摘要： 建筑作為一個高能耗的行業(yè)，勢必要走在節(jié)能的最前沿。而我國寒冷地區(qū)采暖能耗占全國年總能耗的比例相當大，降低寒冷地區(qū)的建筑物能耗成為了寒冷地區(qū)節(jié)能的重要途徑。本文介紹了我國寒冷地區(qū)建筑物的能耗現(xiàn)狀，指出寒冷地區(qū)建筑物的能耗主要是圍護結(jié)構(gòu)的散熱量，并提出了從建筑規(guī)劃的節(jié)能設(shè)計、外墻、窗體、和屋面的節(jié)能設(shè)計方面來進行寒冷地區(qū)建筑的節(jié)能設(shè)計。
一、我國寒冷地區(qū)建筑能耗現(xiàn)狀
據(jù)資料顯示，我國新增采暖能耗以每年6×109kg標準煤的速度在增長。我國北方城鎮(zhèn)采暖人口只占全國人口總數(shù)的13.6%，但北方集中采暖地區(qū)的房屋建筑的建筑面積約占全國采暖房屋面積的50%，且每年有3～6個月的采暖期。在80年代末期，寒冷地區(qū)采暖能耗占到當時全國年總能耗的11.5%，占采暖地區(qū)全社會能耗的20%以上，在一些嚴寒地區(qū)城鎮(zhèn)建筑能耗則高達當?shù)厣鐣偰芎牡?0%以上。因此，我國建筑節(jié)能中心工作首先是圍繞著降低北方寒冷地區(qū)城鎮(zhèn)的采暖能耗展開的。寒冷地區(qū)的建筑能耗主要是以供熱為主，所以，建筑節(jié)能絕大部分是供熱節(jié)能。
二、建筑物能耗消耗的途徑
寒冷地區(qū)建筑物的能耗主要取決于圍護結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)和冷風滲透，建筑圍護結(jié)構(gòu)的散熱量，往往要占采暖熱耗的1/3以上，如果建筑圍護結(jié)構(gòu)具有良好的保溫隔熱性能，便可減少冬季室內(nèi)傳出室外的熱量和夏季室外傳入室內(nèi)的熱量，從而減少為維持室內(nèi)舒適熱環(huán)境提供的采暖和制冷能量。
建筑節(jié)能按圍護結(jié)構(gòu)界面劃分主要包括墻體節(jié)能、門窗節(jié)能和屋面節(jié)能。如何改善建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性，節(jié)約能源，開發(fā)和利用太陽能，保證人們生活在良好的環(huán)境中，是建筑設(shè)計中應(yīng)重點考慮的。
三、寒冷地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計
筆者認為寒冷地區(qū)的建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)著重做好以下三方面的工作：一是要從建筑物的規(guī)劃設(shè)計之初進行節(jié)能控制;二是要發(fā)展高效的保溫隔熱材料，做好屋面保溫隔熱防止室內(nèi)外熱交換，從而減少建筑能耗;三是要控制建筑物的體形系數(shù)、選擇適宜的朝向及采用合理的構(gòu)造措施。下面將詳細論述。
(一)建筑的規(guī)劃節(jié)能設(shè)計
現(xiàn)在說建筑節(jié)能，人們往往只考慮建筑的構(gòu)造、材料、圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能，而忽略了建筑規(guī)劃設(shè)計創(chuàng)作階段的節(jié)能控制。我們應(yīng)該在設(shè)計之初將建筑設(shè)計創(chuàng)作與規(guī)劃、構(gòu)造、材料等方面進行綜合考慮，從而全面提高住宅建筑的節(jié)能效果和建筑品質(zhì)。
1、住宅選址與規(guī)劃布局
國內(nèi)住宅建筑多以小區(qū)形式出現(xiàn)，住宅建筑選址的好壞、規(guī)劃的合理性是決定住宅節(jié)能設(shè)計的先決條件。住宅小區(qū)選址應(yīng)根據(jù)地形特點，選擇避風向陽的朝南坡地或平原，避開迎風的水域岸邊或容易形成風道的山谷、山頂?shù)�，因為冬季冷氣流在凹地里易形成對建筑物�?ldquo;霜洞”效應(yīng)。
2、道路設(shè)計與小區(qū)通風
為使建筑單體爭取更好的朝向，我們在設(shè)計初通常將小區(qū)道路的布局與用地結(jié)合布置。除施工便利、方便使用，道路也是整個小區(qū)的通風道。道路設(shè)計時應(yīng)便于組織小區(qū)通風，并與城市、小區(qū)綠化空間結(jié)合，把新鮮空氣引入小區(qū)，從而提高居住區(qū)內(nèi)的小氣候環(huán)境質(zhì)量。
3、景觀綠化設(shè)計
小區(qū)環(huán)境綠化要突出居住條件的均好性和共享性，為居民提供戶外休閑、觀賞和改善生態(tài)環(huán)境的綠化空間。景觀綠化可以有效降低氣溫、調(diào)節(jié)濕度、防風抗風、改善通風質(zhì)量，從而抑制熱島效應(yīng)，改善住宅建筑外維護結(jié)構(gòu)的熱工性能。綠化應(yīng)以綠植物為主，形成點、線、面相結(jié)合的完整綠化系統(tǒng)，形成良好適應(yīng)氣候特點的植物群落。
4、雨水收集利用。
在現(xiàn)代住宅的節(jié)能設(shè)計中，應(yīng)建立雨水收集與中水利用系統(tǒng)，并使其用量達到總用水量的30%。一般住宅小區(qū)，屋面與路面面積之和約占地面面積40%，做好屋面和路面收集將是雨水收集的重要部分。屋面雨水收集主要是通過水落管將雨水收集引流，進入小區(qū)內(nèi)中水處理系統(tǒng)。小區(qū)路面通常采用鋪貼滲水磚和設(shè)置路面排水溝，這樣雨水可以通過滲水磚和水溝進入小區(qū)的中水系統(tǒng)中，為小區(qū)的綠化灌溉和中水使用提供水源。
(二)建筑外圍體系節(jié)能設(shè)計
建筑物耗熱量主要由通過圍護結(jié)構(gòu)的傳熱耗量構(gòu)成，其數(shù)值約占總耗熱量的1/3以上，所以改善圍護體系節(jié)能對于提高住宅節(jié)能設(shè)計有著深遠的影響。住宅建筑圍護體系的節(jié)能設(shè)計重點在其外墻、門窗和屋面三大部分。
1、外墻保溫設(shè)計
(1)外墻節(jié)能構(gòu)造
目前外墻節(jié)能的主要方式是采取復(fù)合墻，即在墻體不同部位設(shè)置高效保溫隔熱層，形成外墻內(nèi)保溫、外墻夾心保溫、外墻外保溫3種復(fù)合墻體。
(2)外墻內(nèi)部保溫
外墻內(nèi)保溫是用保溫材料置于外墻的內(nèi)側(cè)，它的優(yōu)點在于：對飾面和保溫材料的防水、耐候性等技術(shù)指標的要求不高;內(nèi)保溫材料被樓板所分隔，僅在一個層高范圍內(nèi)施工，不需搭設(shè)腳手架，施工方便。
(3)外墻夾心保溫
外墻夾心保溫是將保溫材料置于外墻的中間部位，內(nèi)外側(cè)墻均可采用傳統(tǒng)的磚、混凝土空心砌塊等，這些傳統(tǒng)材料的防水、耐候等性能均較好，對內(nèi)側(cè)墻和保溫材料形成有效的保護，對保溫材料的選材要求不高，聚苯乙烯、玻璃棉、巖棉等保溫材料均可使用。夾心保溫墻施工季節(jié)和施工條件的要求不十分高，不影響冬期施工，近年來在嚴寒地區(qū)得到一定的應(yīng)用。
(4)外墻外保溫
由于對節(jié)約能源與保護環(huán)境的需求不斷提高，建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫也在日益加強，其中以外墻外保溫的發(fā)展最為迅速。外保溫墻體適用于有采暖和空調(diào)要求的工業(yè)與民用建筑，既可用于新建建筑，又可用于既有建筑節(jié)能改造。其對主體結(jié)構(gòu)具有保護作用，有效避免了室外氣候變化引起墻體內(nèi)部溫度變化，使結(jié)構(gòu)主體壽命延長;有利于消除或減弱冷、熱橋的影響;可避免室溫發(fā)現(xiàn)較大波動;對原有建筑改造時，減少對室內(nèi)的干擾;不占用室內(nèi)空間，在二次裝修時，避免對保溫層進行破壞;增加了立面裝飾效果;適用范圍廣泛，綜合效益顯著。
外墻外保溫技術(shù)在國內(nèi)已有良好的基礎(chǔ)，特別是在北方寒冷地區(qū)推廣應(yīng)用中已取得了成效。因此應(yīng)成為日后寒冷地區(qū)外墻保溫的首選設(shè)計。
2、窗體節(jié)能設(shè)計
窗戶是建筑外圍結(jié)構(gòu)重要的組成部分，也是外圍護結(jié)構(gòu)中能量損失最大的部位。一般住宅的外窗(包括陽臺門)面積約占建筑面積的20%左右，其中通過外窗傳熱散失的能量約占建筑能耗的28%左右，通過外窗透氣散失的能量占建筑能耗的27%左右。
(1)合理選擇玻璃類型
玻璃是窗戶中面積最大的組件.改進這部分的熱工性能對整個窗戶的節(jié)能性能有很大的影響。隨著技術(shù)的發(fā)展和人們節(jié)能意識的提高，窗戶玻璃材料發(fā)生了巨大的技術(shù)進步。從透明玻璃到有色玻璃、鍍膜玻璃，從單層玻璃到雙層玻璃以及中空、真空玻璃。使用節(jié)能型窗玻璃，是提高整個窗戶保溫性能的一大重要措施。目前節(jié)能效果好、具有推廣價值的節(jié)能型玻璃有中空玻璃、鍍膜玻璃等功能性玻璃。
(2)提高外窗氣密性
如門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料(如毛氈)、彈性密閉型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及邊框設(shè)灰口等密封。框與扇之間的密封可用橡膠、橡塑或泡沫密封條以及高低縫、回風槽等。
(3)選擇節(jié)能的窗型
目前常用的窗型有外平開窗、左右推拉窗、固定窗、亮窗和上下懸窗，還有內(nèi)開下懸翻轉(zhuǎn)窗、上下提拉窗等。固定窗如果安裝合理是氣密性最好的，且造價低，但是在要求有良好通風的地方不能使用，故一般用于工業(yè)建筑中。安裝了密封條的外平開窗、下懸翻轉(zhuǎn)窗有適度的氣密性，在開啟時還有良好的通風性能，但開啟時需占用空間。平開窗由上部固定扇和下部推拉扇組成，平開窗能移動的窗扇越少氣密性相對越好。平開窗在窗扇關(guān)閉后，窗扇和窗框之間壓條壓得較緊，很難形成對流，節(jié)能優(yōu)勢明顯。
3、屋面的節(jié)能設(shè)計
從保溫原理來說，熱氣流是向上運動的，而冷氣流則向下運動，屋頂可截住熱氣流使熱量不散出室外，屋頂作為建筑的主要圍護構(gòu)件比其他界面更要起到保溫、隔熱作用，是建筑節(jié)能的主要部位之一。
屋面節(jié)能措施應(yīng)主要選擇密度大，傳熱系數(shù)小的保溫材料，不宜選擇吸水率大的保溫材料，以防止保溫層大量吸水而降低保溫效果。北方地區(qū)經(jīng)常采用的水泥珍珠巖、加氣混凝土砌塊及水泥聚乙烯苯板等保溫材料上鋪防水層方法，經(jīng)過多年使用效果很好。
結(jié)語
節(jié)能降耗是目前建筑業(yè)發(fā)展的趨勢，寒冷地區(qū)建筑節(jié)能的主要途徑就是要加強外圍結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計，應(yīng)用高效保溫隔熱材料并改進建筑構(gòu)造。使中國建筑業(yè)不斷走向可持續(xù)發(fā)展的道路，為創(chuàng)造節(jié)約型社會做貢獻。
