【摘要】寒冷地区的建筑，特别是民用建筑，冻胀和保温防冻是一个不可忽视的问题。本文按照建筑应变的要求，如何降低使用过程中的能耗，充分利用大自然赋予的一切，推进建筑节能技术的创造和发展具有一定的经济效益和社会效益。
【关键词】寒冷地区 冻胀土 保温
一、前言
所谓寒冷地区指累年最冷月平均温度为 0℃ ～-10℃地区。主要包括华北地区、新疆和藏南部地区及东北南部地区。这一地区的建筑应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热。在这块寒冷的地区，由于气温较低，与南方其他地区差异较大。经常遇到土体冻胀，建筑物寿命受到严重的威胁及冻害影响。另 寒冷地区属采暖地区，根据寒冷地区的气候条件，采暖季长达4个月。随着全球气候变暖、城市热岛的影响，这一地区的空调普及率急剧增加，空调能耗逐年上升。因此，寒冷地区居住建筑节能应从建筑节能的实际需要出发，综合考虑气候影响因素的多样性和不稳定性、尽可能使节能的设计手法和技术措施有机地融入整体性建筑设计，整体考虑诸如体型系数、围护结构保温性、蓄热性、窗墙面积比等问题，这样将有利于建筑节能思想普及于大量建筑中。
二、 冻土
2.1、 冻土的概念及特性
凡含有水的岩石及土体，均含有一定的水份，在地基基础设计规范GBJ7-89用（W）来表示天然的含水量。冬季当温度降低到其冻结温度时，土中的孔隙水结成冰，伴随冰体的产生，固结了土体中微细的颗粒。各种土体中冰的离析作用，将伴随着一系列非常复杂的物理及化学变化。以及达到受力的改变。冻土融化时的下沉现象。包括与外荷载无关的融沉降和与外荷载直接有关的压密沉降。冻土融化时发生着两个相反的过程：压密和膨胀。 ①冻土中的各种冰融化后体积缩小，使土因自重下沉；变成水后通过孔隙逐渐排出，使土压密而进一步下沉。 ②土粒及其集合体在融化时由于水化作用而膨胀。地基土冻胀造成的工程危害主要是土体向上隆起、鼓包，引起地上建筑开裂、变形。
2.2、 在寒冷地区，经常采用下列防冻土措施
（1）基础埋深在土质较好、持力较大的土层上，根据当地的气候资料，将基础埋置在冰冻线下方，但这种方法很不经济；
（2）换砂法
在建筑物中防冻害换砂法是采用最广泛的一种，也是最普遍，最简单的一种方法，用来消减地基土的冻胀力。在寒冷地区浅基础通常都会在基础下部回填防冻砂层，以消减基础底面承受的法向胀力。
（3）保温法
保温法是指在建筑物底部及四周设置隔热层，增大热阻，以延缓天然地基土的冻结，提高土中温度，减少冻结深度，进而起到防止冻胀，目前采用的材料如炉渣泡沫砼，聚苯乙稀泡沫板，这些材料在承受外荷作用后，本身不产生过大的压缩变形且材料自身有足够的抗压强度。
（4）排水隔水法
水对冻胀来说是冻胀根源，只要能控制住水分条件，就可以达到消弱或解除地基土冻胀的目的。
对跨年度施工的建筑，入冬前应对地基采取相应的防护措施；按采暖设计的建筑物，当冬季不能正常采暖，也应对地基采取保温措施。
三、保 温
3.1、外墙是建筑物的重要围护结构，目前多采用复合保温外墙和夹心保温外墙，其复合材料则多采用聚苯乙烯泡沫塑料、挤塑式聚苯乙烯泡沫塑料、保温砂浆、聚氨酯等。外墙内表面温度和室内温度得以降低，使建筑物冬暖夏凉，创造了良好的居住氛围（见图1-1）。图1-1 墙体外保温效果示意图
未经保温的建筑外墙，温度变化直接作用于墙体，室内温差大，冬冷夏热，能耗高，舒适度低；经外保温的建筑外墙，温度变化直接作用于保温层，室内温差小，冬暖夏凉，能耗低，舒适度高。从保温做法上分析，外保温对室内热稳定有利、热桥易于处理，但施工较为复杂；而内保温复合墙体施工方便，。 尽可能采用外墙外保温体系，以利于提高建筑的使用面积，外保温对室内热稳定有利、热桥易于处理，墙体在满足承重的前提下，尽可能取最小厚度，以减轻自重增加使用面积 。
3.2、屋面在住宅的围护结构中占有一定的比重，改善屋面的热工性能，对改善顶层住宅冬冷夏热的状况，提高顶层住户的舒适度，减少屋面的能耗，具有相当重要的意义。屋面保温应注意两点：其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大；其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业或雨雪水浸入时因保温层大量吸水而降低保温效果。
3.3、门窗的散热量占建筑物热耗的比重高达50%左右。外墙门窗的保温隔热性能对节能65%的实现是很重要的。在不影响居住建筑日照、采光、通风的前提下，尽量减小外门窗洞口的面积；
采用单框双层或三层玻璃窗， 因为双层、三层密封玻璃之间有空气层阻隔，能大大提高窗户的保温效果。国外在双层、三层玻璃之间充氩气的工艺，更提高了窗户的保温效果，要减少冷风渗透，除双层、三层窗外，密封做的要好，周围打密封胶，减少因冷风渗透引起的热损失，按此做法，一般能提高室温2℃左右，同时窗玻璃结露现象亦大大减轻。 同时加强门窗的相对密闭性能及保温性能；其次尽量降低空气渗透量以减少渗透能耗，使用节能换气装置，降低换气能耗。
3.4、底层地面节能设计
底层地面节能技术底层建筑地面垫层下敷设能满足热工和抗压要求的保温材料，如挤塑板、笨板；外墙外保温中把上述材料垂直延敷至基础顶面或地面下2m处。
总之，对于中国寒冷地区居住建筑，因为其独特的气候环境特点，在冻胀和保温防冻方面必须严肃对待，应根据当地的气候、环境特点与技术经济水平，把绿色建筑技术措施真正与建筑施工相结合，用有限的资源和最小的能源消费代价来取得最大的经济和社会效益，以满足日益增民的需求为目标，同时应尽力减少或消除建筑物的固有能耗，使我国的建筑节能工作按可持续发展的模式走下去。
参考文献
[1]杨善勤，《民用建筑设计手册》。中国建筑工业出版社。1997年.
[2]《采暖居住建筑节能检验标准》（JGJ 132-2001），中国建筑工业出版社.
[3]荣志军.土的冻胀性分类.山西水利科技.2001
[4]《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ 26-2010） 中国建筑工业出版社.
[5]李忠华 王显国 林权，高寒地区房屋建筑抗冻保温措施，《黑龙江水专学报》 1998年03期
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