嚴寒地區既有建筑的節能優化設計探究

【摘要】從當今社會建筑發展形勢來看，既有住宅建筑節能優化設計問題是當前我國城市建設工作中需要重點研究的問題。本文從既有住宅節能優化設計分析入手，對既有建筑節能優化設計中存在的墻體、屋面、門窗等方面的優化設計的重要性進行詳細闡述。同時還結合嚴寒地區的地域特征，從節能材料的選用、優化設計方式上，提供建設性的意見。

【關鍵詞】嚴寒地區；既有建筑；節能優化設計；探究

在我國嚴寒地區，其建筑群體存在著多數二十世紀中后期的古老住宅建筑，這些建筑在當時施工時受到經濟實力、施工技術、建筑材料、設計理念等因素的限制，導致其建設標準不能夠滿足居住者對室內熱舒適度的需求。雖然說，這些古老的住宅建筑在外觀和格局上有所欠缺，但是在結構功能方面并沒有不合理的地方，在實際使用過程中，如果在該建筑規定使用年限期間，將其拆除重建，那么將會造成嚴重的資源損失，甚至造成嚴重的生態環境污染。從經濟方面來看，節能優化設計的費用相對于拆除重造來講會節省很多，能夠節省三分之一的資金。所以，如果利用現有條件對該地區既有建筑進行節能優化設計是當前面臨的重要問題。

1、既有住宅建筑概況

嚴寒地區冬季漫長寒冷、凍土期長、凍土深且多風雪，夏季不熱，年平均氣溫在 -5～10 ℃。這就要求建筑物必須具有良好的冬季防寒、保溫、防凍性能。該地區既有住宅造型單調，結構形式單一，磚混結構居多，少數為框架結構，墻厚多為 370 mm，在少數極為寒冷地區墻厚可達 490 mm。由于早期建筑技術不成熟，既有建筑存在著比較嚴重的保溫隔熱性能低、氣密性差等問題。調查顯示，住戶對現有住房滿意度不到兩成。像這樣依照舊建筑標準，未經過節能優化設計，且正處于生命周期內的既有住宅耗能之高、數量之大、范圍之廣，直接影響著人們的生活質量和城市發展進程。對比已達到節能標準的民用建筑，其外墻的保溫隔熱性能為非節能建筑的 2～3 倍，屋面為 2～2.5 倍，門窗為 1.5～2 倍。

2、墻體節能優化設計

墻體節能優化設計為：單一墻體節能技術與復合墻體節能優化設計，隨著對外墻保溫性能要求的提高，單一材料墻體已經難以滿足標準。目前復合墻體節能優化設計有：外墻外保溫設計、外墻內保溫設計、內外混合保溫設計、墻體夾心保溫設計、墻體自保溫設計，還有雙層節能外墻設計等。單就現有實踐情況看，外墻內保溫設計、外墻夾心保溫設計與外墻外保溫設計應用較多。對外墻進行保溫，三者都能夠提高冬天外墻內表面溫度，使室內氣候環境有所改善，其中外墻外保溫的應用效果較好，更適用于既有建筑節能改造中。

3、屋面節能優化設計

屋面不僅是失熱構件，而且也是最直接受太陽輻射影響的構件，對頂層住戶影響最大。屋面節能優化設計通常要注意，保溫層不宜選用密度較大、熱導率較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過大；保溫層也不宜選用吸水率較大的保溫材料，以防屋面濕作業時因保溫層大量吸水降低保溫效果。比較各種保溫材料的節能效果和經濟性，住宅屋面宜選用聚苯乙烯泡沫塑料板、擠塑性聚苯板、水泥聚苯板、巖棉等輕質高效保溫隔熱材料。

屋面設計的形式多種多樣，由于不同地區實際條件差異，采取的設計措施有所不同。常見的屋面節能設計形式有：平屋頂改坡屋頂、架空屋面、倒置式屋面、蓄水屋面、吸濕散熱屋面、干鋪保溫材料屋面、遮陽屋面、淺色坡屋面、種植屋面等。限于東北嚴寒地區所處的地理位置和自然環境，一些屋面節能設計方法并不適用。根據該地區氣候特點，從實際情況考慮，將平屋面改為坡屋面最為實用，不僅能提高屋面的熱工性能，豐富建筑天際線，城市形象也能得到提升。

4、建筑外部環境的改善

建筑物和其所處的環境是相互關聯的。從實際方面來講，建筑和周邊外部環境之間有一種熱輻射作用存在。例如：建筑物與建筑物之間，建筑物與周邊環境之間。只是這種作用相對較小，常視為次要因素，在某些特定的情況下近似忽略。實際上，不論住宅形式做得多好，當有室內外空氣產生對流時，由于室內外存在溫度差，外墻內表面溫度和室內溫度立刻就會產生波動。因此，改善建筑室內熱環境實現節能的另一種途徑是改善建筑的外部環境。對于既有建筑而言，規劃方案已成定局，很難從大的方面重新設計。基于多方面的局限，若能在住宅周圍設置建筑小品，種植植被、樹木等，調整住宅周遭的空間構成，這對建筑節能同樣也能夠產生積極的促進作用

5、可再生能源的利用

嚴寒地區可利用的可再生能源主要有太陽能、地熱能、風能、生物質能。目前太陽能在建筑中的利用方式主要是太陽能光電利用技術與太陽能光熱利用技術。從經濟能力上看，太陽能光電技術成本過高，住戶不易接受；太陽能光熱利用技術應用較好。在嚴寒地區地熱能應用較為普遍，主要是地源熱泵技術，因其受地熱資源條件的限制小，更便于利用。與常規能源相比，風能的最大問題是其不穩定性，不易控制，但可作為輔助能源考慮。

結語：

嚴寒地區既有建筑所占比例之大，耗能之多已不容樂觀。既有建筑節能優化設計是一個整體性優化的過程，現階段采用先進的保溫隔熱材料，選擇合乎地區特點的節能優化設計措施，提高建筑圍護結構的熱工性能，是實現既有建筑節能優化設計的關鍵。此外，人們對既有建筑節能設計的認識也有待更進一步的提高，節能設計是在改善原有不合時宜舊建筑形式的基礎上，盡可能節省能耗，降低不必要的重復投資，營造出良好的建筑室內外熱環境，實現人居環境和生態的可持續發展。因此，需要廣大建筑從業者們不斷地研究探索，總結實踐經驗，走出一條適合嚴寒地區節能優化設計的和諧之路。

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