基于低能耗目标的严寒地区建筑设计研究分析

胡媛 魏福生

摘    要：在我国的严寒地区中，其气候条件具备独特性，在严寒地区的冬天中，其特性为漫长而又寒冷，建筑设计与人们的生活有着紧密的关系，处于冬季时对采暖提出了严格的要求，因此在与我国其他地区进行比较的情况下，其严寒地区的建筑物，消耗的能量较多，占据全部能耗量的50%。在严寒地区处于冬季的情况下，其采暖的主要方式为煤，但是在燃煤的过程中，会产生一定的副作用，对自然环境造成了严重的影响。为了可以降低建筑对自然环境的损坏程度以及对能源的不良影响，本文主要对基于低能耗目标的严寒地区建筑设计进行了分析，首先对建筑的“外在”——围护结构节能设计进行了阐述，其次对建筑“内在”——能量供给系统节能设计进行了叙述，然后对建筑的“调节”——空调系统进行了分析。

关键词：严寒地区;低能耗目标;建筑设计

1  引言

在我国严寒地区与其他地区进行比较的情况下，冬季的采暖所消耗的能源较多，在此情况下，对于严寒地区的采暖，需要遵守低耗能的目标要求，为建筑及其他地区发展的可持续性提供保障，在強调被动式节能设计之外，需要转变传统化石能源提供采暖的方式，逐渐运用可再生能源进行采暖，例如太阳能、风能等等，同时结合保温隔热的材料，为严寒地区建筑的低能耗目标而努力。

2  建筑的“外在”——围护结构节能设计

现阶段，在我国严寒地区建筑的围护结构中，由于存在绝热性性能不佳的情况，对于围护结构所消耗的能源较多，占据整体建筑能量消耗的30%以上。因此，为了可以达到建筑室内环境的冷热适中，对于保温隔热良好的外围护结构非常重要。

2.1  外墙

在严寒地区传统外围护结构中，主要的方案为改进墙体材料以及保温材料。通过选取加气混凝土保温砌块+EPS保温模板，对保温的厚度提出了要求，达到300mm 的情况下，利用外墙外保温系统通过计算之后，就可以知道外墙的传热系数可以符合低能耗的规定要求，达到0.11W/（m2·K）。

2.2  地面

在建筑设计地面采暖的过程中，在建筑底层墙体内侧的2.0m范围之内，需要增加设置聚苯板，其目的是可以提升地面保温的性能。

2.3  屋顶

以传统的屋顶采暖作为基础，对保温材料提出了要求，需要采取新型的EPS保温板，并对保温板的厚度提出了要求，需要达到100mm～200mm，从而可以保证屋顶采暖的传热系数，可以符合低耗能的目标要求。

2.4  外窗

在选择外窗材料中，需要采取Low-E窗。在建筑物能耗中，主要的部分是外门窗玻璃的热损失，在全部建筑物能耗中占据着一半比例以上。通过相关文献资料的研究分析，在玻璃内表面的传热中，是以辐射为主体占据的比例为58%，这就需要转变玻璃的性能，而在制造建筑物门窗的过程中，通过采取Low-E玻璃，可以降低由于辐射的因素，而造成室内热能向室外传递的情况，从而可以符合相关节能的规定要求。

3  建筑的“内在”——能量供给系统节能设计

在建筑设计采暖的过程中，所采取的方式为地源热泵，不仅具有供热功能，还具有供冷功能，在整个冬季，采暖的节能效益达到了60%以上。

3.1  供暖系统

在构建采暖系统中，采取的采暖方式为低温热水天棚辐射，在进行设计的过程中，供回水的温度为30℃/28℃，在同程式下，选择供下回的方式，在每个分支环路中，需要设置相应的远传自力式恒温阀，而用户就可以在末端中，对室内的温度进行调整。同时，在室内中要对户用热量表进行设置，然后通过测量流量，以及测试供回水温度差距，对住户所使用的热量进行计量，从而可以为实现热计量的目的奠定基础，为后期的推广应用提供有利条件[2]。在地埋管换热器中，会存在冷堆积的问题，主要的原因为全面的冷热不均匀，但是在辅助热源中，通过利用太阳能的方式，可以有效解决上述的问题如图所示。

3.2  供冷系统

在严寒地区处于夏季时，采取的供冷方式为天棚辐射。在对夏季供冷供回水温度进行设计的过程中，设计温度为20℃/22℃，与风机盘管供回水设计温度进行比较的情况下，要高7℃/12℃，因此，对于夏季供冷供回水设计温度的供冷参数，可以避免存在管道或者天棚结露的情况，而对于各户的功能，包括了供暖和供冷两个方面，可以常年使用末端-天棚盘管系统[3]。

4  建筑的“调节”——空调系统

在建筑的“调节”中，主要为空调系统，通过采取分散式高效回收新风系统，那么各户的上部为回风，末端为地板送风。在新风系统中，需要设置排风热回收装置，在冬季的时候设置加湿装置，在夏季的时候需要设置除湿装置。使热回收率符合相关的规定要求，在68%以上，满足室内新风的需求，从而可以节能的目标。在处于过渡季节的情况下，对于新风系统的独立运行，可以最大程度利用室外新风，保证室内空气的质量，从而可以实现节能的目的[4]。

5  结束语

综上所述，本文基于低能耗的目标，主要对严寒地区建筑设计进行了分析，通过采取最新的外墙保温等技术，构建成为了围护结构的保温体系，符合低耗能的规定要求。通过运用太阳能补热技术，还包括了蓄热蓄冷技术，构建成为了新型的地缘热泵供暖供冷系统，为严寒地区建筑设计低耗能目标的实现，以及通过运用可再生能源的方式，保证实现低耗能目标的有效手段。

参考文献：

[1] 杨修，黄翊婕.以低能耗为导向的夏热冬暖南区公共建筑节能设计策略研究[J].绿色科技，2019（20）：186～188.

[2] 张天宇.超低能耗目标下的寒冷地区建筑本体节能设计研究--以潍坊峡山农业智谷为例[D].山东：山东建筑大学，2019.

[3] 张文勇.响应面优化算法在被动式低能耗 建筑设计中的应用[J].科学技术与工程，2018（21）：282～287.

[4] 庞波，郑霁雯，苏波.地域适宜和低能耗的可持续建筑设计——广西南宁生态环境科普教育馆项目建造实践[J].建筑技艺，2019（4）：24～29.