本站原创【摘 要】我国北方地区由于经济发展不均衡,农村建筑的节能应用还不完善,而建筑的节能设计是缓解能源紧缺的一个重要途径,是关系到国家资源战略,可持续发展和环境保护的一项重要任务,所以地方有关职能部门应该积极制定相关政策,制定农村建筑的节能设计要求,扶持农民对节能建筑的建设,并且提高农民的居住环境质量.
【关 键 词】居住建筑；建筑节能；围护结构；墙体材料
我国东北地区的现代化建筑的诞生只有二十几年的历史,然而城市中任何建筑都是城市设计、规划的一部分,城市设计是一项十分复杂的工作,我国在这方面的经验不多,而且管理机制尚不健全,往往受一些因素的影响,工作不甚周密和协调,甚至失去控制,有许多的问题等待我们去解决,有待于探索和改进,所以说,今天的建筑设计仍处在一个不太成熟的阶段.
1北方建筑和结构设计
建筑和结构设计中要注意建筑物的位置和朝向,尽量使建筑物朝南,尽量设计明室、明厅、明厨、明卫,并在南向房间开大窗,以充分利用太阳光,在北向和东西向开小窗,并要注意开窗位置,利于自然通风.建筑体形在满足日光照明、太阳辐射及建筑功能要求的前提下要尽量采用最紧凑的形式.对外墙中易形成“冷桥”部位的保温构造设计；对阳台和外门窗屋顶等要精心设计计算.在北纬40～45度地区,冬天建筑的朝向所得到的辐射能量几乎比夏天多两倍,而在夏天东、西向所得到的能量比南向多2.5倍,不同朝向,不同季节,建筑物所得到的太阳辐射热能量不同,热损失也不同,尤其是在冬至前后,由于太阳高度角低,房间所接收的太阳光线的面积比夏天多得多.在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况,按其太阳高度角做出日影响图,以确定冬季每天的日照时间,建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,减少热损失,保持室内舒适的温度环境.
2建筑中门窗的节能设计
2.1控制窗墙比
在选择住宅或为住宅装修时,人们应关注门窗的气密性、保温性、这两方面的物理性能与住宅的热舒适性和节能关系最紧密.窗墙比是窗洞口与墙的面积比值,增大这两个比值不利于空调建筑节能,应尽量减少空调房间两侧温差大的外墙面积及窗的面积.控制窗墙比、对外墙及屋顶的导热系数等提出具体要求.通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的35—45%.故在进行前期建筑设计时,在保证室内采光通风的前提下合理控制窗墙比是很重要的,一般北向不大于25%；南向不大于35%；东西向不大于30%.
2.2提高气密性
门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位,面积约占建筑护结构面积的30%,其能耗约占建筑总能耗的三分之二,其中传热损失为三分之一.所以门窗是护结构节能的重点.在保证日照、采光、通风、观景条件下,尽量减少外门窗洞口的面积.设计中应采用密闭性良好的门窗.通过改进门窗产品结构（如加装密封条）,提高门窗气密性,防止空气对流传热.
2.3设置遮阳设施
设置遮阳设施,考虑空调设备的位置,减少阳光直接辐射屋顶墙、窗及透过窗户进入室内,可采用外廊、阳台、挑檐、遮阳板、热反射、窗帘等遮阳措施,门窗的遮阳设施可选用特种玻璃、双层玻璃、窗帘或遮阳板等.采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗（塑钢门窗）可大大提高热工性能.同时还要特别注意玻璃的选材.玻璃窗的主要用途是采光,但由于玻璃窗的耗冷量占制冷机最大负荷的20%—30%,冬季单层玻璃窗的耗热量占锅炉负荷的10%—20%,因而控制窗墙比在30%—50%范围内时,窗玻璃尽量选特性玻璃,如吸热玻璃、反射玻璃、隔热遮光薄膜玻璃等.
2.4屋顶节能技术
平屋顶多采用加气混凝土保温,厚度增加到50-100mm.有的用水泥聚苯板、水泥珍珠岩或浮石砂保温.有的则在架空混凝土薄板下设袋装膨胀珍珠岩,保温效果更好.坡顶屋面为便于设置保温层,可以在坡顶内铺钉玻璃棉毡或岩棉毡,也可在天棚上铺设上述绝热材料.
3优化围护结构墙体设计
建筑围护结构主要是指墙体、屋顶、门、窗、地板、地面等.其中,墙体所占体积最大,冬季通过外墙散失的热量为建筑总热量的20%左右；夏季通过外墙吸收的热量为建筑总吸收热量的30%左右,因而外墙保温材料的选用相当重要,应首选外墙保温复合维护结构,目的在于提高热阻值,以减慢墙体传热速度的同时,尽量减少热桥效应,使在一个舒适范围内用较少的能量保持较长时间的室温.应将墙体的承重、高效保温和抗腐蚀（老化）三种功能有效的结合在一起协同工作,并且接近和达到全寿命住宅的要求.对于已有建筑的节能改造工程,宜选用外墙内保温复合墙体,应选择无污染的高效保温材料,同时应利用空气间层作为隔热层,热桥部位抹保温隔热砂浆等附加保温措施.
3.1外墙围护结构
外墙是围护结构的主体部分,高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋,前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重,因此,围护结构属于填充材料,为了减轻荷载,达到保温、隔热要求,采用轻质高效保温材料,目前在寒冷地区常用的墙体做法有:页岩陶粒混凝土空心砌块,粘土空心砖与实心砖复合墙体,粘土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等.但存在问题较多,节能的效果仍达不到标准的要求.围护结构的材料布置分外侧和内侧,在寒冷地区的同一气候条件下,由于材料层次布置不同所取得的保温效果也不尽相同,为防止墙体内产生冷凝水,保温层设在外侧更稳妥些.
3.2围护墙体材料
建筑的围护墙体不宜采用外侧保温的聚苯乙烯泡沫板(舒乐板、pg板),岩棉板等轻质保温材料.一幢建筑的寿命少则几十年,多则上百年,材料的应用与建筑整体的寿命应同步.对于轻质的外保温复合墙体,笔者认为存在以下不足之处:抗震能力差,易松散,与结构构件结合不好,整体性能差,不能承受外部装修贴、挂荷载,如:贴石材、安装装饰构件等,不能承受有振动的凿、刨的装修,如:剁斧石面层、予留洞、槽易出现冷桥,墙表面易出现裂纹.除此之外,复合墙体由于框架梁拉、剪力墙的嵌入,墙体内容易造成冷桥,是保温、隔热的薄弱环节.据测定,高层建筑所出现的冷桥约占整个热损失的5%～13%,因此应引起设计者重视,采取有效构造措施尽可能避免产生冷桥.
3.3围护墙体保温
国外普遍推广采用混凝土空心砌块用于高层建筑围护结构保温,欧、美各国取得不少先进经验.如:美国研制的tb型保温隔热复合砌块,波兰的咬合式保温砌块,两块组合成320厚墙体,在空心砌块内填入高效保温材料,墙体传热系数k等于0,1209～1100w/m2k,芬兰研制的一种空心砌块,空隙之间填入聚胺脂保温材料,300厚,传热系数k等于0.25～0.28w/m2k.某些欧美国家50%左右的建筑已应用多种形式的混凝土空心砌块.由于混凝土空心砌块保温效果好,又具有一定强度,避免了轻质复合材料墙体的一些弊端.
4结束语
现代房屋建筑节能设计的另一个方面是开发利用新能源,太阳能作为一种可再生的洁净能源,是建筑上很有利用潜力的新能源之一.太阳能在我国大部分地区都具有良好的利用条件,全年日照时间最长可达2800H—3300H,年日照时数大干2200H(即每天平均日照时数大于60H)的地区,占国土面积三分之二以上.绝大部分采暖地区均分布在长日照区域内,这些地区日照时数6H/D的年总出现天数都在200D以上,多的可达300D.太阳能在我国房屋建筑上的利用方式主要有：被动式太阳能采暖、太阳能热水、主动式太阳能采暖与空调,以及太阳能发电等.目前,随着节能设计研究和房屋建筑设计的发展,基干房屋建筑的布局特点和使用特点,附加阳光间与室内采暖设备相结合的节能设计已经获得人们越来越多的关注.它能使房屋建筑在室外气象参数剧烈变化情况下,使室内温度分布更为均衡,同时改善室内热环境并节约能源.