嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)住宅建筑節(jié)能設(shè)計

賈淑明徐彥明

（1蘭州工業(yè)學(xué)院土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050；2 八冶建設(shè)集團有限公司，甘肅 金昌737100）

嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)住宅建筑節(jié)能設(shè)計

賈淑明1徐彥明2

（1蘭州工業(yè)學(xué)院土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050；2 八冶建設(shè)集團有限公司，甘肅 金昌737100）

本文以寒冷地區(qū)住宅建筑節(jié)能設(shè)計為例，針對寒冷地區(qū)住宅建筑施工的特點，對嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)住宅建筑節(jié)能設(shè)計進行了介紹，通過實際工程的節(jié)能計算得知，該工程完全符合國家規(guī)范對住宅節(jié)能的要求，也滿足寒冷地區(qū)的正常使用要求。可為本地區(qū)住宅節(jié)能工程的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)；建筑節(jié)能；節(jié)能設(shè)計；熱工節(jié)能

建筑節(jié)能在國內(nèi)外一直倍受人們的關(guān)注，它是建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要特征，是我國建筑行業(yè)科技發(fā)展的一個重要研究領(lǐng)域。建筑節(jié)能既是社會文明、進步與發(fā)展的象征，與人們生活質(zhì)量的提高密切相關(guān)[1]。建筑節(jié)能是一項較為完善的系統(tǒng)工程，它不但與建筑的設(shè)計密切相關(guān)，而且還應(yīng)綜合考慮新材料的使用，新技術(shù)的開發(fā)和新工藝應(yīng)用，以及設(shè)備的管理和設(shè)計等。只有充分考慮諸多因素，才能做到節(jié)約能源消耗，提高熱工效率，從而達到節(jié)能的目的。

1 嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)住宅建筑節(jié)能設(shè)計[2]～[5]

1.1 建筑規(guī)劃設(shè)計

在對建筑物總體規(guī)劃時，建筑的平面布置與能耗有著密不可分的關(guān)系。

嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)太陽輻射得熱對建筑能耗的影響很大，在冬季太陽輻射得熱可大大降低采暖負荷。南北朝向是最有利于建筑通風(fēng)和增加太陽輻射得熱的建筑朝向。

在嚴(yán)寒地區(qū)，外墻面越多則耗熱量越大，越容易在墻面上產(chǎn)生結(jié)露、長毛的現(xiàn)象。一個房間外墻面積越大，則能耗過大，這對建筑節(jié)能極為不利。如果一個房間有兩面外墻時，不宜在兩面外墻上均開設(shè)窗戶，以避免增強冷空氣的滲透，而增多了采暖能耗。

1.2 外圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計

1.2.1 外窗節(jié)能設(shè)計

按照《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》JGJ26-2010的要求，先確定建筑物所在氣候分區(qū)，然后計算出建筑物的體形系數(shù)和窗墻面積比，根據(jù)外窗傳熱系數(shù)的限值選擇外窗的規(guī)格和材料。在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)最常用的外窗為斷橋鋁合金中空玻璃節(jié)能窗。

1.2.2 屋面節(jié)能設(shè)計

先確定建筑物所在氣候分區(qū)，根據(jù)建筑物的層數(shù)選擇屋面外保溫材料的種類。在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，多層建筑屋面多采用擠塑聚苯板，耐火等級為B級，高層建筑須選用耐火等級為A級保溫材料，如雙面水泥聚氨酯板、玻璃棉氈、巖棉板等材料。

1.2.3 外墻節(jié)能設(shè)計

在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，多層建筑外墻多采用擠塑聚苯板，耐火等級為B級，高層建筑須選用耐火等級為A級保溫材料，如雙面水泥聚氨酯板、玻璃棉氈、巖棉板等材料。

在外墻節(jié)能設(shè)計中，計算外墻傳熱系數(shù)時需同時考慮外墻的冷橋部分（梁、柱等部位）和熱橋部分（墻面）。

1.3 外部構(gòu)造節(jié)能設(shè)計

主要是對女兒墻、外窗檐口、雨棚、陽臺等部位的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計，不同的節(jié)能構(gòu)造對建筑物的外保溫效果均有影響。

2 工程實例

2.1 工程概況

本工程位于甘肅省民勤縣，為六層的框架結(jié)構(gòu)住宅樓，建筑面積2906.71m2。

2.2 該地區(qū)氣候參數(shù)

該地區(qū)為寒冷(A)區(qū)。夏季通風(fēng)室外計算溫度為26.5℃，夏季空調(diào)室外計算溫度：24.7℃，夏季空調(diào)室外計算相對濕度42%，夏季大氣壓力841.5hPa。冬季采暖室外計算溫度為-12.5℃，冬季通風(fēng)室外計算溫度為-7.9℃，冬季空調(diào)室外計算溫度為-16.4℃，冬季空調(diào)室外計算相對濕度48%，冬季大氣壓力850.4hPa。

該地區(qū)年降水量331.9mm，日最大降水量71.8mm。

2.3 建筑熱工節(jié)能設(shè)計

2.3.1 計算體形系數(shù)

體形系數(shù)計算公式為

其中F0為建筑物±0.000標(biāo)高以上的外表面積；V0為外表面面積包圍的建筑物體積。

2.3.2 窗戶設(shè)計

1）窗墻面積比及傳熱系數(shù)K限值見表1

表1 窗墻面積比及傳熱系數(shù)限值K

2）窗的選型

外窗選用HD55系列斷橋鋁合金低輻射中空玻璃窗，傳熱系數(shù)K=2.30(m2·K)≤2.5W/(m2·K)；

2.3.3 屋面設(shè)計

該工程屋面保溫層采用70厚擠塑板，熱工性能計算值見表2。

表2 屋面熱工性能計算值

屋面的傳熱阻Ro：

屋面的傳熱系數(shù)K＝1/Ro＝0.41＜0.45W/(m2·K)，即屋面的熱工節(jié)能設(shè)計符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2.3.4 外墻設(shè)計[6]

1）外墻主體部位的傳熱系數(shù)Kp

外墻主體部位采用聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)，構(gòu)造層次及Kp計算值見表3。

表3 外墻主體部位的Rj計算值

外墻主體部位的傳熱阻Ro.p：

外墻傳熱系數(shù)Kp＝1/2.11＝0.47W/(m2·K)。

2）外墻結(jié)構(gòu)性冷（熱）橋部位的傳熱系數(shù)Kb

該部位也采用聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)，外墻主體部位的Rj見表4。

表4 外墻主體部位的Rj

外墻結(jié)構(gòu)性冷（熱）橋部位的傳熱阻Ro.b

外墻結(jié)構(gòu)性冷（熱）橋部位的傳熱系數(shù)

3）平均傳熱系數(shù)Km

即外墻的熱工節(jié)能設(shè)計符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2.3.5 樓梯間隔墻設(shè)計

該住宅樓梯間隔墻采用200厚多孔磚，水泥砂漿罩面，傳熱阻Ro的計算值見表5。

表5 樓梯間墻的熱阻Rj計算值

樓梯間墻的傳熱阻Ro＝Re+Rj＝0.04+1.77＝1.81（m2·K)/W

樓梯間墻的傳熱阻Ro＝1.81（m2·K)/W≥1.5W/（m2·K)/W符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2.3.6 地面的熱工節(jié)能設(shè)計

1）周邊地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K的計算值見表6。

表6 周邊地面的熱阻Rj計算值

周邊地面的傳熱阻Ro

周邊地面的傳熱系數(shù)

符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2）非周邊地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K的計算值見表7。

表7 非周邊地面地面的熱阻Rj計算值

非周邊地面的傳熱阻Ro

非周邊地面的傳熱阻Ro＝1.58≥1.50(m2·K)/W，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3.7 不采暖地下室頂板節(jié)能設(shè)計

表8 不采暖地下室頂板的構(gòu)造層次及熱工性能計算值

不采暖地下室頂板的傳熱阻

不采暖地下室頂板的傳熱系數(shù)K：

2.3.8 樓板節(jié)能設(shè)計

表9 架空樓板熱工性能計算值

樓板的傳熱阻Ro

樓板的傳熱系數(shù)K＝0.58＜0.60W/(m2·K)

2.3.9 其他部位的熱工節(jié)能設(shè)計

1）分戶門的設(shè)計

分戶門可采用雙面金屬板內(nèi)襯保溫材料的多功能門，廠家提供的傳熱系數(shù)K應(yīng)小于1.7W/(m2·K)；

2）飄窗的設(shè)計

飄窗采用聚苯板薄抹灰外保溫系統(tǒng)，保溫板為40厚聚苯板。

3 結(jié) 語

通過計算得知，該住宅建筑節(jié)能設(shè)計符合規(guī)定性指標(biāo)的設(shè)計要求，因此不用進行節(jié)能綜合指標(biāo)驗算。經(jīng)過兩年來的使用，該工程完全滿足寒冷地區(qū)住宅節(jié)能的使用要求[7]。

[1]任永生．淺析嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計[J]．低碳世界,2014(5)．170-171

[2]宋德萱．節(jié)能建筑設(shè)計與技術(shù)M]．同濟大學(xué)出版社．2003。

[3]沈致和．住宅節(jié)能原理與設(shè)計M]．安徽科學(xué)技術(shù)出版社．2006。

[4]GB50345-2012屋面工程技術(shù)規(guī)范[M]．中國建筑工業(yè)出版社．2012。

[5]JGJ26-2010嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[M]．中國建筑工業(yè)出版社．2010。

[6]JGJ144-2008外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程M]．中國建筑工業(yè)出版社．2008。

[7]魯性旭．嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計專篇淺析[J]．建筑節(jié)能,2014(11)．93-95

On energy efficiency design for residential buildings in severe cold and cold areas

Taking energy efficiency design for residential buildings in cold areas as an example,the paper introduces energy efficiency design for residential buildings in severe cold and cold areas according to the characteristics of residential building construction in cold areas．Based on the energy-saving calculations of the practical project,it completely meets the demands for national regulations on residential energy-saving and satisfies the normal serviceability requirements in cold areas,which can provide reference for application to energy efficiency constructions in local area．

severe cold and cold areas；building energy efficiency；energy efficiency design；thermally energy saving

TU241

B

1003-8965（2017）03-0028-03