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【摘要】从当今社会建筑发展形势来看，既有住宅建筑节能优化设计问题是当前我国城市建设工作中需要重点研究的问题。本文从既有住宅节能优化设计分析入手，对既有建筑节能优化设计中存在的墙体、屋面、门窗等方面的优化设计的重要性进行详细阐述。同时还结合严寒地区的地域特征，从节能材料的选用、优化设计方式上，提供建设性的意见。
【关键词】严寒地区；既有建筑；节能优化设计；探究
在我国严寒地区，其建筑群体存在着多数二十世纪中后期的古老住宅建筑，这些建筑在当时施工时受到经济实力、施工技术、建筑材料、设计理念等因素的限制，导致其建设标准不能够满足居住者对室内热舒适度的需求。虽然说，这些古老的住宅建筑在外观和格局上有所欠缺，但是在结构功能方面并没有不合理的地方，在实际使用过程中，如果在该建筑规定使用年限期间，将其拆除重建，那么将会造成严重的资源损失，甚至造成严重的生态环境污染。从经济方面来看，节能优化设计的费用相对于拆除重造来讲会节省很多，能够节省三分之一的资金。所以，如果利用现有条件对该地区既有建筑进行节能优化设计是当前面临的重要问题。
1、既有住宅建筑概况
严寒地区冬季漫长寒冷、冻土期长、冻土深且多风雪，夏季不热，年平均气温在 -5～10 ℃。这就要求建筑物必须具有良好的冬季防寒、保温、防冻性能。该地区既有住宅造型单调，结构形式单一，砖混结构居多，少数为框架结构，墙厚多为 370 mm，在少数极为寒冷地区墙厚可达 490 mm。由于早期建筑技术不成熟，既有建筑存在着比较严重的保温隔热性能低、气密性差等问题。调查显示，住户对现有住房满意度不到两成。像这样依照旧建筑标准，未经过节能优化设计，且正处于生命周期内的既有住宅耗能之高、数量之大、范围之广，直接影响着人们的生活质量和城市发展进程。对比已达到节能标准的民用建筑，其外墙的保温隔热性能为非节能建筑的 2～3 倍，屋面为 2～2.5 倍，门窗为 1.5～2 倍。
2、墙体节能优化设计
墙体节能优化设计为：单一墙体节能技术与复合墙体节能优化设计，随着对外墙保温性能要求的提高，单一材料墙体已经难以满足标准。目前复合墙体节能优化设计有：外墙外保温设计、外墙内保温设计、内外混合保温设计、墙体夹心保温设计、墙体自保温设计，还有双层节能外墙设计等。单就现有实践情况看，外墙内保温设计、外墙夹心保温设计与外墙外保温设计应用较多。对外墙进行保温，三者都能够提高冬天外墙内表面温度，使室内气候环境有所改善，其中外墙外保温的应用效果较好，更适用于既有建筑节能改造中。
3、屋面节能优化设计
屋面不仅是失热构件，而且也是最直接受太阳辐射影响的构件，对顶层住户影响最大。屋面节能优化设计通常要注意，保温层不宜选用密度较大、热导率较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大；保温层也不宜选用吸水率较大的保温材料，以防屋面湿作业时因保温层大量吸水降低保温效果。比较各种保温材料的节能效果和经济性，住宅屋面宜选用聚苯乙烯泡沫塑料板、挤塑性聚苯板、水泥聚苯板、岩棉等轻质高效保温隔热材料。
屋面设计的形式多种多样，由于不同地区实际条件差异，采取的设计措施有所不同。常见的屋面节能设计形式有：平屋顶改坡屋顶、架空屋面、倒置式屋面、蓄水屋面、吸湿散热屋面、干铺保温材料屋面、遮阳屋面、浅色坡屋面、种植屋面等。限于东北严寒地区所处的地理位置和自然环境，一些屋面节能设计方法并不适用。根据该地区气候特点，从实际情况考虑，将平屋面改为坡屋面最为实用，不仅能提高屋面的热工性能，丰富建筑天际线，城市形象也能得到提升。
4、建筑外部环境的改善
建筑物和其所处的环境是相互关联的。从实际方面来讲，建筑和周边外部环境之间有一种热辐射作用存在。例如：建筑物与建筑物之间，建筑物与周边环境之间。只是这种作用相对较小，常视为次要因素，在某些特定的情况下近似忽略。实际上，不论住宅形式做得多好，当有室内外空气产生对流时，由于室内外存在温度差，外墙内表面温度和室内温度立刻就会产生波动。因此，改善建筑室内热环境实现节能的另一种途径是改善建筑的外部环境。对于既有建筑而言，规划方案已成定局，很难从大的方面重新设计。基于多方面的局限，若能在住宅周围设置建筑小品，种植植被、树木等，调整住宅周遭的空间构成，这对建筑节能同样也能够产生积极的促进作用
5、可再生能源的利用
严寒地区可利用的可再生能源主要有太阳能、地热能、风能、生物质能。目前太阳能在建筑中的利用方式主要是太阳能光电利用技术与太阳能光热利用技术。从经济能力上看，太阳能光电技术成本过高，住户不易接受；太阳能光热利用技术应用较好。在严寒地区地热能应用较为普遍，主要是地源热泵技术，因其受地热资源条件的限制小，更便于利用。与常规能源相比，风能的最大问题是其不稳定性，不易控制，但可作为辅助能源考虑。
结语：
严寒地区既有建筑所占比例之大，耗能之多已不容乐观。既有建筑节能优化设计是一个整体性优化的过程，现阶段采用先进的保温隔热材料，选择合乎地区特点的节能优化设计措施，提高建筑围护结构的热工性能，是实现既有建筑节能优化设计的关键。此外，人们对既有建筑节能设计的认识也有待更进一步的提高，节能设计是在改善原有不合时宜旧建筑形式的基础上，尽可能节省能耗，降低不必要的重复投资，营造出良好的建筑室内外热环境，实现人居环境和生态的可持续发展。因此，需要广大建筑从业者们不断地研究探索，总结实践经验，走出一条适合严寒地区节能优化设计的和谐之路。
参考文献：
[1]江勇，王洪涛，赵建平.严寒及寒冷地区既有建筑外立面改造的节能技术研究与设计优化[J].建筑科学， 2008， 24（4）：91-96.
[2]刘冠男，石铁矛.基于遗传算法的围护结构优化设计研究--以严寒地区办公建筑围护结构增量成本与节能效率优化设计为例[C]// 严寒、寒冷地区绿色建筑联盟大会暨绿色建筑技术论坛. 2015.
[3]高楓，周铁钢.哈尔滨地区既有住宅冬季室内热环境研究及其优化设计[J]. 建筑节能， 2016（3）：37-42.
[4]刘启泓.冬冷夏热地区农村住宅建筑节能改造优化设计的探讨——以陕西关中地区为例[J].绿色科技， 2017（12）：216-218.
【关键词】严寒地区；既有建筑；节能优化设计；探究
在我国严寒地区，其建筑群体存在着多数二十世纪中后期的古老住宅建筑，这些建筑在当时施工时受到经济实力、施工技术、建筑材料、设计理念等因素的限制，导致其建设标准不能够满足居住者对室内热舒适度的需求。虽然说，这些古老的住宅建筑在外观和格局上有所欠缺，但是在结构功能方面并没有不合理的地方，在实际使用过程中，如果在该建筑规定使用年限期间，将其拆除重建，那么将会造成严重的资源损失，甚至造成严重的生态环境污染。从经济方面来看，节能优化设计的费用相对于拆除重造来讲会节省很多，能够节省三分之一的资金。所以，如果利用现有条件对该地区既有建筑进行节能优化设计是当前面临的重要问题。
1、既有住宅建筑概况
严寒地区冬季漫长寒冷、冻土期长、冻土深且多风雪，夏季不热，年平均气温在 -5～10 ℃。这就要求建筑物必须具有良好的冬季防寒、保温、防冻性能。该地区既有住宅造型单调，结构形式单一，砖混结构居多，少数为框架结构，墙厚多为 370 mm，在少数极为寒冷地区墙厚可达 490 mm。由于早期建筑技术不成熟，既有建筑存在着比较严重的保温隔热性能低、气密性差等问题。调查显示，住户对现有住房满意度不到两成。像这样依照旧建筑标准，未经过节能优化设计，且正处于生命周期内的既有住宅耗能之高、数量之大、范围之广，直接影响着人们的生活质量和城市发展进程。对比已达到节能标准的民用建筑，其外墙的保温隔热性能为非节能建筑的 2～3 倍，屋面为 2～2.5 倍，门窗为 1.5～2 倍。
2、墙体节能优化设计
墙体节能优化设计为：单一墙体节能技术与复合墙体节能优化设计，随着对外墙保温性能要求的提高，单一材料墙体已经难以满足标准。目前复合墙体节能优化设计有：外墙外保温设计、外墙内保温设计、内外混合保温设计、墙体夹心保温设计、墙体自保温设计，还有双层节能外墙设计等。单就现有实践情况看，外墙内保温设计、外墙夹心保温设计与外墙外保温设计应用较多。对外墙进行保温，三者都能够提高冬天外墙内表面温度，使室内气候环境有所改善，其中外墙外保温的应用效果较好，更适用于既有建筑节能改造中。
3、屋面节能优化设计
屋面不仅是失热构件，而且也是最直接受太阳辐射影响的构件，对顶层住户影响最大。屋面节能优化设计通常要注意，保温层不宜选用密度较大、热导率较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大；保温层也不宜选用吸水率较大的保温材料，以防屋面湿作业时因保温层大量吸水降低保温效果。比较各种保温材料的节能效果和经济性，住宅屋面宜选用聚苯乙烯泡沫塑料板、挤塑性聚苯板、水泥聚苯板、岩棉等轻质高效保温隔热材料。
屋面设计的形式多种多样，由于不同地区实际条件差异，采取的设计措施有所不同。常见的屋面节能设计形式有：平屋顶改坡屋顶、架空屋面、倒置式屋面、蓄水屋面、吸湿散热屋面、干铺保温材料屋面、遮阳屋面、浅色坡屋面、种植屋面等。限于东北严寒地区所处的地理位置和自然环境，一些屋面节能设计方法并不适用。根据该地区气候特点，从实际情况考虑，将平屋面改为坡屋面最为实用，不仅能提高屋面的热工性能，丰富建筑天际线，城市形象也能得到提升。
4、建筑外部环境的改善
建筑物和其所处的环境是相互关联的。从实际方面来讲，建筑和周边外部环境之间有一种热辐射作用存在。例如：建筑物与建筑物之间，建筑物与周边环境之间。只是这种作用相对较小，常视为次要因素，在某些特定的情况下近似忽略。实际上，不论住宅形式做得多好，当有室内外空气产生对流时，由于室内外存在温度差，外墙内表面温度和室内温度立刻就会产生波动。因此，改善建筑室内热环境实现节能的另一种途径是改善建筑的外部环境。对于既有建筑而言，规划方案已成定局，很难从大的方面重新设计。基于多方面的局限，若能在住宅周围设置建筑小品，种植植被、树木等，调整住宅周遭的空间构成，这对建筑节能同样也能够产生积极的促进作用
5、可再生能源的利用
严寒地区可利用的可再生能源主要有太阳能、地热能、风能、生物质能。目前太阳能在建筑中的利用方式主要是太阳能光电利用技术与太阳能光热利用技术。从经济能力上看，太阳能光电技术成本过高，住户不易接受；太阳能光热利用技术应用较好。在严寒地区地热能应用较为普遍，主要是地源热泵技术，因其受地热资源条件的限制小，更便于利用。与常规能源相比，风能的最大问题是其不稳定性，不易控制，但可作为辅助能源考虑。
结语：
严寒地区既有建筑所占比例之大，耗能之多已不容乐观。既有建筑节能优化设计是一个整体性优化的过程，现阶段采用先进的保温隔热材料，选择合乎地区特点的节能优化设计措施，提高建筑围护结构的热工性能，是实现既有建筑节能优化设计的关键。此外，人们对既有建筑节能设计的认识也有待更进一步的提高，节能设计是在改善原有不合时宜旧建筑形式的基础上，尽可能节省能耗，降低不必要的重复投资，营造出良好的建筑室内外热环境，实现人居环境和生态的可持续发展。因此，需要广大建筑从业者们不断地研究探索，总结实践经验，走出一条适合严寒地区节能优化设计的和谐之路。
参考文献：
[1]江勇，王洪涛，赵建平.严寒及寒冷地区既有建筑外立面改造的节能技术研究与设计优化[J].建筑科学， 2008， 24（4）：91-96.
[2]刘冠男，石铁矛.基于遗传算法的围护结构优化设计研究--以严寒地区办公建筑围护结构增量成本与节能效率优化设计为例[C]// 严寒、寒冷地区绿色建筑联盟大会暨绿色建筑技术论坛. 2015.
[3]高楓，周铁钢.哈尔滨地区既有住宅冬季室内热环境研究及其优化设计[J]. 建筑节能， 2016（3）：37-42.
[4]刘启泓.冬冷夏热地区农村住宅建筑节能改造优化设计的探讨——以陕西关中地区为例[J].绿色科技， 2017（12）：216-218.