周围其他建筑严重遮挡的基址。

③选择南向坡地，便于建筑得热。

3. 避风

空气流动形成风，冬季的冷空气对建筑物围护体系的风压和冷风渗透均对建筑物冬季防寒保暖带来不利的影响。因此，住宅建筑应该选择避风基址进行建造。在夏季，居住建筑主体迎向夏季主导风向，有利于取得更好的夏季通风效果;避开冬季主导风向，可防止冬季冷风的侵袭。

四、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。建筑节能设计的重点包括建筑体型系数、建筑围护结构设计、门窗比等多种因素。

1、建筑体型设计

1.1建筑体型的选择

建筑体型是一幢建筑物给人的第一直观印象。由于决定因素的不同，建筑体型的形态千遍万化。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。通过基于节能构思的建筑形体设计，分别基于采暖目的和基于夏凉目的两种。

1.2体型系数的控制

在房屋体积不变的情况下，体形系数的增大就意味着护结构面积的增加，传热耗热量相应提高，从而导致建筑物耗热量指标增大。因此节能建筑设计中，一是尽量避免采用S大于0.30的低层或点式建筑，二是建筑物平、立面力求规整，避免凹凸过多，以尽量减小体形系数，从而获得更好的节能技术经济效果。

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”。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。

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，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。

可再生能源利用

1、太阳能利用

太阳能作为一种可再生的洁净能源，被认为是21世纪以后人类可期待的、最有希望的能源。太阳能利用技术在住宅中的使用相对成熟，因此在住宅建筑中利用太阳能技术是经济可行且节能环保的有效措施。太阳能利用技术主要包括:太阳能通风结构、太阳能热水系统、太阳能采暖系统和太阳能空调系统。

2、地热综合利用

由于较深的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，且效率大大提高。此外，冬季通过热泵把大地中的热量升高温度后对建筑供热，蓄存了冷量，可供夏季使用;夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地，在大地中蓄存热量以供冬季使用。这样在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。

3、风能等其它能源利用

广义来讲，生物质能、风能、波浪能、水能等都来自太阳能。随着技术的不断完善，风力发电、生物质能等可再生能源的利用技术可以逐步具备与常规能源竞争的能力，有望成为替代能源，并会促使我们的建筑节能设计登上一个新的台阶。

六、结语

建筑节能降耗在我国有着重要而又现实的意义，设计师应从我国国情出发，尽可能采用新技术、新材料，有效控制建筑自身能耗。尤其是住宅建筑，避免复杂形体，注意认真研究开窗形式和大小，减少热量内外交换渠道。大力发展可再生能源，以满足日益增长的能源需求为目标，走可持续发展的道路。

参考文献

[1]中国统计年鉴(2004版)，中国统计出版社

[2]涂逢祥.建筑节能技术.北京:中国计划出版社，1996:37

[3]王兵.寒冷地区小城镇住宅节能设计策略研究:仁硕士学位论文].天津:天津大学，2005

[4]王锦.建筑方案创作阶段的节能构思:〔硕士学位论文〕.西安:西安建筑科技大学，2005