【建筑节能优化】严寒和寒冷地区建筑节能优化设计 要点分析

严寒和寒冷地区建筑节能优化设计

要点分析

在建安成本中，涉及到建筑节能成本的内容主要包括建筑外围护结构的保温成本和门窗成本，由于我国北方冬季气候寒冷，在房屋建筑中墙体、保温材料及门窗成本均要比南方高得多。据统计，在严寒和寒冷地区，门窗及外墙保温成本占比仅次于主体工程、安装工程，成本占比高达20%。

建筑节能设计标准是为了贯彻国家有关节约能源、保护环境的法律、法规和政策，改善我国部分地区民用建筑采暖能耗大、空调能耗高、热环境质差等状况,通过在建筑设计中采用有效的技术措施,在保证室内热环境的前提下，将建筑采暖能耗、空调能耗控制在规定水平，而制订的相关技术标准。

按照目前趋势，未来建筑节能设计标准将继续朝绿色化、高节能、低能耗的方向发展，随着节能要求的提高，建筑节能成本占比将会明显提高。

因此，我们必须重视节能设计，控制节能成本，才能达到降低项目总成本的目的。

纵观目前建筑设计行业中的节能设计，依然存在一些共同的误区，或者矛盾点取舍不当，导致节能成本的增加或出现质量问题。例如，开窗面积过大，凸窗设置不合理，造成玻璃成本增加；不需设置保温处设置保温，需设置处却未设置；保温材料选择不当，或者材料不是当地常用材料；屋面构造形式选择不当，导致保温材料厚度的增加。下面将对这些问题案例逐一分析，并探讨解决方法。

一、凸窗设置问题。以河北某项目为例。

该项目原设计卧室设置凸窗，凸窗下放置空调室外机（如图）。

按节能计算，本工程凸窗传热系数需达到1.60W/（㎡·K）才能满足节能设计要求，则选用的玻璃传热系数应达到1.3W/（㎡·K），窗框的传热系数需达到2.2W/（㎡·K），相应的玻璃可选（5透明+12A+5透明+12A+5Low-E），窗框可选34mm隔热条铝合金窗框，此类玻璃与窗框价格较高，造成门窗成本的显著增加。

根据《住宅设计规范》（GB50096-2011）第5.8.2条及《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ26-2018)第4.2.5条，严寒和寒冷地区应尽量避免设置凸窗。

因此，对该项目凸窗可做如下优化设计。凸窗底下封墙，凸窗玻璃外扩200，空调机位移至两窗中间，边户则移至内侧，这样既可以增大房间可利用空间，同时解决了空调机位问题，而且窗底封墙节能不需按凸窗计算，整窗传热系数则可增大，面积同样可不计，达到了降低门窗成本的目的。

二、保温层细部处理。以山西某项目为例。

1、开敞连廊原设计按屋面做法，结构降板170。此处可按阳台做法，且中间段可取消保温层，仅在靠近室内两端做300~600长的延伸段，同时可减小连廊降板至同室内110。

原设计

优化后

2、局部热桥部位处理，热桥部位需设置保温层，并向延伸一段长度，按计算300~600不等，如下图。常见错误为构件未设保温层，造成室内结露，影响室内品质，有被业主投诉的风险，或者全部包满保温层，造成材料和人工成本的浪费。

女儿墙结露计算模型

雨篷结露计算模型

本项目原设计商业屋面女儿墙、住宅屋面女儿墙、商铺雨篷及机房雨篷均有此类问题，女儿墙外侧多做保温层，内侧则缺保温层，雨篷多做保温层，优化做法如下。

优化前后对比可看出，减少了大量的材料成本和施工成本。

3、无使用空间的屋面、造型屋面、造型构件等均可不做保温设计。

三、外墙保温材料选择。

严寒与寒冷地区节能要求高，按节能计算要求，采用普通材料一般厚度会较大，所以要降低保温材料成本，需选择保温性能好且价格低廉的材料，同时防火性能也应满足要求。传统材料如挤塑聚苯板及岩棉板，均有或多或少的缺点。挤塑聚苯板价格较低、保温性能好，但防火性能较差，外墙需设置防火隔离带，厚度大的情况下安装较复杂，施工质量如不达标将会造成投诉甚至脱落导致社会问题；岩棉板防火性能、保温性能均较好，但价格较高，施工安装也有类似问题。

如要解决这一系列问题，需寻找性能更好、价格更低廉的材料，进而就会考虑复合材料，如仍采用外贴保温系统，复合保温材料是很好的选择。目前市场上的无机发泡水泥复合保温板就是一种很好的复合材料，该种材料导热系数在0.047W/（㎡·K）以下，燃烧性能为A级，抗压强度可达350KPa，干容重为220kg/m³，各项性能较佳，价格优于挤塑聚苯板及岩棉板，且耐久性好。

要进一步降低施工及材料成本，则可选择保温装饰一体板或者保温结构一体化外墙。保温装饰一体板可减少外墙面层装饰施工工序，进而节省材料及施工成本，缩短工期，且耐久性好，降低脱落的风险。保温结构一体化则是在施工的过程中，直接采用保温墙体材料砌筑墙体，来达到保温与节能的效果。外墙自保温不仅使用范围广，高层、底层建筑皆适合，而且能够更好的保护建筑物的外围结构，与建筑物同寿命。其施工简单操作方便，也使得保温成本的降低，具有更高的适用性。最为重要的是，这种技术在达到自保温效果的同时，能够保证墙体的质量不破裂，从而确保建筑物的安全性不受影响。采用保温结构一体化，将是外墙保温设计的一个趋势，目前已有多个地区推广普及，使用将会越来越广泛。

保温装饰一体板外墙外保温系统基本构造

保温结构一体化系统基本构造

四、屋面构造形式。

我国严寒和寒冷地区降水量较少，屋面设计保温要求要高于防水要求，因此屋面首选正置式。有些项目设计选用倒置式屋面，根据《倒置式屋面工程技术规程》（JGJ230-2010）第5.2.5条：倒置式屋面保温层的设计厚度应按计算厚度增加25％取值，且最小厚度不得小于25mm，严寒和寒冷地区屋面经节能计算本身保温材料厚度就较大，再加上25％取值，则需投入更大的保温材料成本。所以将倒置式屋面优化为正置式，可以减低施工成本及材料成本。

综上所述，我们需从节能的各个方面详细考虑，探寻更优的节能设计，才能将建筑节能的成本降到更低，达到控制总体成本的目的。