哈尔滨工业大学建筑设计研究院 黑龙江省哈尔滨市 150006
摘要：本文从寒冷地区住宅建筑在能耗方面的问题入手，从采光、外围护材料以及窗户大小三个方面充分考虑了如何在保证生活质量的前提下减少能耗，以期为相关工作人员提供指导和帮助。
关键词：寒冷地区；住宅建筑；绿色设计
一、住宅建筑在节约能耗方面的问题
1.1寒冷地区住宅建筑能耗具有较为明显的季节性
寒冷地区的冬季时间较长，因此在进行建筑设计时，需要考虑每年至少四个月以上的室内保暖措施，而这四个月的住宅能耗占了建筑全年能耗的60%以上。当前，我国寒冷地区的部分建筑存在平面设计不规则的问题，该问题的存在导致建筑的整体体型系数过大，增加了建筑外墙的散热量，容易导致热量的丢失。同时，建筑门窗的保温性能也较为一般，举例来说，很多建筑采用单玻璃的窗户设计，导致建筑室内热量从玻璃处的散热较为明显。因此，在进行寒冷地区住宅建筑的设计时，需要将冬季保温作为重中之重，采用合理的体形设计，减少建筑设计中的不规则情况，最大限度的减少热量的丢失。建筑外墙也要采用保温性能更好的材料，避免热量通过窗户或者墙体流失。另外，自然热量的采集也是冬季室内热量的另一重要来源，因此建筑的布局朝向也要合理，争取在有限的日光照射时间内获取更多的太阳热量。
1.2住宅建筑的功能房间采光不佳
现阶段，我国部分寒冷地区的住宅设计存在房间保温和功能房间采光不佳的缺陷，这主要是设计人员没有兼顾房间的保温造成的，同时高层建筑的底部三层由于受到树木以及绿化等的影响，导致室内对自然光的利用率并不是更高，而是更加依赖照明设备，甚至在黄昏阶段都需要开灯来满足采光的需求，这就导致电能的消耗极大。因此，在进行功能房间的设计时，需要选择合理的平面房间形式来对开窗的立面进行优化，充分借助自然采光来减少照明能耗。
二、寒冷地区住宅绿色建筑设计方案
2.1建筑设计的气候条件
我国是一个幅员辽阔、南北跨度较大的国家，对于寒冷地区的定义为长城以南、秦岭以北的地区，主要包括天津、北京、河北大部、山西、陕西、宁县、甘肃、新疆以及西藏南部等地区。这些地区的气候主要特点为：冬季时间较长、气候寒冷干燥，夏季和冬季的温度差较大。同时，这些地区的全面日照时间在2000~2800h之间，因此在进行这些地区的住宅建设设计时，不仅需要考虑冬季的保温和采暖，同时还需要兼顾夏季高温时的防热。
2.2节能和能源利用设计方案
首先，需要对建筑的朝向进行优化。对于寒冷地区来说，在进行房屋建筑的设计时首先需要考虑建筑的朝向问题。根据我国《建筑设计标准》的原则，在进行建筑设计时其主朝向需尽可能选择项目所在地最佳朝向和是以朝向，同时需要避开该地区冬天的主要风向。
综合来看，在寒冷地区进行建筑方向的设计时最佳朝向是朝南或者朝东。但是由于气候或者地域地质的影响，导致很多寒冷地区的建筑工程在设计时并不能够完全朝着正东或者正南方向，遇到这种情况时，需要对建筑的朝向进行灵活的调整。寒冷地区的住宅在进行建筑朝向的确定时可以采用weather tool专业工具来完成确定。
三、建筑外围护栏结构的节能
在进行绿色建筑的设计时，还需要对外围护栏的材料进行考虑。寒冷地区住宅建筑的外围护栏研究对象主要包括外墙、屋顶、门窗等，在进行材料的确定时，需要充分考虑该地区的工程实际需求来选择最高效、最经济的保温设计方案。
3.1外墙
对于寒冷地区住宅建筑的设计工作，不仅需要考虑其冬季的保温效果，同时也需要确保建筑采用某种外墙结构的整体可靠性。
外保温构造不仅具有更好的热稳定性，同时也能够减少热桥处的热量损失，因此当前寒冷地区住宅在建筑设计时通过外保温的形式来对外墙、屋顶进行设计和优化。
在建筑的设计阶段，不仅需要考虑建筑外墙的保温性能，同时还需要包括建筑材料的价格以及使用期间的检修维护费用。当前，我国寒冷地区的建筑外墙多采用酚醛板作为保温层。但是由于酚醛板保温层具有黏性较差、稳定性不足以及易开裂等诸多问题，因此在施工时需要采用高性能的黏贴胶以及粘聚能力较强的酚醛板粉刷涂料，这样不仅能够确保其保温性能，同时还能够妥善解决工程应用过程中存在的缺陷。
3.2屋面
当前，寒冷地区住宅建筑屋面的设计采用较多的构造类型是将保温材料安置在防水层上面，通过这种倒置式的保温屋面作为基础。这种设计不仅能够对建筑屋面的防水层进行有效保护，同时还能够有效避免内部结构的暴露，但是该种设计对建筑所使用保温材料的性能和质量要求均较高。基于此，寒冷地区的绿色建筑设计过程中可以将硬质PU板、岩棉板等座位屋面的保温材料。屋顶的绿化方案具有较好的生态效益，这和寒冷地区住宅绿色建筑设计的理念是完全契合的。另外，覆土植被屋顶也是近年来的研究热点。该种屋顶设计具有良好的保温隔热性能，因此可以根据寒冷地区阳光较好、空气湿度适宜以及夏季温度高、冬季温度低等特点来选择一些喜日照、根系较浅、抗寒能力强的植物来作为屋顶的种植植物。
3.3门窗
上文提到，寒冷地区的住宅倘若采用单门窗设计，将会在冬天浪费大量的热量。同时，由于寒冷地区住宅建筑经常面对夏季和冬季温度差较大的情况，其外墙窗户的热性能将会变差，因此保温效果无法得到保障。当气温极低、寒冷情况较为严重时，部分门窗甚至可能发生变形的情况，导致窗户的保温性能和密封性能受到极大的影响，进而使得大量的冷空气进入其中，因此，寒冷地区的住宅在进行绿色建筑设计时有必要采用改善型保温门窗。而通过对比多种不同的材料之后，可以发现断桥铝合金低E中空玻璃的保温性能是其中最佳的，因此可以选择由该种材料制作的门窗，进而有效减少冬季室内热量通过外窗导致的热量流失。
同时，住宅在进行设计时需要尽可能的将太阳光照充分利用，这样才能够最大程度的减少电能的消耗。而在寒冷地区，由于住宅的保温和采光在窗户上表现出相互矛盾的情况，为了减少热量的流失，通常会选择小窗作为建筑首选，但是这样会造成太阳光的采集不足，室内的照明需要更多的借助灯具进行照明，导致电能的消耗无为增加。结合在寒冷地区住宅建设的建筑朝向以及窗户传热系数的特征，在进行住宅绿色建筑的设计时，可以将住宅建筑的背面和西面采用普通门窗的方法进行设计，这样能够最大限度的减少热量流失，而在南面和东面可以选择面积较大的落地窗，以便能够采集更多的自然光进行热量的收集。
四、结语
综合全文，寒冷地区具有四季分明、温差明显的特点，因此住宅建筑的冬期采暖时间较长，而整体的能耗也较大，同时在保证减少能耗的前提下还需要确保建筑室内的采光足够充分，因此在对寒冷地区的住宅进行绿色设计时，其外围护栏结构、开窗面积以及建筑本身的朝向便显得非常重要，因此，在进行建筑的绿色设计时需要综合考虑以上三个方面的内容和要求，最大限度的利用自然光和太阳能，减少能耗，增加采光量，满足绿色可持续的建筑施工要求。
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