淺析新疆嚴(yán)寒地區(qū)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)

帕合爾丁·奴力買(mǎi)買(mǎi)提

【摘 要】能源消耗問(wèn)題已經(jīng)成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大瓶頸，建筑行業(yè)對(duì)能源的消耗比重越來(lái)越大，我國(guó)處于城市化建設(shè)的飛速發(fā)展階段，建筑面積逐年成倍增長(zhǎng)，建筑節(jié)能已經(jīng)提上日程，并成為當(dāng)前建筑行業(yè)的重點(diǎn)研究課題。新疆地處我國(guó)西北，冬季寒冷，建筑節(jié)能工作的形勢(shì)更加嚴(yán)峻。文章就我國(guó)嚴(yán)寒地區(qū)建筑節(jié)能的發(fā)展背景、現(xiàn)狀、政策做簡(jiǎn)要分析，提出幾點(diǎn)節(jié)能建議，以期為今后的建筑節(jié)能工作提供有價(jià)值的參考。

【關(guān)鍵詞】新疆；嚴(yán)寒；建筑；節(jié)能

1.建筑節(jié)能發(fā)展的能源與環(huán)境背景

我國(guó)是能源生產(chǎn)大國(guó)也是消耗大國(guó)，在能源消耗中，增長(zhǎng)最快的是建筑能耗，其中60%以上的建筑能源消耗來(lái)自于燃料消耗，并且我國(guó)的城鎮(zhèn)化腳步不斷加快，建筑面積也在飛速增長(zhǎng)，建筑能耗也隨之不斷增加。尤其是我國(guó)的嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，主要采用燃煤供暖，而由于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能差等設(shè)計(jì)缺陷而直接導(dǎo)致冬季供暖能源消耗巨大，也給冬季的空氣造成嚴(yán)重污染。一方面由于石油、煤炭等不可再生資源的過(guò)度消耗引起了全球的危機(jī)意識(shí)，同時(shí)也注意到使用化石燃料給我們的環(huán)境和氣候帶來(lái)了巨大的破壞與變化，但建設(shè)不會(huì)止步，建筑能耗比例也會(huì)持續(xù)上漲，另一方面隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，對(duì)于居住環(huán)境要求的提升也為建筑設(shè)計(jì)帶來(lái)更高的要求和挑戰(zhàn)，在這樣的時(shí)代機(jī)遇下，建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)理念應(yīng)運(yùn)而生，并廣泛取得各界關(guān)注，在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求下，更加高效的建筑節(jié)能是建筑行業(yè)必經(jīng)之路，也是未來(lái)的必然發(fā)展趨勢(shì)。

2.新疆地區(qū)建筑節(jié)能的政策與現(xiàn)狀

新疆地處我國(guó)西北，幅員遼闊，跨越了寒冷、嚴(yán)寒兩個(gè)氣候區(qū)，冬季的采暖期長(zhǎng)，而采暖能源主要以煤炭為主，這在根本上致使新疆地區(qū)冬季采暖期間的大氣污染嚴(yán)重，以烏魯木齊市為例，其地處嚴(yán)寒地區(qū)，冬季取暖期較長(zhǎng)的時(shí)候?yàn)?49天，城區(qū)內(nèi)有大量的未節(jié)能的既有居住建筑，建筑能耗相當(dāng)高。隨著國(guó)家節(jié)能建筑相關(guān)規(guī)定的出臺(tái)，新疆地區(qū)也在逐步完善建筑節(jié)能措施，制定符合本地實(shí)際情況的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。為了響應(yīng)貫徹執(zhí)行國(guó)家2010年實(shí)施的《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ26-1010）節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn)，新疆制定了《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)新疆維吾爾自治區(qū)實(shí)施細(xì)則》（XJJ001-2011）并規(guī)定從2012年1月1日開(kāi)始實(shí)施，實(shí)現(xiàn)新建居住建筑節(jié)能65%的目標(biāo)。

2012年烏魯木齊市的“煤改氣”供熱在節(jié)能方面取得了良好的成效，但是隨著城市化進(jìn)程的加快，建筑采暖能耗大幅增加，特別是居住建筑的采暖能耗，使得城市燃?xì)馐志o缺。為實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)約能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，落實(shí)“十二五”時(shí)期建筑節(jié)能發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)，由新疆建筑設(shè)計(jì)研究院、烏魯木齊市建筑節(jié)能墻體材料革新辦公室經(jīng)調(diào)研論證，于2014年4月編制完成《嚴(yán)寒C區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（XJJ/T063-2014，節(jié)能75%），2014年5月1日正式實(shí)施，對(duì)新疆地區(qū)建筑節(jié)能工作的開(kāi)展具有十分積極的指導(dǎo)意義。進(jìn)入2015年，自治區(qū)加大了對(duì)新建建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)管力度，全區(qū)縣及以上城市新建公共建筑全面執(zhí)行節(jié)能50%標(biāo)準(zhǔn)，新建居住建筑全面執(zhí)行節(jié)能65%標(biāo)準(zhǔn)，烏魯木齊市、克拉瑪依市率先執(zhí)行了居住建筑節(jié)能75%標(biāo)準(zhǔn)。開(kāi)展了超低能耗建筑試點(diǎn)示范工作，建成超低能耗建筑試點(diǎn)示范項(xiàng)目。積極組織開(kāi)展了綠色建筑和綠色生態(tài)城區(qū)建設(shè)工作，加強(qiáng)既有居住建筑節(jié)能改造，2015年，新增綠色建筑示范項(xiàng)目100萬(wàn)m2，新增綠色建筑標(biāo)識(shí)項(xiàng)目10個(gè)，建筑面積195.95萬(wàn)m2。

3.新疆嚴(yán)寒地區(qū)建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能措施

對(duì)于建筑物來(lái)說(shuō)，主要的節(jié)能手段有：提高太陽(yáng)輻射熱及建筑內(nèi)部的熱比例，減小建筑物外表面積，提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能，減少建筑耗熱損失，改善采暖供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理，提高鍋爐運(yùn)行效率，提高室外管道輸送效率等，旨在通過(guò)提高能源的利用率，從而降低建筑能耗。嚴(yán)寒地區(qū)的采暖居住建筑的熱損失主要來(lái)自于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱失熱和通過(guò)門(mén)窗縫隙的空氣滲透損失的熱量，墻體、門(mén)窗、屋面這些部件的傳熱性能對(duì)建筑物供暖能源的消耗有著最直接、最大的影響，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)著重引起我們的注意。

3.1墻體節(jié)能

（1）嚴(yán)寒地區(qū)建筑依靠墻面和屋頂吸收太陽(yáng)輻射熱，因此外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面處理也決定著建筑的得熱情況，當(dāng)太陽(yáng)照射在建筑外表面時(shí)，一部分熱量被建筑本體吸收，另一部分被反射，而建筑表面的顏色和粗糙度決定了建筑外表吸收熱量的多少，建筑表面顏色越深，粗糙度越大則吸收的太陽(yáng)輻射熱就越多，因此嚴(yán)寒地區(qū)居住建筑外立面設(shè)計(jì)宜選用深色粗糙的面層材料，以增加熱量吸收。

（2）嚴(yán)寒地區(qū)建筑應(yīng)采用復(fù)合墻體，以多孔磚、砌塊或現(xiàn)澆混凝土墻板為主體材料，與具有高效保溫性能的擠塑板、巖棉板等材料進(jìn)行復(fù)合，使外墻具有較小的傳熱系數(shù)和良好的蓄熱能力，保溫效果明顯。復(fù)合墻體保溫多采取外保溫技術(shù)，相對(duì)于內(nèi)保溫復(fù)合墻體，其能夠有效降低墻體熱量損失，減少熱橋現(xiàn)象，并且不占用室內(nèi)空間，室內(nèi)熱環(huán)境舒適度也較好。

3.2門(mén)窗節(jié)能

（1）必須合理地限制窗墻面積比，既要滿足采光需求，又要做到降低能耗。窗墻面積比應(yīng)按下列要求進(jìn)行計(jì)算：敞開(kāi)式陽(yáng)臺(tái)的陽(yáng)臺(tái)門(mén)上部透明部分計(jì)入窗戶面積，下部不透明部分不計(jì)入窗戶面積；窗墻面積比應(yīng)按開(kāi)間計(jì)算；凸窗的窗面積按窗洞口面積計(jì)算。嚴(yán)寒（C）區(qū)居住建筑的窗墻面積比不應(yīng)大于規(guī)定的限值。當(dāng)窗墻面積比大于規(guī)定的限值時(shí)，必須按照標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的權(quán)衡判斷，并且在進(jìn)行權(quán)衡判斷時(shí)，各朝向的窗墻面積比最大值也只能比表1的對(duì)應(yīng)值大0.1。

（2）嚴(yán)寒地區(qū)的門(mén)窗保溫性能十分重要，因此在玻璃、型材、密封膠條的選擇上要多做考慮。門(mén)窗玻璃可以采用中空玻璃，在中空玻璃空氣層填充惰性氣體，玻璃間隔條可采用暖邊間隔條來(lái)降低玻璃周邊的熱傳導(dǎo)，從而降低整窗的K值和防止玻璃周邊結(jié)露；門(mén)窗型材可選用塑料型材，其多腔式結(jié)構(gòu)具有良好的隔熱性能，傳熱系數(shù)低，保溫性能顯著，應(yīng)當(dāng)選用大斷面（五腔以上）多腔室型材，型材可視面壁厚可增至2.8mm以上，外窗型材耐老化時(shí)間不應(yīng)小于6000h；膠條應(yīng)采用高質(zhì)量的三元乙丙、硅橡膠等耐老化、耐低溫、密封性能優(yōu)良的膠條。其制品滿足低溫脆性溫度-40℃，回彈恢復(fù)（Dr）不應(yīng)小于5級(jí)，可有效提高整窗的氣密性。

（3）保證門(mén)窗良好的氣密性，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑外門(mén)窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級(jí)及檢測(cè)方法》GB/T7106-2008的建筑外窗氣密性能分級(jí)，外窗氣密性等級(jí)由65%標(biāo)準(zhǔn)的6級(jí)提高為7級(jí)。另外還應(yīng)注意門(mén)窗的開(kāi)啟方式，應(yīng)盡量選用平開(kāi)門(mén)窗，增強(qiáng)氣密性，有利于門(mén)窗節(jié)能。

（4）嚴(yán)寒地區(qū)居住建筑中應(yīng)盡量減少凸窗的設(shè)計(jì)數(shù)量，東西向和北向不應(yīng)設(shè)計(jì)凸窗；南向因?yàn)榭梢员粍?dòng)利用太陽(yáng)福射熱能，在保證窗的傳熱系數(shù)的條件下，可適當(dāng)考慮設(shè)計(jì)一些凸窗。為了保證室內(nèi)的熱環(huán)境舒適性，盡量不要在臥室、山墻房間、頂層房間設(shè)計(jì)凸窗，防止冬季熱損失過(guò)大，影響室內(nèi)溫度。

3.3屋面節(jié)能

嚴(yán)寒地區(qū)屋頂保溫的主要措施是采用保溫材料作為屋面保溫層，以增大屋頂熱阻。保溫層應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)低、蓄熱系數(shù)大、吸水率低的材料，同時(shí)不宜選用容重大、密度過(guò)大的材料，防止屋面荷載過(guò)重。屋面的主要兩種形式為平屋面和坡屋面，在屋頂設(shè)計(jì)方面，《嚴(yán)寒（C）區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中要求平屋頂?shù)奈蓓斖该鞑糠值目偯娣e不應(yīng)大于平屋頂總面積的5%；坡屋頂房間的屋頂透明部分作為采光用時(shí)，屋頂透明部分面積不應(yīng)超過(guò)所在房間面積的1/11。

4.結(jié)語(yǔ)

建筑節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，節(jié)能設(shè)計(jì)只是其中的一部分，要達(dá)到更好的節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，需要我們共同努力，加大研究投入，提高節(jié)能建筑品質(zhì)，才能更好的為嚴(yán)寒地區(qū)的居民創(chuàng)造舒適的生活環(huán)境，促進(jìn)嚴(yán)寒地區(qū)建筑的健康發(fā)展。