淺析新疆嚴寒地區建筑的節能設計

帕合爾丁·奴力買買提

【摘 要】能源消耗問題已經成為制約我國經濟發展的一大瓶頸，建筑行業對能源的消耗比重越來越大，我國處于城市化建設的飛速發展階段，建筑面積逐年成倍增長，建筑節能已經提上日程，并成為當前建筑行業的重點研究課題。新疆地處我國西北，冬季寒冷，建筑節能工作的形勢更加嚴峻。文章就我國嚴寒地區建筑節能的發展背景、現狀、政策做簡要分析，提出幾點節能建議，以期為今后的建筑節能工作提供有價值的參考。

【關鍵詞】新疆；嚴寒；建筑；節能

1.建筑節能發展的能源與環境背景

我國是能源生產大國也是消耗大國，在能源消耗中，增長最快的是建筑能耗，其中60%以上的建筑能源消耗來自于燃料消耗，并且我國的城鎮化腳步不斷加快，建筑面積也在飛速增長，建筑能耗也隨之不斷增加。尤其是我國的嚴寒和寒冷地區，主要采用燃煤供暖，而由于建筑圍護結構保溫性能差等設計缺陷而直接導致冬季供暖能源消耗巨大，也給冬季的空氣造成嚴重污染。一方面由于石油、煤炭等不可再生資源的過度消耗引起了全球的危機意識，同時也注意到使用化石燃料給我們的環境和氣候帶來了巨大的破壞與變化，但建設不會止步，建筑能耗比例也會持續上漲，另一方面隨著人們物質生活水平的提高，對于居住環境要求的提升也為建筑設計帶來更高的要求和挑戰，在這樣的時代機遇下，建筑的節能設計理念應運而生，并廣泛取得各界關注，在可持續發展戰略的要求下，更加高效的建筑節能是建筑行業必經之路，也是未來的必然發展趨勢。

2.新疆地區建筑節能的政策與現狀

新疆地處我國西北，幅員遼闊，跨越了寒冷、嚴寒兩個氣候區，冬季的采暖期長，而采暖能源主要以煤炭為主，這在根本上致使新疆地區冬季采暖期間的大氣污染嚴重，以烏魯木齊市為例，其地處嚴寒地區，冬季取暖期較長的時候為149天，城區內有大量的未節能的既有居住建筑，建筑能耗相當高。隨著國家節能建筑相關規定的出臺，新疆地區也在逐步完善建筑節能措施，制定符合本地實際情況的建筑節能標準。為了響應貫徹執行國家2010年實施的《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》（JGJ26-1010）節能65%的標準，新疆制定了《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準新疆維吾爾自治區實施細則》（XJJ001-2011）并規定從2012年1月1日開始實施，實現新建居住建筑節能65%的目標。

2012年烏魯木齊市的“煤改氣”供熱在節能方面取得了良好的成效，但是隨著城市化進程的加快，建筑采暖能耗大幅增加，特別是居住建筑的采暖能耗，使得城市燃氣十分緊缺。為實現國家節約能源與可持續發展戰略，落實“十二五”時期建筑節能發展規劃目標，由新疆建筑設計研究院、烏魯木齊市建筑節能墻體材料革新辦公室經調研論證，于2014年4月編制完成《嚴寒C區居住建筑節能設計標準》（XJJ/T063-2014，節能75%），2014年5月1日正式實施，對新疆地區建筑節能工作的開展具有十分積極的指導意義。進入2015年，自治區加大了對新建建筑節能強制性標準的監管力度，全區縣及以上城市新建公共建筑全面執行節能50%標準，新建居住建筑全面執行節能65%標準，烏魯木齊市、克拉瑪依市率先執行了居住建筑節能75%標準。開展了超低能耗建筑試點示范工作，建成超低能耗建筑試點示范項目。積極組織開展了綠色建筑和綠色生態城區建設工作，加強既有居住建筑節能改造，2015年，新增綠色建筑示范項目100萬m2，新增綠色建筑標識項目10個，建筑面積195.95萬m2。

3.新疆嚴寒地區建筑設計的節能措施

對于建筑物來說，主要的節能手段有：提高太陽輻射熱及建筑內部的熱比例，減小建筑物外表面積，提高外圍護結構的保溫性能，減少建筑耗熱損失，改善采暖供熱系統的設計及運行管理，提高鍋爐運行效率，提高室外管道輸送效率等，旨在通過提高能源的利用率，從而降低建筑能耗。嚴寒地區的采暖居住建筑的熱損失主要來自于圍護結構的傳熱失熱和通過門窗縫隙的空氣滲透損失的熱量，墻體、門窗、屋面這些部件的傳熱性能對建筑物供暖能源的消耗有著最直接、最大的影響，在建筑節能設計時，應當著重引起我們的注意。

3.1墻體節能

（1）嚴寒地區建筑依靠墻面和屋頂吸收太陽輻射熱，因此外圍護結構的表面處理也決定著建筑的得熱情況，當太陽照射在建筑外表面時，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輻射熱就越多，因此嚴寒地區居住建筑外立面設計宜選用深色粗糙的面層材料，以增加熱量吸收。

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

3.2門窗節能

（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。窗墻面積比應按下列要求進行計算：敞開式陽臺的陽臺門上部透明部分計入窗戶面積，下部不透明部分不計入窗戶面積；窗墻面積比應按開間計算；凸窗的窗面積按窗洞口面積計算。嚴寒（C）區居住建筑的窗墻面積比不應大于規定的限值。當窗墻面積比大于規定的限值時，必須按照標準的要求進行圍護結構熱工性能的權衡判斷，并且在進行權衡判斷時，各朝向的窗墻面積比最大值也只能比表1的對應值大0.1。

（2）嚴寒地區的門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降低玻璃周邊的熱傳導，從而降低整窗的K值和防止玻璃周邊結露；門窗型材可選用塑料型材，其多腔式結構具有良好的隔熱性能，傳熱系數低，保溫性能顯著，應當選用大斷面（五腔以上）多腔室型材，型材可視面壁厚可增至2.8mm以上，外窗型材耐老化時間不應小于6000h；膠條應采用高質量的三元乙丙、硅橡膠等耐老化、耐低溫、密封性能優良的膠條。其制品滿足低溫脆性溫度-40℃，回彈恢復（Dr）不應小于5級，可有效提高整窗的氣密性。

（3）保證門窗良好的氣密性，按照國家標準《建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》GB/T7106-2008的建筑外窗氣密性能分級，外窗氣密性等級由65%標準的6級提高為7級。另外還應注意門窗的開啟方式，應盡量選用平開門窗，增強氣密性，有利于門窗節能。

（4）嚴寒地區居住建筑中應盡量減少凸窗的設計數量，東西向和北向不應設計凸窗；南向因為可以被動利用太陽福射熱能，在保證窗的傳熱系數的條件下，可適當考慮設計一些凸窗。為了保證室內的熱環境舒適性，盡量不要在臥室、山墻房間、頂層房間設計凸窗，防止冬季熱損失過大，影響室內溫度。

3.3屋面節能

嚴寒地區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。保溫層應選用導熱系數低、蓄熱系數大、吸水率低的材料，同時不宜選用容重大、密度過大的材料，防止屋面荷載過重。屋面的主要兩種形式為平屋面和坡屋面，在屋頂設計方面，《嚴寒（C）區居住建筑節能設計標準》中要求平屋頂的屋頂透明部分的總面積不應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，屋頂透明部分面積不應超過所在房間面積的1/11。

4.結語

建筑節能是一項系統性工程，節能設計只是其中的一部分，要達到更好的節能效果，實現可持續發展，需要我們共同努力，加大研究投入，提高節能建筑品質，才能更好的為嚴寒地區的居民創造舒適的生活環境，促進嚴寒地區建筑的健康發展。