基于低能耗目標的嚴寒地區建筑設計研究分析

胡媛 魏福生

摘? ? 要：在我國的嚴寒地區中，其氣候條件具備獨特性，在嚴寒地區的冬天中，其特性為漫長而又寒冷，建筑設計與人們的生活有著緊密的關系，處于冬季時對采暖提出了嚴格的要求，因此在與我國其他地區進行比較的情況下，其嚴寒地區的建筑物，消耗的能量較多，占據全部能耗量的50%。在嚴寒地區處于冬季的情況下，其采暖的主要方式為煤，但是在燃煤的過程中，會產生一定的副作用，對自然環境造成了嚴重的影響。為了可以降低建筑對自然環境的損壞程度以及對能源的不良影響，本文主要對基于低能耗目標的嚴寒地區建筑設計進行了分析，首先對建筑的“外在”——圍護結構節能設計進行了闡述，其次對建筑“內在”——能量供給系統節能設計進行了敘述，然后對建筑的“調節”——空調系統進行了分析。

關鍵詞：嚴寒地區;低能耗目標;建筑設計

1? 引言

在我國嚴寒地區與其他地區進行比較的情況下，冬季的采暖所消耗的能源較多，在此情況下，對于嚴寒地區的采暖，需要遵守低耗能的目標要求，為建筑及其他地區發展的可持續性提供保障，在強調被動式節能設計之外，需要轉變傳統化石能源提供采暖的方式，逐漸運用可再生能源進行采暖，例如太陽能、風能等等，同時結合保溫隔熱的材料，為嚴寒地區建筑的低能耗目標而努力。

2? 建筑的“外在”——圍護結構節能設計

現階段，在我國嚴寒地區建筑的圍護結構中，由于存在絕熱性性能不佳的情況，對于圍護結構所消耗的能源較多，占據整體建筑能量消耗的30%以上。因此，為了可以達到建筑室內環境的冷熱適中，對于保溫隔熱良好的外圍護結構非常重要。

2.1? 外墻

在嚴寒地區傳統外圍護結構中，主要的方案為改進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，對保溫的厚度提出了要求，達到300mm 的情況下，利用外墻外保溫系統通過計算之后，就可以知道外墻的傳熱系數可以符合低能耗的規定要求，達到0.11W/（m2·K）。

2.2? 地面

在建筑設計地面采暖的過程中，在建筑底層墻體內側的2.0m范圍之內，需要增加設置聚苯板，其目的是可以提升地面保溫的性能。

2.3? 屋頂

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

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著一半比例以上。通過相關文獻資料的研究分析，在玻璃內表面的傳熱中，是以輻射為主體占據的比例為58%，這就需要轉變玻璃的性能，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，而造成室內熱能向室外傳遞的情況，從而可以符合相關節能的規定要求。

3? 建筑的“內在”——能量供給系統節能設計

在建筑設計采暖的過程中，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，在整個冬季，采暖的節能效益達到了60%以上。

3.1? 供暖系統

在構建采暖系統中，采取的采暖方式為低溫熱水天棚輻射，在進行設計的過程中，供回水的溫度為30℃/28℃，在同程式下，選擇供下回的方式，在每個分支環路中，需要設置相應的遠傳自力式恒溫閥，而用戶就可以在末端中，對室內的溫度進行調整。同時，在室內中要對戶用熱量表進行設置，然后通過測量流量，以及測試供回水溫度差距，對住戶所使用的熱量進行計量，從而可以為實現熱計量的目的奠定基礎，為后期的推廣應用提供有利條件[2]。在地埋管換熱器中，會存在冷堆積的問題，主要的原因為全面的冷熱不均勻，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

在嚴寒地區處于夏季時，采取的供冷方式為天棚輻射。在對夏季供冷供回水溫度進行設計的過程中，設計溫度為20℃/22℃，與風機盤管供回水設計溫度進行比較的情況下，要高7℃/12℃，因此，對于夏季供冷供回水設計溫度的供冷參數，可以避免存在管道或者天棚結露的情況，而對于各戶的功能，包括了供暖和供冷兩個方面，可以常年使用末端-天棚盤管系統[3]。

4? 建筑的“調節”——空調系統

在建筑的“調節”中，主要為空調系統，通過采取分散式高效回收新風系統，那么各戶的上部為回風，末端為地板送風。在新風系統中，需要設置排風熱回收裝置，在冬季的時候設置加濕裝置，在夏季的時候需要設置除濕裝置。使熱回收率符合相關的規定要求，在68%以上，滿足室內新風的需求，從而可以節能的目標。在處于過渡季節的情況下，對于新風系統的獨立運行，可以最大程度利用室外新風，保證室內空氣的質量，從而可以實現節能的目的[4]。

5? 結束語

綜上所述，本文基于低能耗的目標，主要對嚴寒地區建筑設計進行了分析，通過采取最新的外墻保溫等技術，構建成為了圍護結構的保溫體系，符合低耗能的規定要求。通過運用太陽能補熱技術，還包括了蓄熱蓄冷技術，構建成為了新型的地緣熱泵供暖供冷系統，為嚴寒地區建筑設計低耗能目標的實現，以及通過運用可再生能源的方式，保證實現低耗能目標的有效手段。

參考文獻：

[1] 楊修，黃翊婕.以低能耗為導向的夏熱冬暖南區公共建筑節能設計策略研究[J].綠色科技，2019（20）：186～188.

[2] 張天宇.超低能耗目標下的寒冷地區建筑本體節能設計研究--以濰坊峽山農業智谷為例[D].山東：山東建筑大學，2019.

[3] 張文勇.響應面優化算法在被動式低能耗 建筑設計中的應用[J].科學技術與工程，2018（21）：282～287.

[4] 龐波，鄭霽雯，蘇波.地域適宜和低能耗的可持續建筑設計——廣西南寧生態環境科普教育館項目建造實踐[J].建筑技藝，2019（4）：24～29.