严寒及寒冷地区居住建筑节能设计

【摘 要】从严寒及寒冷地区的实际情况出发，介绍了我国现行居住建筑节能设计。节约能源是我国的基本国策，建筑节能则是国家节能工作的重中之重。窗户作为建筑外围护结构的开启部位，改善建筑物窗户的保温性能和加强窗户的气密性是节能的关键措施。 【关键词】严寒寒冷；建筑节能设计；窗户

为实现国家节约能源和保护环境的战略方针，当前建筑行业加大了建筑节能的管理力度，新疆地域广阔，约占全国总面积的1/6，具有典型的大陆性干旱气候特征，根据建筑热工设计分区划分，新疆属于寒冷（南疆）和严寒（北疆）地区。建筑节能工作已经引起各级政府和广大设计人员的高度重视，从建筑结构设计便开始做好建筑节能设计工作，现结合本人建筑设计工作的实践，谈谈严寒及寒冷地区新疆地区居住建筑节能设计。

窗户是耗热的薄弱环节，是节能的重点部位，改善建筑物窗户的保温性能和加强窗户的气密性是节能的关键措施。通过围护结构的传热损失约占全部损失的77%，门窗缝隙的空气渗透热损失约占23%～25%。在传热热损失中，外墙约占23～34%，窗约占23%～25%，楼梯间隔墙约占6%～11%，屋面约占7%～8%，阳台门下部约占2%～3%，地面约占2%，窗户的总耗热量即传热热损失与空气渗透热损失约占全部热损失的50%。可见，加强围护结构的保温，特别是加强窗户，包括阳台门的保温性能和加强窗户的气密性，是节约采暖能耗的关键环节。对于建筑物来说，节能的主要途径是：减少建筑物

外表面积和加强围护结构保温，以减少传热耗热量；提高门窗的气密性，以减少空气渗透耗热。在减少建筑物总失热量的前提下，尽量利用太阳辐射得热和建筑物内部得热，最终达到节约采暖设备供热量的目的。设法减小窗的耗热是建筑节能的重要内容。然而，窗并不仅仅是耗热构件，在有阳光照射时，太阳辐射及天然光将进入室内。可见，将窗户设计成为得热构件也是可能的。 一、窗户的朝向

建筑物利用太阳采暖最普遍、最简单的方法，就是让阳光透过窗户直接照射进来，最大程度地获得能量，所以窗户面向太阳的朝向是采热的第一因素。根据我国的地理位置，寒冷地区南向开窗在冬季照射的太阳辐射热量最大，而夏季辐射热量略小；在夏季东西向的辐射热量大于南向。因此采用南向窗可以得到“冬暖夏凉”的效果。在建筑构造允许的情况下应尽量开大南窗，适当开设东西向窗，减少或不设北向窗，以达到多获取太阳能而减少热损失的目的。此外主导风向也影响着室内热损程度及夏季室内的自然通风，因此在选择窗的朝向时，应在考虑日照的同时注意主导风向。寒冷地区大部分主要居室及窗的布置，应避免对着冬季主导风向，以免热损耗过大，影响室内温度。 二、窗户的大小及形状

在通常的建筑设计中，窗的尺寸和形状应根据采光要求，结构构造需要，模数制及建筑造型等因素决定。在建筑节能设计中，窗户尺寸的确定应充分考虑窗户的热工性能。由于通常窗户的单位面积

耗热量比外墙大4倍左右，因此，开窗面积的大小应以满足基本要求为准，做到大小适度。在我国民用建筑热工设计规范和建筑节能设计标准中规定，窗口面积一定时，窗口形状不同，对室内日照时间和日照面积也有一定影响。以冬季室内日照情况分析，扁形窗比长形窗能有较多的日照时间。从南向窗口的日照面积来看，长形窗比扁形窗为大。窗口在东南、西南和东、西朝向的日照面积，扁形窗比长形窗为大。正方形窗的日照时间及同照面积，处于两者之间。建筑节能的设计中，在满足结构及立面要求的同时，在窗户面积确定的条件下，不同的朝向应尽量采用日照面积大，使室内日照时间长的窗户形状。从而增加建筑物的得热量达到节能目的。 三、采用多层玻璃窗

采用多层玻璃窗提高窗户保温性能的做法，早己被设计人员和使用者所认识。目前大多数厂家生产的单框双玻璃窗，玻璃之间的空气间层厚度较薄，没有充分发挥空气间层的作用。目前在寒冷地区居住建筑中也多采用这样的单框双玻璃窗，节能效果一般。采用多层玻璃窗，其目的不仅仅是为了增加玻璃的厚度，如果只是为了增加玻璃的厚度，采用单层玻璃窗是完全可以实现的，其更重要的目的是形成有一定厚度的空气间层，因为空气的导热系数远远小于玻璃的导热系数。而且，从热工学角度看，由于间层内空气对流状态对换热程度的影响。

四、选用隔热性能好的窗框材料

窗框材料是整个窗户中另外一个薄弱环节，整个窗户中约有1/4

面积是窗框材料，高性能的装配较传统的窗框材料具有更好的隔热性能。窗框是不同材料的组合，如果选择门窗使用low-e镀膜、充气和低传导间隔条中空玻璃，那么窗框材料就应该选择传导热损失最低的材料，这是窗框材料选择的基本条件。

寒冷地区使用比较广泛的是塑钢门窗。塑钢门窗在国外已经历了近三十年的考验，在中国也己有十几年的历史，己经是一种较为成熟的建筑材料，能够满足人们对门窗的各种需求。塑钢门窗的出现，改善了人们的居住热环境和声环境，因此推广塑钢门窗是节约能耗，提高建筑功能的需要。

玻璃钢窗是新一代绿色环保型节能窗。窗框是近两年在引进国外先进技术的基础上，采用薄壁复杂截面异形材拉挤和型材表面喷涂保护膜等技术，研制并开发的一种新型窗框。既有钢，铝等金属材料的坚固性能，又具有塑钢门窗的保温、防腐、节能的特性。具有轻质高强（无需加钢衬补强）、尺寸稳定、不易变形、耐老化、耐腐蚀、结构设计合理等优点。该窗框传热系数小，与中空玻璃或低辐射中空玻璃组合，外窗的保温隔热性能良好。 五、提高窗户的密封性能

在墙与窗框之间，窗框与窗扇之间，窗扇与玻璃之间都存在着一些不可避免的缝隙，这些缝隙是窗热量传递的主要途径。窗缝的冷风渗透的热损失约占窗户总热损失的l/3～1/2，因此加强窗户的严密性，减少窗户的缝隙十分重要。

由于进行窗户的密封所需费用少，操作简便，居民可以自己动手

完成而且节能效果很好，所以这一技术应当广泛推广。以我国寒冷地区的农村居民早已采用的保温措施糊纸封缝而言，就可以减少冷风渗透热损失的3/4以上。例如还可将普通空腹钢窗在改善断面加密闭条后制成新型密闭空腹钢窗，其在传热系数不变的情况下可使空气渗透量降低3/4倍，节能效果明显，其造价只增加了5%左右，这种新型窗，己经在我国部分地区推广使用。 六、尽量减少窗户在夜间的热消耗

由于窗户的热损失主要是在夜间及阴天发生，因此，给窗户增加一些辅助保温措施十分必要。例如可在窗户上加一层保温窗板，这种保温窗板可用泡沫珍珠岩填充制成也可直接采用绝热性能好的聚苯乙烯板材等制成；也可以在玻璃窗内侧增设带有反射绝热材料的保温窗帘，它们均可以使窗户的保温效果得到提高，达到明显的节能效果。另外还可把活动百页装在单层窗内侧或装在双层窗中间也是良好的窗保温措施。页片由高反射率，低发射率的材料制成，如抛光铝。白天打开百页，太阳通过页片反射进入室内，晚间或阴天关上百页，它和窗形成空隙，加大热阻，达到保温目的。窗的保温措施在太阳能采暖建筑中应用较为普遍。北欧各国早就在住宅建筑中采用凸形窗和窗口外侧设保温窗扇，这样就能更好的接受太阳的辐射热和避免散热。

总而言之，新疆地处严寒地区，采暖期较长，是建筑节能的重点地区。窗户是耗热量较大的构件，是节能的重点部位，外窗的节能可提高外窗的保温隔热性能，改善室内温度，改善窗户内表瑟温度，

控制空气渗透，使室内换气量合理，满足人体需求，在减少能源消耗的同时，提高室内热舒适程度和视觉舒适程度，改善住宅的品质。