基于低能耗目標(biāo)的嚴(yán)寒地區(qū)建筑設(shè)計(jì)研究分析

胡媛 魏福生

摘? ? 要：在我國(guó)的嚴(yán)寒地區(qū)中，其氣候條件具備獨(dú)特性，在嚴(yán)寒地區(qū)的冬天中，其特性為漫長(zhǎng)而又寒冷，建筑設(shè)計(jì)與人們的生活有著緊密的關(guān)系，處于冬季時(shí)對(duì)采暖提出了嚴(yán)格的要求，因此在與我國(guó)其他地區(qū)進(jìn)行比較的情況下，其嚴(yán)寒地區(qū)的建筑物，消耗的能量較多，占據(jù)全部能耗量的50%。在嚴(yán)寒地區(qū)處于冬季的情況下，其采暖的主要方式為煤，但是在燃煤的過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的副作用，對(duì)自然環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。為了可以降低建筑對(duì)自然環(huán)境的損壞程度以及對(duì)能源的不良影響，本文主要對(duì)基于低能耗目標(biāo)的嚴(yán)寒地區(qū)建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，首先對(duì)建筑的“外在”——圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，其次對(duì)建筑“內(nèi)在”——能量供給系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了敘述，然后對(duì)建筑的“調(diào)節(jié)”——空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：嚴(yán)寒地區(qū);低能耗目標(biāo);建筑設(shè)計(jì)

1? 引言

在我國(guó)嚴(yán)寒地區(qū)與其他地區(qū)進(jìn)行比較的情況下，冬季的采暖所消耗的能源較多，在此情況下，對(duì)于嚴(yán)寒地區(qū)的采暖，需要遵守低耗能的目標(biāo)要求，為建筑及其他地區(qū)發(fā)展的可持續(xù)性提供保障，在強(qiáng)調(diào)被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)之外，需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)化石能源提供采暖的方式，逐漸運(yùn)用可再生能源進(jìn)行采暖，例如太陽能、風(fēng)能等等，同時(shí)結(jié)合保溫隔熱的材料，為嚴(yán)寒地區(qū)建筑的低能耗目標(biāo)而努力。

2? 建筑的“外在”——圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，在我國(guó)嚴(yán)寒地區(qū)建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，由于存在絕熱性性能不佳的情況，對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)所消耗的能源較多，占據(jù)整體建筑能量消耗的30%以上。因此，為了可以達(dá)到建筑室內(nèi)環(huán)境的冷熱適中，對(duì)于保溫隔熱良好的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)非常重要。

2.1? 外墻

在嚴(yán)寒地區(qū)傳統(tǒng)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，主要的方案為改進(jìn)墻體材料以及保溫材料。通過選取加氣混凝土保溫砌塊+EPS保溫模板，對(duì)保溫的厚度提出了要求，達(dá)到300mm 的情況下，利用外墻外保溫系統(tǒng)通過計(jì)算之后，就可以知道外墻的傳熱系數(shù)可以符合低能耗的規(guī)定要求，達(dá)到0.11W/（m2·K）。

2.2? 地面

在建筑設(shè)計(jì)地面采暖的過程中，在建筑底層墻體內(nèi)側(cè)的2.0m范圍之內(nèi)，需要增加設(shè)置聚苯板，其目的是可以提升地面保溫的性能。

2.3? 屋頂

以傳統(tǒng)的屋頂采暖作為基礎(chǔ)，對(duì)保溫材料提出了要求，需要采取新型的EPS保溫板，并對(duì)保溫板的厚度提出了要求，需要達(dá)到100mm～200mm，從而可以保證屋頂采暖的傳熱系數(shù)，可以符合低耗能的目標(biāo)要求。

2.4? 外窗

在選擇外窗材料中，需要采取Low-E窗。在建筑物能耗中，主要的部分是外門窗玻璃的熱損失，在全部建筑物能耗中占據(jù)著一半比例以上。通過相關(guān)文獻(xiàn)資料的研究分析，在玻璃內(nèi)表面的傳熱中，是以輻射為主體占據(jù)的比例為58%，這就需要轉(zhuǎn)變玻璃的性能，而在制造建筑物門窗的過程中，通過采取Low-E玻璃，可以降低由于輻射的因素，而造成室內(nèi)熱能向室外傳遞的情況，從而可以符合相關(guān)節(jié)能的規(guī)定要求。

3? 建筑的“內(nèi)在”——能量供給系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

在建筑設(shè)計(jì)采暖的過程中，所采取的方式為地源熱泵，不僅具有供熱功能，還具有供冷功能，在整個(gè)冬季，采暖的節(jié)能效益達(dá)到了60%以上。

3.1? 供暖系統(tǒng)

在構(gòu)建采暖系統(tǒng)中，采取的采暖方式為低溫?zé)崴炫镙椛洌谶M(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，供回水的溫度為30℃/28℃，在同程式下，選擇供下回的方式，在每個(gè)分支環(huán)路中，需要設(shè)置相應(yīng)的遠(yuǎn)傳自力式恒溫閥，而用戶就可以在末端中，對(duì)室內(nèi)的溫度進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，在室內(nèi)中要對(duì)戶用熱量表進(jìn)行設(shè)置，然后通過測(cè)量流量，以及測(cè)試供回水溫度差距，對(duì)住戶所使用的熱量進(jìn)行計(jì)量，從而可以為實(shí)現(xiàn)熱計(jì)量的目的奠定基礎(chǔ)，為后期的推廣應(yīng)用提供有利條件[2]。在地埋管換熱器中，會(huì)存在冷堆積的問題，主要的原因?yàn)槿娴睦錈岵痪鶆?，但是在輔助熱源中，通過利用太陽能的方式，可以有效解決上述的問題如圖所示。

3.2? 供冷系統(tǒng)

在嚴(yán)寒地區(qū)處于夏季時(shí)，采取的供冷方式為天棚輻射。在對(duì)夏季供冷供回水溫度進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)溫度為20℃/22℃，與風(fēng)機(jī)盤管供回水設(shè)計(jì)溫度進(jìn)行比較的情況下，要高7℃/12℃，因此，對(duì)于夏季供冷供回水設(shè)計(jì)溫度的供冷參數(shù)，可以避免存在管道或者天棚結(jié)露的情況，而對(duì)于各戶的功能，包括了供暖和供冷兩個(gè)方面，可以常年使用末端-天棚盤管系統(tǒng)[3]。

4? 建筑的“調(diào)節(jié)”——空調(diào)系統(tǒng)

在建筑的“調(diào)節(jié)”中，主要為空調(diào)系統(tǒng)，通過采取分散式高效回收新風(fēng)系統(tǒng)，那么各戶的上部為回風(fēng)，末端為地板送風(fēng)。在新風(fēng)系統(tǒng)中，需要設(shè)置排風(fēng)熱回收裝置，在冬季的時(shí)候設(shè)置加濕裝置，在夏季的時(shí)候需要設(shè)置除濕裝置。使熱回收率符合相關(guān)的規(guī)定要求，在68%以上，滿足室內(nèi)新風(fēng)的需求，從而可以節(jié)能的目標(biāo)。在處于過渡季節(jié)的情況下，對(duì)于新風(fēng)系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行，可以最大程度利用室外新風(fēng)，保證室內(nèi)空氣的質(zhì)量，從而可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的[4]。

5? 結(jié)束語

綜上所述，本文基于低能耗的目標(biāo)，主要對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，通過采取最新的外墻保溫等技術(shù)，構(gòu)建成為了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫體系，符合低耗能的規(guī)定要求。通過運(yùn)用太陽能補(bǔ)熱技術(shù)，還包括了蓄熱蓄冷技術(shù)，構(gòu)建成為了新型的地緣熱泵供暖供冷系統(tǒng)，為嚴(yán)寒地區(qū)建筑設(shè)計(jì)低耗能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，以及通過運(yùn)用可再生能源的方式，保證實(shí)現(xiàn)低耗能目標(biāo)的有效手段。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊修，黃翊婕.以低能耗為導(dǎo)向的夏熱冬暖南區(qū)公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)策略研究[J].綠色科技，2019（20）：186～188.

[2] 張?zhí)煊?超低能耗目標(biāo)下的寒冷地區(qū)建筑本體節(jié)能設(shè)計(jì)研究--以濰坊峽山農(nóng)業(yè)智谷為例[D].山東：山東建筑大學(xué)，2019.

[3] 張文勇.響應(yīng)面優(yōu)化算法在被動(dòng)式低能耗 建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2018（21）：282～287.

[4] 龐波，鄭霽雯，蘇波.地域適宜和低能耗的可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)——廣西南寧生態(tài)環(huán)境科普教育館項(xiàng)目建造實(shí)踐[J].建筑技藝，2019（4）：24～29.