【摘要】寒冷地區(qū)的建筑，特別是民用建筑，凍脹和保溫防凍是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。本文按照建筑應(yīng)變的要求，如何降低使用過(guò)程中的能耗，充分利用大自然賦予的一切，推進(jìn)建筑節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)造和發(fā)展具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【關(guān)鍵詞】寒冷地區(qū) 凍脹土 保溫
一、前言
所謂寒冷地區(qū)指累年最冷月平均溫度為 0℃ ～-10℃地區(qū)。主要包括華北地區(qū)、新疆和藏南部地區(qū)及東北南部地區(qū)。這一地區(qū)的建筑應(yīng)滿足冬季保溫要求，部分地區(qū)兼顧夏季防熱。在這塊寒冷的地區(qū)，由于氣溫較低，與南方其他地區(qū)差異較大。經(jīng)常遇到土體凍脹，建筑物壽命受到嚴(yán)重的威脅及凍害影響。另 寒冷地區(qū)屬采暖地區(qū)，根據(jù)寒冷地區(qū)的氣候條件，采暖季長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月。隨著全球氣候變暖、城市熱島的影響，這一地區(qū)的空調(diào)普及率急劇增加，空調(diào)能耗逐年上升。因此，寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能應(yīng)從建筑節(jié)能的實(shí)際需要出發(fā)，綜合考慮氣候影響因素的多樣性和不穩(wěn)定性、盡可能使節(jié)能的設(shè)計(jì)手法和技術(shù)措施有機(jī)地融入整體性建筑設(shè)計(jì)，整體考慮諸如體型系數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性、蓄熱性、窗墻面積比等問(wèn)題，這樣將有利于建筑節(jié)能思想普及于大量建筑中。
二、 凍土
2.1、 凍土的概念及特性
凡含有水的巖石及土體，均含有一定的水份，在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ7-89用（W）來(lái)表示天然的含水量。冬季當(dāng)溫度降低到其凍結(jié)溫度時(shí)，土中的孔隙水結(jié)成冰，伴隨冰體的產(chǎn)生，固結(jié)了土體中微細(xì)的顆粒。各種土體中冰的離析作用，將伴隨著一系列非常復(fù)雜的物理及化學(xué)變化。以及達(dá)到受力的改變。凍土融化時(shí)的下沉現(xiàn)象。包括與外荷載無(wú)關(guān)的融沉降和與外荷載直接有關(guān)的壓密沉降。凍土融化時(shí)發(fā)生著兩個(gè)相反的過(guò)程：壓密和膨脹。 ①凍土中的各種冰融化后體積縮小，使土因自重下沉；變成水后通過(guò)孔隙逐漸排出，使土壓密而進(jìn)一步下沉。 ②土粒及其集合體在融化時(shí)由于水化作用而膨脹。地基土凍脹造成的工程危害主要是土體向上隆起、鼓包，引起地上建筑開(kāi)裂、變形。
2.2、 在寒冷地區(qū)，經(jīng)常采用下列防凍土措施
（1）基礎(chǔ)埋深在土質(zhì)較好、持力較大的土層上，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛸Y料，將基礎(chǔ)埋置在冰凍線下方，但這種方法很不經(jīng)濟(jì)；
（2）換砂法
在建筑物中防凍害換砂法是采用最廣泛的一種，也是最普遍，最簡(jiǎn)單的一種方法，用來(lái)消減地基土的凍脹力。在寒冷地區(qū)淺基礎(chǔ)通常都會(huì)在基礎(chǔ)下部回填防凍砂層，以消減基礎(chǔ)底面承受的法向脹力。
（3）保溫法
保溫法是指在建筑物底部及四周設(shè)置隔熱層，增大熱阻，以延緩天然地基土的凍結(jié)，提高土中溫度，減少凍結(jié)深度，進(jìn)而起到防止凍脹，目前采用的材料如爐渣泡沫砼，聚苯乙稀泡沫板，這些材料在承受外荷作用后，本身不產(chǎn)生過(guò)大的壓縮變形且材料自身有足夠的抗壓強(qiáng)度。
（4）排水隔水法
水對(duì)凍脹來(lái)說(shuō)是凍脹根源，只要能控制住水分條件，就可以達(dá)到消弱或解除地基土凍脹的目的。
對(duì)跨年度施工的建筑，入冬前應(yīng)對(duì)地基采取相應(yīng)的防護(hù)措施；按采暖設(shè)計(jì)的建筑物，當(dāng)冬季不能正常采暖，也應(yīng)對(duì)地基采取保溫措施。
三、保 溫
3.1、外墻是建筑物的重要圍護(hù)結(jié)構(gòu)，目前多采用復(fù)合保溫外墻和夾心保溫外墻，其復(fù)合材料則多采用聚苯乙烯泡沫塑料、擠塑式聚苯乙烯泡沫塑料、保溫砂漿、聚氨酯等。外墻內(nèi)表面溫度和室內(nèi)溫度得以降低，使建筑物冬暖夏涼，創(chuàng)造了良好的居住氛圍（見(jiàn)圖1-1）。圖1-1 墻體外保溫效果示意圖
未經(jīng)保溫的建筑外墻，溫度變化直接作用于墻體，室內(nèi)溫差大，冬冷夏熱，能耗高，舒適度低；經(jīng)外保溫的建筑外墻，溫度變化直接作用于保溫層，室內(nèi)溫差小，冬暖夏涼，能耗低，舒適度高。從保溫做法上分析，外保溫對(duì)室內(nèi)熱穩(wěn)定有利、熱橋易于處理，但施工較為復(fù)雜；而內(nèi)保溫復(fù)合墻體施工方便，。 盡可能采用外墻外保溫體系，以利于提高建筑的使用面積，外保溫對(duì)室內(nèi)熱穩(wěn)定有利、熱橋易于處理，墻體在滿足承重的前提下，盡可能取最小厚度，以減輕自重增加使用面積 。
3.2、屋面在住宅的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中占有一定的比重，改善屋面的熱工性能，對(duì)改善頂層住宅冬冷夏熱的狀況，提高頂層住戶的舒適度，減少屋面的能耗，具有相當(dāng)重要的意義。屋面保溫應(yīng)注意兩點(diǎn)：其一是屋面保溫層不宜選用密度較大、導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過(guò)大；其二是屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料以防屋面濕作業(yè)或雨雪水浸入時(shí)因保溫層大量吸水而降低保溫效果。
3.3、門窗的散熱量占建筑物熱耗的比重高達(dá)50%左右。外墻門窗的保溫隔熱性能對(duì)節(jié)能65%的實(shí)現(xiàn)是很重要的。在不影響居住建筑日照、采光、通風(fēng)的前提下，盡量減小外門窗洞口的面積；
采用單框雙層或三層玻璃窗， 因?yàn)殡p層、三層密封玻璃之間有空氣層阻隔，能大大提高窗戶的保溫效果。國(guó)外在雙層、三層玻璃之間充氬氣的工藝，更提高了窗戶的保溫效果，要減少冷風(fēng)滲透，除雙層、三層窗外，密封做的要好，周圍打密封膠，減少因冷風(fēng)滲透引起的熱損失，按此做法，一般能提高室溫2℃左右，同時(shí)窗玻璃結(jié)露現(xiàn)象亦大大減輕。 同時(shí)加強(qiáng)門窗的相對(duì)密閉性能及保溫性能；其次盡量降低空氣滲透量以減少滲透能耗，使用節(jié)能換氣裝置，降低換氣能耗。
3.4、底層地面節(jié)能設(shè)計(jì)
底層地面節(jié)能技術(shù)底層建筑地面墊層下敷設(shè)能滿足熱工和抗壓要求的保溫材料，如擠塑板、笨板；外墻外保溫中把上述材料垂直延敷至基礎(chǔ)頂面或地面下2m處。
總之，對(duì)于中國(guó)寒冷地區(qū)居住建筑，因?yàn)槠洫?dú)特的氣候環(huán)境特點(diǎn)，在凍脹和保溫防凍方面必須嚴(yán)肅對(duì)待，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂颉h(huán)境特點(diǎn)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平，把綠色建筑技術(shù)措施真正與建筑施工相結(jié)合，用有限的資源和最小的能源消費(fèi)代價(jià)來(lái)取得最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，以滿足日益增民的需求為目標(biāo)，同時(shí)應(yīng)盡力減少或消除建筑物的固有能耗，使我國(guó)的建筑節(jié)能工作按可持續(xù)發(fā)展的模式走下去。
參考文獻(xiàn)
[1]楊善勤，《民用建筑設(shè)計(jì)手冊(cè)》。中國(guó)建筑工業(yè)出版社。1997年.
[2]《采暖居住建筑節(jié)能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 132-2001），中國(guó)建筑工業(yè)出版社.
[3]榮志軍.土的凍脹性分類.山西水利科技.2001
[4]《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 26-2010） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社.
[5]李忠華 王顯國(guó) 林權(quán)，高寒地區(qū)房屋建筑抗凍保溫措施，《黑龍江水專學(xué)報(bào)》 1998年03期
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