浅析北方地区建筑节能相关技术问题

马鸿东

摘要：本文通过对我国建筑节能现状的详细分析总结，充分结合自己的工程实践，针对北方地区建筑节能相关技术问题进行探讨，对于今后我国建筑节能设计和施工具有一定作用。 关键词：建筑施工，建筑节能，建筑规划，北方地区

1 引言

由于住宅比一般性民用建筑内部发热量相对较低，体表比也偏小，因此，此类建筑的热性能就更多的依赖于外界气象环境。我国地域辽阔，不同地区气象条件差异很大，要在低能耗的条件下获得较好的室内热舒适，所需要采取的主要措施也大不相同，绝不是简单地采用外墙保温和窗保温等措施就能解决的。要在建筑规划设计、材料与部品选用、施工图设计、暖通空调系统选择等每一环节都需要深入细致的工作，根据当地的气候特点确定最适宜节能方案。气候条件作为某一特定地位是一项已知条件，是设计必须遵守的客观前提，在节能建筑设计中居于5个物理因素的首位，对设计节能建筑起决定性作用[1,2]。

在我国北部严寒、寒冷地区。建筑总能耗超过全国平均数(27％)，约占地区总能耗30％～40％。住宅建筑能耗包括建筑材料的生产能耗，建筑施工能耗以及使用能耗三大部分。建筑能耗中的使用能耗包括供热、空调、照明、供水及其他能耗，使用能耗大大超过了建筑的建造能耗。而在建筑使用能耗中，又以建筑采暖能耗占最主要部分，它占整个家用能耗费用的56％左右。采暖能耗不仅是建筑能耗的最主要部分，也是浪费最为严重和节能潜力最大的部分。鉴于此，本章即针对寒冷地区，对影响建筑供热、空调能耗部分的重点领域，从建筑的整体规划和节能技术设计上加以综合分析。

2 建筑整体规划和设计

建筑节能应该首先从建筑整体规划和设计上着手，良好的规划及设计能使我们用少量的投资获得较大的节能效果。规划节能设计应考虑建设选址、分区、建筑和道路布局走向、建筑方位朝向、建筑体型、建筑间距、冬季季风主导方向、太阳辐射、建筑外部空间环境构成以及建筑内部房间的布局等。

(1)建筑选址

寒冷地区应满足冬季保温要求，这就要求该地区的建筑选址遵守向阳原则。而部分地区由于夏季温度较高，又要兼顾夏季防热，所以选址同时应遵守通风原则和遮阴原则。建筑不宣布置在山谷、洼地、沟底等凹地里，由于冬季冷气流在凹地里形成对建筑物的“霜洞”效应，使位于凹地的底层或地下层间建筑若保持所需的室内温度所耗能量会相应增加。所以建筑应该布置在向阳坡上，这样既能得到较多的阳光，又能避风。在一般城市中，应使主要的居室在冬天能得到阳光，并避开冬季的主导风向。建筑位置尤其应该避开西北寒风，以降低建筑围护结构(墙体与门窗)的热渗透。最佳的建筑朝向是“坐北朝南”，且在向阳方向没有物体遮挡，宜将建筑放在高大建筑的南侧而不是放在北侧。

(2)建筑布局

建筑群体相对位置的合理布局或科学组合，可以在取得良好日照的同时，组织建筑的阴

影效果。达到遮阳的目的。在寒冷的地方应充分利用及争取日照，避免季风干扰，组织内部气流，利用建筑的外围。形成建筑的围合空间，既可以挡风，又不影响日照，形成对冬季恶劣气候的有效防护。我国四合院的民居就是一种能优化气候的建筑布局。

3 低能耗的建筑单体设计

在创造了有利于建筑节能的室外环境后，建筑的单体设计就成为节能的关键阶段，它涉及到更广泛的技术领域。节能建筑中大量的技术措施与方法表现出的是单一的科技“信息”或“元件”，设计的重点就是将众多的“信息”或“元件”作为环节与建筑有机组合。建筑单体设计的重点包括建筑体形系数、建筑围护结构设计、门窗比等多种因素。

(1)控制建筑物体形系数

体形系数(s)是建筑物与室外大气接触的外表面积(Fo)与其所包围的体积(Vo)之比值(s=Fo／Vo)。在房屋体积不变的情况下，体形系数的增大就意味着外围护结构面积的增加，传热耗热量相应提高，从而导致建筑物耗热量指标增大。研究结果表明，在建筑物各部分围护结构传热系数和窗墙面积比等条件不变的情况下，耗热量指标随体形系数成直线上升。因此节能建筑设计中，一是尽量避免采用s大于0.35的低层或点式建筑，二是建筑物平、立面力求规整，避免凹凸过多，以尽量减小体形系数，从而获得更好的节能技术经济效果。

但是，从建筑设计的角度来讲，建筑形式的多样化又是建筑设计师们在方案设计时所追求的元素之一。另外，受地形地貌等一些因素的影响，城市住宅也不可能全部建成千篇一律的方盒子形式，这就形成了一组体形与节能之间互相对立矛盾。近年来有些地区新建住宅建筑体形系数有增大的趋势(如北京地区近年来新建住宅建筑体形系数已增至0.35左右)，特别是在别墅类单体建筑设计中，体形系数对建筑能耗的影响更为突出，低层和少单元建筑，以及体形复杂、凹凸面过多的塔式住宅，对建筑节能非常不利．因此采暖地区居住建筑节能设计标准(JGJ 26—95)规定，对于极少数体形系数大于0．35的低层和点式住宅，允许其耗热量指标稍有增加，但其围护结构的保温水平应符合标准规定的最低限值，以期从整体上实现现阶段节能50％的目标。

(2)建筑围护结构保温隔热设计

我国针对采暖建筑制定的民用建筑节能设计标准，以房屋的体形系数0.3为界，对建筑外墙、外窗、屋顶等构件规定了两个档次的传热系数限值，实际上S大于0.3的限值是在S等于0.35的条件下确定的。为了达到相同的耗热量指标，作为围护结构主要组成部分的外墙、外窗、屋顶等，应具有更好的保温性能即较低的传热系数。在制定了节能50％这一目标后，采暖居住地区民用建筑节能设计标准不仅提高了对围护结构的保温要求，而且考虑了抗震柱、圈梁等周边热桥部位对外墙传热的影响。

我国从开展建筑节能工作以来，在减少建筑围护结构传热系数上做了很多工作。也先后出台了若干规范和设计手册，每次都有相对提高。近来又针对不同气候地区出台相应节能设计规范，对建筑围护结构的构造做法，传热系数等限值给出了明确参考和规定。随着节能技术的不断成熟，我国在围护结构的保温隔热性能研究上也趋于成熟，外墙外保温和屋顶的传热系数有的已经达到甚至超过了先进国家的水平。然而可借的是，我国的建筑节能状况并没有因为这些较为先进的技术措施而得到很大改善，主要原因在于经济条件的限制。热性能好的围护结构必然加大建设投资，而我国目前对建筑节能的认识水平和投资开发商的产权分离，使得这些优良的技术措施目前难以在市场上推广。

4 建筑门窗的节能设计

门窗是建筑的失热最为严重的部位，做好门窗的节能设计在整个建筑节能研究中有重要作用。下面本文将从门窗热损失的主要因素开始分析，寻找对应策略，探讨门窗的节能设计措施。

4.1 影响门窗热损失的因素

有几种方法可以影响通过窗户流失热量的速率，这些方法遵循基本的自然规律：热能往往是从暖的一面流向冷的一面，构成能量损失的主要因素。我们可以通过合理配置，将这个过程减慢。在窗户上的能量传递主要是：辐射传递、对流传递、传导传递，另外空气渗漏也是窗户能量损失的组成部分。

(1)辐射、对流和传导传递。对于窗户上的中空玻璃，室内但4单片玻璃吸收了热量，热量移动到冷的外面玻璃上并释放到室外。其途径是二通过玻璃(以辐射形式)，通过分开两片玻璃的间层和边部的密封条及窗框(以传导形式)，通过两片玻璃中问气体的运动(以对流形式)，以及通过开启扇、窗框结构的缝隙(以及渗漏形式)。

(2) 空气渗漏

不论冬季还是夏季，多数的能量费用是由于空气渗漏造成的。对于开启窗来讲，大多数空气渗漏是在扇和框之间或者两个推拉扇之间发生。窗格划分越少，缝隙少，冷空气渗透也就越少。在结构装配不良的固定窗上，空气泄漏主要发生在中空玻璃与窗扇之饲密封处。窗的排水孔也会发生空气渗漏。

4.2 合理配置门窗的措施

从上面的分析可以知道，大量的能量通过门窗是双向流动的。白天，南向窗户在向室外散失热量的同时，通常还可以辐射形式获得太阳能；而在夜晚通过对流、辐射和传导会流失能量。北面窗户通常是通过对流和传导流失能量；东面和西面窗在采暖季节往往是不确定的，然而在夏季，西面窗是纯粹获得热量而引起过熟的构件。

我们在不考虑门窗安装朝向的情况下，通过合理配置门窗组成，可以提高门窗的隔热节能特性，这些措施包括：根据不同的使用地点，选择合理的阳光遮蔽玻璃，控剖通过门窗的辐射传热，加大中空玻璃间隔层内气体比重，降低对流传热，选择低传导的中空玻璃边部间隔材料和隔热窗框材料，控制通过门窗的传导传热等等。

5 结语

建筑耗能问题属于关系到人类社会可持续发展的全球性课题，是当今世界各国普遍重视的研究领域，也是我国经济工作的战略重点。有效地做好建筑节能工作与维持现状按照目前的耗能水平相比，会使我国总的能源消耗有约10％的差别。本文针对寒冷地区住宅节能重点领域及技术分析进行研究，对于今后我国建筑节能发展具有一定指导意义。

参考文献：

[1] 邢永杰. 北方地区建筑节能问题的几点思考[J]. 中国能源, 20xx,27(2).

[2] 刘翠香, 肖文波, 孟建国. 北方地区建筑节能的措施及效益分析[J]. 现代企业文化, 20xx,(11).

 

第二篇：浅析北方地区荒山造林主要抗干旱技术措施

浅析北方地区荒山造林主要抗干旱技术措施 20xx年x月x日14:57 摘自：《中国林副特产》20xx.05 温室网 热度 623 北方地区荒山造林诸多限制因子中水分亏缺当推首要，干旱环境的制约、干旱灾害的影响直接关系着造林的成败，现在尚未绿化的荒山一般是远山、高山、瘦山，立地条件较差，土壤瘠薄，水土流失严重，蓄水保土能力差，水分

北方地区荒山造林诸多限制因子中水分亏缺当推首要，干旱环境的制约、干旱灾害的影响直接关系着造林的成败，现在尚未绿化的荒山一般是远山、高山、瘦山，立地条件较差，土壤瘠薄，水土流失严重，蓄水保土能力差，水分亏缺尤为突出，要取得造林成功，除采用一些常规技术外，还要注意采取一些抗干旱技术措施： 1 选择合适的造林树种

1.1 树种选择的意义和原则

1.1.1 树种选择的意义：树种选择是造林工作成败的关键因素之一。如果树种选择不当，造林就不易成活，往往造成人力、物力、财力的浪费带来不应有的经济损失，即使有的树种能成活，也因不适宜当地的环境条件而生长不良，林分残缺不全，抗性差，生物量低，生态、经济、社会效益得不到应有的发挥。 树种选择不仅要考虑树种的适生特性（如抗旱，抗盐碱，抗风蚀沙埋等特性），还要考虑树种对于改善生态环境的不同需求。因此，树种选择具有重要的生态意义、经济意义和社会意义。

1.1.2 树种选择原则：树种选择应遵循：一是应对造林树种的生物生态学特性进行细致的分析研究，充分了解和认识各类性状的表现特征，找出与造林地、与造林目的直接相关的优良性状，并使其最大程度地得到满足，如防护作用、木材产量、经济产品以及环境美化效果等；另一条是要深入细致地研究分析与分析所选造林树种密切相关的造林地的立地环境特征，对于立地条件与林木生长发育间的关系作出恰当的估计和预测，使所选树种能够较好地适应造林地环境，以达到或产生树种与环境间相互协调的良好效果，其根本目的，就是通过树种的正确选择过程最大程度地满足“适地适树”的要求。选择树种的良好性状，就是意味着树种应具有较高的防护效能、经济价值或其他利用价值，倘若具有优良性状的树种没有运用在与之相适应的造林地上，其优良性状得不到发挥，也产生不了高效益。所以，适地适树的生物学法则客观地限制了一定的树种必须与一定的造林地相适应，才能更好地发挥林木的优良性状和造林地的生产潜力，这两方面同等重要，相辅相成，必须统筹兼顾。

此外，尚有一些其他因素需要考虑，如种苗来源是否充足，苗木成本高低，林木栽培技术，传统的造林经验和习惯方法等，这些问题对选择树种及确定造林规模等都有不同程度的影响。另外，选择造林树种还要充分考虑造林的经济效益，应坚持以最小的成本换取最大的效益，这是当前林业建设应予特别强调的问题。

1.2 树种选择的依据与适地适树

1.2.1 树种的适生性：由于造林树种的天然分布有其局限性所以造林树种选择必须根据地带或地域上树木的生长状况来决定。在干旱环境条件下，水分条件是最为活跃和影响力最强的生态因子。以干旱少雨为特点的干旱半干旱区，可供选择的造林树种，大都具有一定的旱生或半旱生特点。

在树种的选择中，充分认识树种的适生规律，并从中找出与代表环境因素相适宜的树种表现特征，是至关重要的环节。干旱地区造林树种选择应以乡土树种

为主，已经引种驯化并取得丰富栽培经验的外来树种为副。

干旱地区造林，树种不仅要具备对环境的适应能力，而且还要正常生长发育、郁闭成林、稳定地完成其生长发育周期。干旱区造林地，不利因素较多，对林木的生长发育会产生各种危害性影响。有的树种抗性强，对此反应不大，可顺利完成整个生长发育周期；有的树种则反应强烈，树木的生长发育受抑制，树干弯曲矮小，分枝多病虫害侵染严重，林木分化明显，林分较早地进入衰退阶段。 大多乡土树种和已经驯化了的外来树种，对于不良环境条件有较强的适应性，生长发育的稳定性较好，造林后能够尽早的郁闭成林。但有些乡土树种的生长发育稳定性相对弱，对环境的微小变化反应敏感，表现生长不良。

1.2.2 适地适树：所谓适地适树，就是使造林树种的生物学特性与造林立地环境相适应。即根据造林地立地状况，选择既符合造林目的和要求，又适宜于改造林地立地条件的树种。

适地适树是人工造林过程中“地适树”或“树适地”两个方面的统一，并且是能动的、可变的，随树种或环境的变化而变化。

树种可选择小叶杨、箭杆杨、胡杨、银白杨、沙柳、白蜡、白榆、沙枣、沙棘、刺槐、紫穗槐、柠条、海棠果、桃、杏、枣、核桃、枸杞、柽柳、油松、赤松、侧柏等。

2 营造混交林

2.1 混交林的特点

2.1.1 充分利用营养空间：由不同树种搭配构成的混交林，能充分利用林地环境的光照、水分和养分。如深根性与浅根性树种的搭配，可以充分利用土壤不同层次的水分和养分；喜光与耐阴性树种搭配，能够形成复层林相，产生较大叶面积指数能充分利用光能，不同嗜肥性树种间的搭配，可以充分利用土壤中养分，提高并发挥土壤生产潜力等。

2.1.2 改良林地环境：混交林易形成优越的小气候条件，使温差缩小，湿度增加，提高空气中二氧化碳含量，有利于光合作用，增加有机物质的积累。

2.1.3 提高防护效能：混交林在防风固沙、涵养水源、保持水土及防止大气污染等方面，均具有显著效果。

2.1.4 提高防御自然灾害的能力：混交林在减免病虫害方面优于纯林。由于混交林是一个较为复杂的生态系统，其中有许多互为制约的因子，使各树种组成的生态平衡要求趋于平衡。如混交林中温度变幅小，湿度大，营养来源多样，有利于寄生昆虫、菌类繁殖和鸟类在林中栖息，使某些害虫只能维持在不致造成危害的数量上。而且混交林本身林木生长健壮，也增加了它对防治赢得比较充裕的时间。同时对风倒、雪压、雹灾等气象灾害也有较强的抗御能力。另外，针叶树种和阔叶树种混交，可降低林分的易燃性，既可延缓火灾的蔓延速度和发展，又可起到火源隔离作用。

2.1.5 促进林木生长，提高林木产量和质量：混交林合理的树种搭配，可以产生良好的效果，这是林木充分利用环境条件、树种间相互促进的结果。据国外资料报道，一般复层林可以增加蓄积量30%～50%。

混交林对培育优质木材有促进作用。由于混交林中伴生树种的存在，可以起到辅佐主要树种生长发育的良好效果，促进主要树种天然整枝，形成饱满通直、枝细疤小的干形，使木材品质得到提高。

2.2 混交造林主要技术要求

在混交林中，按照树种的地位和作用不同，可分为目的树种和混交树种两大

类。目的树种，也叫主要树种，是混交林中的主要培育对象。目的树种的选择要求，应能够最大程度地与造林目的及林木培育方向相吻合，目的树种在混交林中可以由1～3个不同树种所组成，视地区条件而定。同时还要注意混交的比例、混交类型、混交方法等问题

3 植苗造林方法

3.1 苗木的抗旱处理

3.1.1 浸泡处理：为了祢补苗木在起运过程中的水分损失，提高苗木成活率，针叶树苗起苗时如不带土坨，则要做到“离土不离水”，在造林前也必须经浸水处理。据研究，对油松苗进行盐水、卤水浸根，可大大提高干旱荒山的造林成活率，其适宜浓度为0.5%或1%。利用保水浸根处理，也可提高造林成活率。LPA保水剂提高造林成活率非常显著。抑制蒸腾剂小烃基硫酸盐、苯酰酸汞、链烯琥珀酸和它的衍生物。将苗根浸入由粘土、牛粪、天然磷酸盐和水混合而成的油脂状液体中，对提高成活率有一定效果。

3.1.2 修根处理：为了避免栽植时苗木窝根，影响吸收水分，对过长的根系可进行适当修剪，但强度不宜过大，以免产生不良影响。

3.1.3 修枝处理：植苗造林前进行适当修枝，主要是为了创造栽植后苗木地上地下部分的水分的均势，增强抗旱能力。修枝应去掉病虫枝、弯曲枝、创伤枝。阔叶乔木苗可剪出部分或全部侧枝，有的树种也可将地上部分全部剪出。

3.1.4 蘸泥浆处理：为了使根系保持湿润，栽植前可将根系蘸泥浆。泥浆不可过粘或过稀，过粘易在根表结成硬壳，影响根的呼吸和吸水，过稀达不到根系保湿作用。为了促进根系生长，在泥浆中可掺入适量的磷肥。

3.1.5 为提高裸根苗栽植成活率栽植时可使用高分子吸水剂或用10～10E-6ABT生根粉3号蘸根。

3.2 植苗造林的抗旱方法

3.2.1 层施泥炭行植法：将干泥炭打碎，掺入1/2的沙，洒水充分饱和，调制成稀混泥炭，置于坑底，每穴约施1.3～1.5kg。

3.2.2 层施泥炭或堆肥丛植：造林前一年雨季或秋季挖坑，将泥炭或堆肥置于坑底，厚约10cm，之后将沙子堆满、踩实，并在坑中央插一木棍做标志。造林时，用隙植法植苗造林。采用这种方法，应注意施放的泥炭距沙面不要太近，以防过于干旱使泥炭失水，固结在苗木根系上，致使苗木死亡。

由于泥炭可产生铵化物和硝酸盐，又很好的保水供肥作用，在造林的最初几年，为幼林的成活和生长创造了良好的条件。此法适宜于针叶树植苗造林。

3.2.3 容器苗造林：容器苗具有适应性强、造林季节长、成活率高及便于机械作业等优点。容器苗造林的优越性有如下几方面：①适宜于立地条件差的地区，如山区、干旱地区和生长季节短的寒冷地区，以及热带、亚热带的干旱区。②容器在运送和栽植过程中，不伤根系，栽植后没有裸根苗短期生长停滞阶段，可提高成活率。③不需起苗、剪根、捆束、假植等繁杂作业。④造林不受季节限制，延长了造林期，利于调剂和节约劳力。⑤便于机械作业。

3.3 径流会集技术

径流造林是干旱半干旱地区，特别是干旱山区，在没有灌溉条件时，利用天然降水，采取人为措施汇集径流，进行人工造林的方法。其主要目的增加林地（树穴）的土壤含水率，为造林创造适宜的环境条件。山区树穴挖好后，在穴的上坡修V型集水区，集水区下角要与植树穴相通，以使集水区汇集的径流，注入植树穴。集水区要铲平，清除杂草、石块等杂物，区外沿修筑土埂，以防径流外溢。

选择适地树种，培育成容器苗上山造林。若采用大田苗要带土球，并用稻草绳包扎牢固。苗木放入坑穴，填土踏实，切忌踩踏容器或土球。有些树种也可进行直播造林，播后用地膜覆盖。成活率可提高30%左右。

4 抚育管理

4.1 土壤管理的抗旱处理

4.1.1 覆盖林地

4.1.1.1 地膜覆盖：苗木栽好后浇足水，培好埯，用长1m宽1.5m的地膜两块，盖到新植幼树的两侧，并对接好，接缝和四周用土盖好压实以免透风，达到保水提温的目的。

4.1.1.2 其他覆盖措施：栽后树盘盖石板或盖草保墒。也可喷洒塑料、树脂制成的泡沫剂或将成膜物质的水乳液，铺撒地表后形成一层均匀、连续的薄膜层，起到保水增温的作用。

4.1.2 松土除草：松土除草可以改善土壤的理化性质，提高土壤肥力和抗旱保墒能力，消除杂草对水、肥、气、热、光的竞争，减少病虫害，促进幼林生长。