本站原创【摘 要】建筑围护结构节能是建筑节能的重要组成部分,特别是严寒地区的东北,它的建筑围护结构节能在我国最为重要.东北建筑节能的设计应结合自然气候、因地制宜,以最简洁的设计手法、极低的能耗创造在寒冷的气候下舒适的室内居住环境.本文分析了东北建筑节能的现状,并从围护体系和取暖系统两方面探讨了东北地区的节能途径.
【关 键 词】东北建筑；节能现状；围护体系；取暖系统
前言
东北地区现在指由中国的黑龙江、吉林和辽宁三省构成的区域,简称“中国东北”或“东北”.东北地区属温带季风性气候,四季分明,夏季温热多雨,冬季寒冷干燥,森林的覆盖率大,可拉长冰雪消融时间.东北地区是我国纬度位置最高的区域,冬季寒冷,因此其取暖能耗多,建筑节能意义重大.
一、东北建筑节能的现状
据资料显示,我国新增采暖能耗以每年6×109kg标准煤的速度在增长.我国北方城镇采暖人口只占全国人口总数的13.6%,但北方集中采暖地区的房屋建筑的建筑面积约占全国采暖房屋面积的50%,且每年有3～6个月的采暖期.在80年代末期,寒冷地区采暖能耗占到当时全国年总能耗的11.5%,占采暖地区全社会能耗的20%以上,在一些严寒地区城镇建筑能耗则高达当地社会总能耗的50%以上.寒冷地区的建筑能耗主要是以供热为主,所以,建筑节能绝大部分是供热节能.因此,我国建筑节能中心工作首先是围绕着降低北方寒冷地区城镇的采暖能耗展开的.
在建筑气候区划中,东北地区处于严寒地区.由于缺乏科学有效的节能设计,建筑状况不容乐观,2005年,建筑部曾对17省市的建筑节能情况进行了抽样调查,结果发现,北方地区做了节能设计项目的只有50%左右按照设计标准.目前,我国东北既有建筑的能耗呈现两个特点：围护结构的保温隔热性能和门窗气密性性较差；既有建筑采暖供热系统热效率较低,因此这两方面是东北地区节能改造的重点.
二、东北建筑节能的途径
(一)建筑围护体系节能
建筑物耗热量主要由通过围护结构的传热耗量构成,其数值约占总耗热量的73%-77%,所以改善围护体系节能对于提高住宅节能设计有着深远的影响.住宅建筑围护体系的节能设计重点在其外墙、门窗和屋顶三大部分.
1.外墙
东北这种北方寒冷地区除要求外墙外保温系统耐低温（如-15～-30℃）,还要求可低于5℃气温施工,延长施工期,满足工程需要.
外墙外保温系统所用材料包括：基层处理材料（基层增强剂及修补砂浆）、胶黏剂（黏聚苯板胶）、聚苯板（EPS）、抹面胶（聚合物砂浆）、耐碱玻璃纤维涂塑网格布及各种饰面材料等.
（1）基层处理材料及胶黏剂
严寒、寒冷地区外墙外保温系统所使用的基层处理材料及胶黏剂（黏聚苯板胶）与其它地区外墙外保温系统要求一样,只是对有些产品性能就有特殊的项目要求,即在气温较低时施工材料必须早强不返碱,能适应低于5℃施工.
（2）聚苯板（EPS）
EPS制件可以在很低温度下长期使用,甚至在-180℃超低温条件下,EPS材料本身也不会发生任何变化.（注：保温材料使用温度要耐低温）所有的材料都会热胀冷缩,EPS的热膨胀系数为0.05～0.07mm/（℃*m）,即当温度变化17℃,EPS板尺寸变化约1%（1mm/m）.当最冷的严冬如-40℃时,外墙外保温系统内侧为5℃,温差达45℃,由于热胀冷缩作用,外侧与内侧尺寸差4.5mm/m,EPS板产生应力.当EPS板储放时间不够时（少于42天）,也增加其收缩变形.在北方寒冷地区外墙外保温系统要求EPS板储存期大于42天,否则会因储存期不够,而产生0.3%～0.5%的收缩,与热胀冷缩作用外侧与内侧尺寸差4.5mm/m相当,容易造成开裂.
因此,北方寒冷地区外墙外保温系统EPS板储存期必须大于42天.为减少热胀冷缩作用影响,应采用点粘-空腔结构,分散应力,并选500*600EPS板,降低热胀冷缩作用影响,降低热应力,减少收缩变形,防止开裂.
（3）增强玻璃纤维网格布
常用增强玻璃纤维网格布有两类,即中碱玻璃纤维涂塑网格布及耐碱玻璃纤维涂塑网格布,它用作增强聚合物砂浆抹面层抗裂性,抵抗水泥溶解产生的氢氧化钙（碱性）,其碱性决定外墙外保温抹面层使用寿命.
中碱玻璃纤维涂塑网格布——聚合物砂浆抹面层处于外墙外保温系统外侧,低温作用下表面有机高分子层变脆,涂层又薄,在EPS板热胀冷缩作用下,涂覆层产生裂缝,抹面层中水泥溶解产生的碱性氢氧化钙从裂缝处渗入到中碱玻璃纤维中,腐蚀玻璃纤维,使玻璃纤维很快失效,造成抹面层开裂,导致外墙外保温系统破坏失效.因此,北方寒冷地区外墙外保温系统不能使用中碱玻璃纤维涂塑网格布,应该使用耐碱玻璃纤维网格布.
（4）抹面胶浆
要求该材料具备柔韧性、透气性、防水性、抗冲击性、耐久性、耐低温冻融性及黏结性（对EPS板、耐碱玻璃纤维涂塑网格布及饰面材料）.作为饰面材料的基面必须具有强度,此项是外墙外保温系统的核心技术.
（5）配套饰面材料
北方寒冷地区外墙外保温系统保护层基面上涂饰的饰面层,除要求饰面材料的施工性、装饰性、使用寿命等性能外,还特别强调低温施工性能及耐低温性.通常选择柔韧性较好的材料,为满足发挥其柔韧性,选择复层弹性装饰层,能满足严寒、寒冷地区外墙外保温系统保护层基面装饰需要.
2.外窗
窗户是建筑维护结构重要的组成部分,也是护结构中能量损失最大的部位.一般住宅的外窗（包括阳台门）面积约占建筑面积的20%左右,其中通过外窗传热散失的能量约占建筑能耗的28%左右,通过外窗透气散失的能量占建筑能耗的27%左右.住宅外窗节能设计中,通常采用以下几种途径：
（1）控制住宅窗墙比,窗户的面积既要满足采光率,还应兼顾节能保温.简单来说,就是在满足自然采光的范围内,外窗的面积越小越好；
（2）采用密封的双层或多层中空玻璃.数据显示,玻璃的导热系数λ等于0.76W/（m·K）,静止空气λ等于0.02W/（m·K）,很显然空气比玻璃的导热系数低得多,可利用空气间层来提高热阻值；
（3）提高外窗气密性
如门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料（如毛毡）、弹性密闭型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及边框设灰口等密封.框与扇之间的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等；（4）采用平开窗固定窗是最节能的窗型,但它无法满足通风要求.推拉窗经过长时间使用后,密封毛条表面毛体磨损严重,空气对流加大,能量消耗加大.在选用相同型材和料玻璃下,平开窗在窗扇关闭后,窗扇和窗框之间压条压得较紧,很难形成对流,节能优势明显.
3.屋面、楼地面
现在,国内屋面节能设计常采用憎水型水泥膨胀珍珠岩保温板、水泥聚苯保温隔热空心砌块等屋面保温隔热材料,这些材料吸水率低,保温性能稳定,使用周期较长.另外,采暖地区住宅楼地面越来越多采用地面辐射供暖（地暖）.所谓地面辐射供暖是指以整个地面为散热器,通过地板辐射层中的热煤,均匀加热整个地面,利用地面自身的蓄热和热量向上辐射的规律由下至上进行传导,来达到取暖的目的.“地暖”相对而言,更高效节能,热稳定性更好,运行费用低,使用寿命更长.
(二)采暖系统节能
对于寒冷地区,采暖能耗是住宅能耗的主要部分.因此建筑节能的重点之一就是放在降低采暖能耗上.伴随着城市能源结构的调整,住宅采暖方式也必然会受到巨大影响.如何选择能源转换效率最高,同时也能有效改善环境的采暖系统,需要仔细研究.目前采暖主要利用煤、天然气采暖、电驱动采暖等.电驱动采暖中有一项热泵技术,从低温热源中取热,提升其温度后为建筑物提供热量,解决采暖和生活热水的热量供应,是直接燃烧一次能源而获取热量的主要替代方式.采用热泵技术,只要其电热转换效率大于3,就应是最节省一次能源的产热方式.热泵方式主要有空气热泵、深井回灌水源热泵、地下埋管型土壤源热泵、污水源热泵等.在冬季采暖必须用电时,应尽可能采用热泵方式.地下埋管型土壤源热泵通过在地下垂直或水平的埋入塑料管通入循环工质,成为循环工质与土壤间的换热器,单管产生热量为30～50W/m.在冬季通过这一换热器从地下取热,成为热泵的热源在夏季从地下取冷,使其成为热泵的冷源.这就实现了冬存夏用或夏存冬用.地下埋管热泵的问题是设备投资高,需要大量从地下取热储热,占地面积大.
三、结束语
发展绿色、节能建筑,是国际建筑领域的大趋势.围护结构是建筑能耗的主要部位,东北作为寒冷地区之一,建筑节能的最主要措施之一就是发展和应用高效保温隔热材料并改进建筑构造,合理避免热桥.在绿色建筑设计中还应当重视采暖系统节能,取得舒适的室内环境,而不再是过分依赖于机械系统,消耗不可再生能源.