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【摘 要】本文在目前我国寒地建筑单纯靠被动式节能方式的基础上，对主动式节能进行进一步的尝试。探讨寒冷地区低成本，可普及的生态节能技术。进而寻求适应寒地气候条件及环境的生态建筑表皮设计方法。
【关键词】寒地建筑；表皮；生态节能技术
1 前言
建筑是有生命的，历史上经典的建筑无疑都是动态的，这是生命的基本特征，建筑师在设计建筑的同时，也必将会把自己灵魂的一部分注入到自己的作品中，其实我们是在创造生命。然而我们是怎么对待他们的呢？我们让我们创造的生命，大冬天的就在外面站着，寒风吹着，上面还盖着一层雪。面对这种情况？我觉得应该给建筑穿上衣服， “给建筑穿衣服”其实就是对建筑外表皮的研究，而外表皮的作用，在气候相对恶劣的寒冷地区最为突出，所以对寒地建筑外表皮的研究室十分有意义的。
2 表皮的概念
表皮的概念强调独立性。在不同的建筑师手中有不同的侧重点，“对表皮的研究大致有两种倾向，一是技术倾向，基于材料和建造来探索表皮的表现力，并积极地重新定位和重新建立建筑领域内人文和技术二者之间的关系。另一种倾向是关注于当代社会和心理条件，它将表皮作为一种策略来组织人、建筑和更大范围内的城市文脉之间的关系，并将探讨的范围扩展到几何、地形、拓扑、景观等。（摘自《拟表——空间现象与策略设计》，《建筑师》110期）
3 节能发展现状及存在的问题
我国寒地建筑的建筑节能技术的研究相对落后。目前我国正处于建设高峰期，每年新建房屋近20亿平方米，超过所有发达国家建设量的总和，其中90％以上仍属于高能耗建筑，节能技术相对落后。我国建筑的节能设计还主要集中在建筑外表皮的被动保温方面，没有形成综合有效的全方位建筑节能设计体系。随着我国对建筑能耗的重视，节能建筑材料得到快速发展。建筑材料节能体现建筑节能的被动性。
4 解决办法
4.1 政策支持。政府应该加大支持力度，对于节能房间的建造给予政策上和经济上的支持和鼓励，制定更加详细的节能规范。并加大宣传力度提高公民节能意识。
4.2 提高建筑设计者节能意识。建筑设计者在设计时，应该充分的考虑太阳能、风能等自然能源在建筑中的利用。比如在规划的时候，不仅要考虑日照间距，还应考虑有效利用太阳能的，“阳光”间距。建立良好的建筑节能设计氛围。
4.3 形成全方位的建筑节能体系。在中国特殊的条件下，积极寻求低成本的，具有普适性的生态节能建筑外表皮技术。
5 对用低技术解决寒地建筑适应气候问题的探索
5.1 乡镇民俗建筑建筑节能措施。
5.1.1 火墙，火炕 ，烟囱技术。烟囱是火墙的排烟通道，应有足够的高度，烟囱的底部设有阀门式抽拉隔板，以控制烟气的排放量。火墙的炉灶可以做饭，热烟气则通过火墙体供暖火墙还可兼作隔墙，但不允许作承重结构。利用炉灶的烟气通过炕体烟道采暖，常见于中国北方地区，以及朝鲜、蒙古等国。 火炕由炉灶、炕体和烟囱三部分构成。连炕的炉灶可以做饭，炕体既可取暖，又可坐卧。因地区和民族习惯的不同,火炕的平面布置也有差异。炕体有直洞式、横洞式、花洞式等。这些形式可归纳为并联式和串联式两类，前者散热均匀而抽风差，后者则相反。火炕具有散热面积大、散热均匀等优点，并符合冷热气流交换特性，作为原生态节能技术以地热采暖方式在东北已广泛应用于现代居住建筑当中。
5.1.2 冬季双层表皮辅助抗寒措施。有些民俗住宅冬季采用塑料薄膜覆蓋窗户的办法，形成双层外表皮。还有的利用秸秆在房间北向窗户搭建框架，中间用碎干草填实，防止冷风渗透。东北朝鲜族农村民居为抵御冬季寒冷的北风侵袭，冬季在东、西、北三面用木杆距外墙1米左右搭建框架，其外用秸秆捆围合，形成类双层外界面，有效地调节了室内外温差，减缓冷风渗透和吹掠外墙表面温度的作用，双层空间内又可形成冬季储物空间。 搭建仓房也起到这个作用。
5.1.3 塑料大棚技术。塑料大棚俗称冷棚，是一种简易实用的保护地载培设施，由于其建 造容易、使用方便、投资较少，随着塑料工业的发展，被世界各国普采用。 塑料大棚充分利用太阳能，有一定的保温作用，并通过卷膜能在一定范围调节棚内的温度和湿度。因此，塑料大棚在我国北方地区， 主要是起到春提前、秋延后的保温栽培作用。它的原理是塑料薄膜能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却不易透过塑料薄膜辐射出去，这样就使地表与内部空间升高。
5.2 建筑物理学的传导能耗公式。Q=A(t2-t1)λ/d Q：较热表面传至较冷表面的热流量 A：外界表面积λ：材料的导热系数d：材料厚度。
目前建筑节能设计主要通过减少外界表面积（A）和降低材料的导热系数（λ）来实现保温效能，而忽视室内外界面温差变量(t2-t1)，使其成为设计常量，是被动式节能设计的片面性所在。
5.3 具体实施办法研究。理论依据：公式Q=A(t2-t1)λ/d，中对△T的考虑。现实依据：对1、火墙、火炕、烟囱技术。2、冬季双层表皮辅助抗寒措施3、塑料大棚技术。根据这些，做了如下的技术尝试。适应严寒地区的具体做法是在外纵墙按单元采用玻璃封闭阳台、挑台，形成空气间层，这样朝阳面可以利用温室效应提高温度，非朝阳面可以提高外围护结构的保温能力。按单元采用玻璃坡屋顶，形成屋顶温室从而形成屋顶和墙体建筑一体化的建筑节能效果。（如下图）
6 结语
本文对寒地生态节能建筑从综合设计方面进行研究性探讨，预期在目前单纯以材料节能的方式基础上，进一步尝试深层次生态节能技术及设计方法。采用上述双层墙体，在提高外表皮的保温隔热能力基础上，还可适当减少外墙外保温板的厚度和面积，减少施工难度和苯板带来的质量问题。同时外表面是玻璃，也丰富了立面，加强了光影效果。屋顶采用坡屋顶封闭温室，与墙体构成了一体化的节能方式，如果大面积采用，还解决了平屋顶防水不好的问题。更重要的是解决了太阳能热水器胡乱放置不美观，和热水器严寒期过冬的问题。
参考文献：
[1]江亿等 住宅节能[M]. 北京 中国建筑工业出版社 2006.7-112
[2]GB50352-2005 民用建筑设计通则[S].
[3]吕爱民.应变建筑－大陆性气候的生态策略.同济大学出版社.2003.09
[4]李华东.高技术生态建筑，天津大学出版社.2002.09
[5]王志民.寒地居住建筑节能设计研究[J].低温建筑技术.2006(2)
作者简介：
张成龙.（1963～），吉林省珲春人，教授，硕士研究生导师，工学硕士，在读博士研究生。
【关键词】寒地建筑；表皮；生态节能技术
1 前言
建筑是有生命的，历史上经典的建筑无疑都是动态的，这是生命的基本特征，建筑师在设计建筑的同时，也必将会把自己灵魂的一部分注入到自己的作品中，其实我们是在创造生命。然而我们是怎么对待他们的呢？我们让我们创造的生命，大冬天的就在外面站着，寒风吹着，上面还盖着一层雪。面对这种情况？我觉得应该给建筑穿上衣服， “给建筑穿衣服”其实就是对建筑外表皮的研究，而外表皮的作用，在气候相对恶劣的寒冷地区最为突出，所以对寒地建筑外表皮的研究室十分有意义的。
2 表皮的概念
表皮的概念强调独立性。在不同的建筑师手中有不同的侧重点，“对表皮的研究大致有两种倾向，一是技术倾向，基于材料和建造来探索表皮的表现力，并积极地重新定位和重新建立建筑领域内人文和技术二者之间的关系。另一种倾向是关注于当代社会和心理条件，它将表皮作为一种策略来组织人、建筑和更大范围内的城市文脉之间的关系，并将探讨的范围扩展到几何、地形、拓扑、景观等。（摘自《拟表——空间现象与策略设计》，《建筑师》110期）
3 节能发展现状及存在的问题
我国寒地建筑的建筑节能技术的研究相对落后。目前我国正处于建设高峰期，每年新建房屋近20亿平方米，超过所有发达国家建设量的总和，其中90％以上仍属于高能耗建筑，节能技术相对落后。我国建筑的节能设计还主要集中在建筑外表皮的被动保温方面，没有形成综合有效的全方位建筑节能设计体系。随着我国对建筑能耗的重视，节能建筑材料得到快速发展。建筑材料节能体现建筑节能的被动性。
4 解决办法
4.1 政策支持。政府应该加大支持力度，对于节能房间的建造给予政策上和经济上的支持和鼓励，制定更加详细的节能规范。并加大宣传力度提高公民节能意识。
4.2 提高建筑设计者节能意识。建筑设计者在设计时，应该充分的考虑太阳能、风能等自然能源在建筑中的利用。比如在规划的时候，不仅要考虑日照间距，还应考虑有效利用太阳能的，“阳光”间距。建立良好的建筑节能设计氛围。
4.3 形成全方位的建筑节能体系。在中国特殊的条件下，积极寻求低成本的，具有普适性的生态节能建筑外表皮技术。
5 对用低技术解决寒地建筑适应气候问题的探索
5.1 乡镇民俗建筑建筑节能措施。
5.1.1 火墙，火炕 ，烟囱技术。烟囱是火墙的排烟通道，应有足够的高度，烟囱的底部设有阀门式抽拉隔板，以控制烟气的排放量。火墙的炉灶可以做饭，热烟气则通过火墙体供暖火墙还可兼作隔墙，但不允许作承重结构。利用炉灶的烟气通过炕体烟道采暖，常见于中国北方地区，以及朝鲜、蒙古等国。 火炕由炉灶、炕体和烟囱三部分构成。连炕的炉灶可以做饭，炕体既可取暖，又可坐卧。因地区和民族习惯的不同,火炕的平面布置也有差异。炕体有直洞式、横洞式、花洞式等。这些形式可归纳为并联式和串联式两类，前者散热均匀而抽风差，后者则相反。火炕具有散热面积大、散热均匀等优点，并符合冷热气流交换特性，作为原生态节能技术以地热采暖方式在东北已广泛应用于现代居住建筑当中。
5.1.2 冬季双层表皮辅助抗寒措施。有些民俗住宅冬季采用塑料薄膜覆蓋窗户的办法，形成双层外表皮。还有的利用秸秆在房间北向窗户搭建框架，中间用碎干草填实，防止冷风渗透。东北朝鲜族农村民居为抵御冬季寒冷的北风侵袭，冬季在东、西、北三面用木杆距外墙1米左右搭建框架，其外用秸秆捆围合，形成类双层外界面，有效地调节了室内外温差，减缓冷风渗透和吹掠外墙表面温度的作用，双层空间内又可形成冬季储物空间。 搭建仓房也起到这个作用。
5.1.3 塑料大棚技术。塑料大棚俗称冷棚，是一种简易实用的保护地载培设施，由于其建 造容易、使用方便、投资较少，随着塑料工业的发展，被世界各国普采用。 塑料大棚充分利用太阳能，有一定的保温作用，并通过卷膜能在一定范围调节棚内的温度和湿度。因此，塑料大棚在我国北方地区， 主要是起到春提前、秋延后的保温栽培作用。它的原理是塑料薄膜能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却不易透过塑料薄膜辐射出去，这样就使地表与内部空间升高。
5.2 建筑物理学的传导能耗公式。Q=A(t2-t1)λ/d Q：较热表面传至较冷表面的热流量 A：外界表面积λ：材料的导热系数d：材料厚度。
目前建筑节能设计主要通过减少外界表面积（A）和降低材料的导热系数（λ）来实现保温效能，而忽视室内外界面温差变量(t2-t1)，使其成为设计常量，是被动式节能设计的片面性所在。
5.3 具体实施办法研究。理论依据：公式Q=A(t2-t1)λ/d，中对△T的考虑。现实依据：对1、火墙、火炕、烟囱技术。2、冬季双层表皮辅助抗寒措施3、塑料大棚技术。根据这些，做了如下的技术尝试。适应严寒地区的具体做法是在外纵墙按单元采用玻璃封闭阳台、挑台，形成空气间层，这样朝阳面可以利用温室效应提高温度，非朝阳面可以提高外围护结构的保温能力。按单元采用玻璃坡屋顶，形成屋顶温室从而形成屋顶和墙体建筑一体化的建筑节能效果。（如下图）
6 结语
本文对寒地生态节能建筑从综合设计方面进行研究性探讨，预期在目前单纯以材料节能的方式基础上，进一步尝试深层次生态节能技术及设计方法。采用上述双层墙体，在提高外表皮的保温隔热能力基础上，还可适当减少外墙外保温板的厚度和面积，减少施工难度和苯板带来的质量问题。同时外表面是玻璃，也丰富了立面，加强了光影效果。屋顶采用坡屋顶封闭温室，与墙体构成了一体化的节能方式，如果大面积采用，还解决了平屋顶防水不好的问题。更重要的是解决了太阳能热水器胡乱放置不美观，和热水器严寒期过冬的问题。
参考文献：
[1]江亿等 住宅节能[M]. 北京 中国建筑工业出版社 2006.7-112
[2]GB50352-2005 民用建筑设计通则[S].
[3]吕爱民.应变建筑－大陆性气候的生态策略.同济大学出版社.2003.09
[4]李华东.高技术生态建筑，天津大学出版社.2002.09
[5]王志民.寒地居住建筑节能设计研究[J].低温建筑技术.2006(2)
作者简介：
张成龙.（1963～），吉林省珲春人，教授，硕士研究生导师，工学硕士，在读博士研究生。