【摘要】寒冷地區的建筑，特別是民用建筑，凍脹和保溫防凍是一個不可忽視的問題。本文按照建筑應變的要求，如何降低使用過程中的能耗，充分利用大自然賦予的一切，推進建筑節能技術的創造和發展具有一定的經濟效益和社會效益。
【關鍵詞】寒冷地區 凍脹土 保溫
一、前言
所謂寒冷地區指累年最冷月平均溫度為 0℃ ～-10℃地區。主要包括華北地區、新疆和藏南部地區及東北南部地區。這一地區的建筑應滿足冬季保溫要求，部分地區兼顧夏季防熱。在這塊寒冷的地區，由于氣溫較低，與南方其他地區差異較大。經常遇到土體凍脹，建筑物壽命受到嚴重的威脅及凍害影響。另 寒冷地區屬采暖地區，根據寒冷地區的氣候條件，采暖季長達4個月。隨著全球氣候變暖、城市熱島的影響，這一地區的空調普及率急劇增加，空調能耗逐年上升。因此，寒冷地區居住建筑節能應從建筑節能的實際需要出發，綜合考慮氣候影響因素的多樣性和不穩定性、盡可能使節能的設計手法和技術措施有機地融入整體性建筑設計，整體考慮諸如體型系數、圍護結構保溫性、蓄熱性、窗墻面積比等問題，這樣將有利于建筑節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，在地基基礎設計規范GBJ7-89用（W）來表示天然的含水量。冬季當溫度降低到其凍結溫度時，土中的孔隙水結成冰，伴隨冰體的產生，固結了土體中微細的顆粒。各種土體中冰的離析作用，將伴隨著一系列非常復雜的物理及化學變化。以及達到受力的改變。凍土融化時的下沉現象。包括與外荷載無關的融沉降和與外荷載直接有關的壓密沉降。凍土融化時發生著兩個相反的過程：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；變成水后通過孔隙逐漸排出，使土壓密而進一步下沉。 ②土粒及其集合體在融化時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，引起地上建筑開裂、變形。
2.2、 在寒冷地區，經常采用下列防凍土措施
（1）基礎埋深在土質較好、持力較大的土層上，根據當地的氣候資料，將基礎埋置在冰凍線下方，但這種方法很不經濟；
（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，最簡單的一種方法，用來消減地基土的凍脹力。在寒冷地區淺基礎通常都會在基礎下部回填防凍砂層，以消減基礎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置隔熱層，增大熱阻，以延緩天然地基土的凍結，提高土中溫度，減少凍結深度，進而起到防止凍脹，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，本身不產生過大的壓縮變形且材料自身有足夠的抗壓強度。
（4）排水隔水法
水對凍脹來說是凍脹根源，只要能控制住水分條件，就可以達到消弱或解除地基土凍脹的目的。
對跨年度施工的建筑，入冬前應對地基采取相應的防護措施；按采暖設計的建筑物，當冬季不能正常采暖，也應對地基采取保溫措施。
三、保 溫
3.1、外墻是建筑物的重要圍護結構，目前多采用復合保溫外墻和夾心保溫外墻，其復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。外墻內表面溫度和室內溫度得以降低，使建筑物冬暖夏涼，創造了良好的居住氛圍（見圖1-1）。圖1-1 墻體外保溫效果示意圖
未經保溫的建筑外墻，溫度變化直接作用于墻體，室內溫差大，冬冷夏熱，能耗高，舒適度低；經外保溫的建筑外墻，溫度變化直接作用于保溫層，室內溫差小，冬暖夏涼，能耗低，舒適度高。從保溫做法上分析，外保溫對室內熱穩定有利、熱橋易于處理，但施工較為復雜；而內保溫復合墻體施工方便，。 盡可能采用外墻外保溫體系，以利于提高建筑的使用面積，外保溫對室內熱穩定有利、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、屋面在住宅的圍護結構中占有一定的比重，改善屋面的熱工性能，對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，具有相當重要的意義。屋面保溫應注意兩點：其一是屋面保溫層不宜選用密度較大、導熱系數較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過大；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或雨雪水浸入時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50%左右。外墻門窗的保溫隔熱性能對節能65%的實現是很重要的。在不影響居住建筑日照、采光、通風的前提下，盡量減小外門窗洞口的面積；
采用單框雙層或三層玻璃窗， 因為雙層、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，減少因冷風滲透引起的熱損失，按此做法，一般能提高室溫2℃左右，同時窗玻璃結露現象亦大大減輕。 同時加強門窗的相對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，使用節能換氣裝置，降低換氣能耗。
3.4、底層地面節能設計
底層地面節能技術底層建筑地面墊層下敷設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頂面或地面下2m處。
總之，對于中國寒冷地區居住建筑，因為其獨特的氣候環境特點，在凍脹和保溫防凍方面必須嚴肅對待，應根據當地的氣候、環境特點與技術經濟水平，把綠色建筑技術措施真正與建筑施工相結合，用有限的資源和最小的能源消費代價來取得最大的經濟和社會效益，以滿足日益增民的需求為目標，同時應盡力減少或消除建筑物的固有能耗，使我國的建筑節能工作按可持續發展的模式走下去。
參考文獻
[1]楊善勤，《民用建筑設計手冊》。中國建筑工業出版社。1997年.
[2]《采暖居住建筑節能檢驗標準》（JGJ 132-2001），中國建筑工業出版社.
[3]榮志軍.土的凍脹性分類.山西水利科技.2001
[4]《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》（JGJ 26-2010） 中國建筑工業出版社.
[5]李忠華 王顯國 林權，高寒地區房屋建筑抗凍保溫措施，《黑龍江水專學報》 1998年03期
