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1.1论文题目来源背景（现状、前景）1
1.1.1我国建筑节能发展现状2
1.1.2国外建筑节能发展状况3
1.2主要研究内容、应用价值、改进及创新5
1.3拟采用的研究方法、手段及实验准备情况5
1.4论文框图6
第2章我国气候特点和严寒地区居住建筑材料及分析7
2.1我国气候特点7
2.2严寒地区居住建筑材料及性能分析8
2.2.1墙体材料及性能分析8
2.2.2绝热材料及性能分析9
2.2.3门窗玻璃材料及性能分析11
第3章严寒地区居住建筑围护结构节能研究13
3.1国内外节能建筑围护结构发展概况13
3.2墙体节能研究14
3.2.1墙体概述14
3.2.2复合墙体分析15
3.3外门窗节能研究18
3.4屋面节能研究19
第4章严寒地区居住建筑设备节能及可再生能源应用研究21
4.1严寒地区居住建筑设备节能研究21
4.1.1建筑设备系统研究现状21
4.1.2建筑设备子系统能耗分析22
4.1.3建筑设备节能25
4.2建筑可再生能源节能应用研究26
第5章内蒙古自治区居住建筑节能研究28
5.1内蒙古自治区环境概述28
5.2内蒙古自治区建筑节能研究28
5.2.1内蒙古自治区建筑热工28
5.2.2内蒙古自治区建筑节能与采暖节能研究31
5.3内蒙古自治区居住建筑节能近几年取得的进展32
结论34
致谢35
参考文献36
第1章绪论
1.1论文题目来源背景（现状、前景）
建筑的本源是人类原始居民为躲避风雨、避寒暑适应气候的“遮蔽所”，在火被用来取暖之前，最早的原始遮蔽物是没有能耗的[1]。
但在严寒的气候条件下，没有能耗等于不舒服。
通过采取建筑围护和供暖降温等技术措施，可获得适宜的生活和工作环境，但也因此导致用于改善建筑环境的能耗越来越高。
在19世纪60年代，建筑的能耗只是微不足道的问题。
例如，建筑有时被设计成不带电灯开关的——因为人们相信让电灯持续亮着会更经济。
随着能源问题的日益凸显，建筑能耗成为全球关注的一个问题。
一般说来，欧美发达国家建筑能耗占全国能源消耗总量的1/3左右，据建设部统计，我国建筑能耗的比例从2002年的27.6%已经快速上升到现在的33%以上[2]，而且在经济加速增长和人民生说水平提高的背景下，建筑能耗仍会继续攀高，由此必将给能源和环境带来巨大的压力，对建筑的节能迫在眉睫。
（1）建筑能耗
建筑能耗在广义上有建筑物内使用能耗、建材生产能耗和建筑建造能耗三部分组成；
狭义上则指建筑建成以后，在使用过程中每年消耗商品能源的总和，包括采暖、通风、空调、热水、照明、电气、厨房炊事等方面的用能[1]。
我国目前正处于建设鼎盛期，全国每年城乡新建房屋建筑面积近20亿平方米，其中80%以上为高耗能建筑：
既有建筑近400亿平方米，95%以上是高耗能建筑。
据统计，建筑在建造和使用过程中消耗的能源占全球总能耗的50%，产生34%的污染。
近年来，我国严寒和寒冷地区（采暖地区）的城镇，平均每年新建采暖居住建筑1亿平方米。
按照目前建筑能耗水平的发展状况，预计到2020年我国建筑能耗将达到10.89亿吨标准煤，是2000年的三倍多：
空调夏季高峰负荷将相当于10个三峡水电站满负荷供电；
仅城市建筑采暖每年约排放二氧化碳1.9亿吨，粉尘3000万吨。
国家建设部科技司研究表明，随着我国城市化进程的加快和人生活质量的改善，我国建筑能耗比重最终将上升至35%左右[3]。
欧美发达国家由于人民生活水平的提高，建筑能耗一般占社会总能耗的30%～40%，住宅能耗占建筑能耗的比例相当高。
城市及乡村建筑普遍装有采暖设备，所用能源主要是煤气，燃料油或者电力。
其采暖室温一般为20～22℃，多设有恒温控制器来自动控制室温。
与我国相比，在相近的气候条件下，发达国家一年没采暖时间较长，同时长年供应家用热水，炎热地区建筑内则安装有空调设备。
（2）建筑节能
建筑节能是指在建筑中提高能源利用率，用有限的资源和最小的能源消费代价取得最大的经济和社会效应。
建筑节能具体是指节约采暖供热、空调制冷、采光照明以及调节室内空气、湿度、改变居室环境质量的能源消耗，还包括利用太阳能、地热（水）能源的综合技术工程[3]。
全社会的环保意识在不断增强，营造绿色建筑、健康住宅正成为越来越多的建筑师追求的目标。
人们不但注重结构安全，也关注室内物理环境的质量，不但注重单体建筑的质量，也关注小区的环境，不但注重材料的坚固耐久和价格低廉，也关注材料消耗对环境和能源的影响。
1.1.1我国建筑节能发展现状
作为体现并推行国家建筑节能技术经济政策的技术依据和有效手段，我国的建筑节能标准化工作也是从20世纪80年代初才刚刚起步的。
我国的建筑节能标准化工作伴随着我国建筑节能事业的发展而发展，相继出台了一系列有关建筑节能方面的标准。
1987年原城乡建设环境保护部批准发布了行业标准《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JG26-86），要求第一阶段严寒和寒冷地区采暖居住建筑节能达到30%的目标：
华北、东北、西北各省、自治区、直辖市先后制定了本地区的实施细则，推动了各地的建筑节能工作。
1993年，建设部批准发布了国家标准《旅游建设建筑热工和空气调节能设计标》（GB50189-93），促进旅游旅馆的建筑节能工作，同时，建设部还批准发布了国家标准《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93），作为建筑节能的基础性标准。
1995年制定了《建筑节能“九五”计划和2010年规划》（该规划规定：
第一阶段：
新建采暖居住建筑1996年以前，在1980～1981年当地通用设计能耗的基础上普遍降低30%；
第二阶段：
1996年期在达到第一阶段要求的基础上节能30%；
第三阶段：
2005年起在达到第二阶段的基础上再节能30%）。
1996年建设部发布了《建筑节能技术政策》。
1997年建设部发布了《1996～2000年建筑技术政策》。
2000年建设部发布了《民用建筑节能管理规定》。
2002年建设部发布了《建设部建筑节能“十五”计划纲要》。
按照建设部关于建筑节能的二阶段节能50%的目标，经过修订，建设部与1995年批准发布了行业标准《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ132-2001）。
在制定工程建设建筑标准的同时，有关部门加强了与之配套的相关标准的编制，完成了一系列的建筑设计规范和建筑材料设备、制品的产品标准，为落实建筑节能工作和推广应用新的节能材料、设备和制品起到了促进作用。
另外，各地为贯彻实施国家有标准，有不少地区制定颁布了“实施细则”，使标准的实施得到具体落实。
这一系列的政策法规的实施有效地促进了我国相关节能技术的进步，是我国建筑节能工作取得了以下的成效：
（1）节能建筑范围得到扩展。
建筑类型上从居住建筑节能扩展到公共建筑节能。
地理位置上从北方采暖地区扩展到夏热冬冷地区、夏热冬暖地区。
（2）建成的节能建筑面积逐年增加。
节能建筑的数量从少数北方城市建造单栋节能试点住宅发展为全国各地成批建设建筑节能示范小区。
（3）建筑节能产业发展迅速。
截至2006年，从事外墙保温技术开发的专业企业已有80余家；
太阳能热水器年产量大2000万平方米；
塑料门窗市场逐渐扩展，年生产能力达256万吨；
已建立200余条中空玻璃生产线，初步形成了门类齐全、综合配套、先进实用的建筑节能产品体系[4]。
（4）建筑节能技术取得了明显进展。
外墙外保温技术取得了突破性进展；
新型节能穿的生产水品大大得到提高；
供热采暖温度控制与计量技术取得了明显进展；
建筑中新能源和太阳能应用发展迅速。
（5）开展了建筑节能国际合作，提高了我国建筑节能的政策、技术及管理水平。
但相对建筑节能形势的需要来讲，现行节能标准数量仍很少，且覆盖面窄。
一方面因为受到建筑节能技术及产品研究开发力度和水平的制约，另一方面是因为建筑节能标准涉及多专业学科和领域，虽然各个专业学科已初步形成各自的标准体系，但尚缺突出节能主题的统筹规划，现有建筑节能标准体系与其他专业标准体系，这也是建设部建筑节能计划及2015年规划中的重点课题。
1.1.2国外建筑节能发展状况
在1973年石油危机以前，世界各国普遍缺乏节能观念，能源危机以后，情况发生了根本变化。
几十年来，建筑节能一直是发达国家关注的热点。
发达国家建筑节能发展总体上大致经历了以下三个阶段：
第一阶段，在建筑中节约能源，即单纯地抑制需求、减少耗能量；
第二阶段，在建筑中保持能源，减少热损失；
第三阶段，主要通过提高建筑中的能源利用效率实现节能。
目前，发达国家已制定了完善的建筑节能的法规，对建筑节能从设计到施工都给出了具体的规定，在改善了人们居住环境的同时，有效地节约了能源。
各发达国家建筑节能尽管措施各异，但总的来说存在以下几个共同点：
（1）大力发展建筑节能技术措施。
在材料生产中，大量应用工业废料。
据国外资料统计，生产粉煤灰硅酸盐砌块，每立方米仅用煤29.4公斤，生产矿渣水泥或粉煤灰水泥的能耗可比普通硅酸盐水泥的耗能节约20%～30%左右。
（2）建立了一整套节能政策，并以建立完善的能源管理体制作为推行这些政策的保证。
美国已颁布有多种全国性的或州的建筑节能标准，这些标准特别是其中的一些人工设计计算程序对我国的同类地区的节能工作会有参考价值。
通过正在开展的国际合作，共同研究，可以掌握更多的信息，开辟更宽的思路，是我国的建筑节能标准，与国际的一些通用性做法接轨。
法国也先后颁布了住宅建筑节能法规。
瑞典实行了强制性的节能法规。
日本是建立节能体制最为完善的国家，它从政府到地方建立了一套完备的能源管理机构和咨询机构，专门研究节能问题。
加拿大早在1972年就颁布了新建筑节能法。
加拿大住宅建设明确倡导“健康住宅”理念，其健康住宅建设推行的主要内容中首先强调的是要保证居者的健康，既包括室内热舒适度、空气质量、水质、采光照明、隔声及电磁辐射等因素。
德国建筑节能法规体系包括一个标准和一个节能规范，DIN4108建筑保温是德国标准研究所制定的技术标准。
于1977、1980、1984年分别作了相应调整，主要是从室内卫生要求偶和避免建筑构件损害出发规定建筑保温的最低标准，只适用于人们生活和工作的房间，其实施办法由州级法律规定：
WSVO节能规范则是一句联邦建筑法制定的法律法规，是相互补充的，但后者一般要求更为严格。
德国抓建筑节能单位面积能耗减少情况，见表1-1[5]。
（3）发达国家一致认为在建筑节能的各项措施中，改善建筑物围护结构的保温隔热性能是最直接有效的。
各国对围护结构的生产和研究十分重视。
（4）制定判断建筑节能的标准。
如采用限定传热系数法，对建筑物的各部分的传热系数，要求均不得超过某一限定值；
或根据不同性质建筑，使其外围护结构平均传热系数不得大于某限定值。
（5）发达国家尽管建筑面积逐年增加，但整个国家建筑能耗确大幅度下降。
如丹麦1992年比1972年的采暖建筑面积增加了39%，但同时采暖总能耗却减少了31.1%；
采暖能耗占全国总能耗的比例也由39%下降为27%，每平米建筑面积采暖能耗减少了50%；
德国新建筑能耗以降低到20多年前消耗量的1/4～1/6[6]。
（6）大力推进既有建筑的节能改造工作，解决了既有建筑比新建筑能耗高的问题。
北欧和中欧国家在1980年前即以着手按节能要求改造旧房，到80年代中期基本完成旧房的节能改造。
西欧、北美的既有房屋也早已逐步完成节能改造。
为了保证节能工作的顺利进行，各国根据本国人的生活水平，制定了各类建筑的节能标准，建议限制建筑物的能耗。
规定了围护结构传热系数限值，即规定对建筑物的各部分的传热系数，均不得超过某一限定值；
又如采用度日法，以“度、日”为依据，根据不同性质建筑，使其外围结构平均传热系数不得大于某限定值。
世界各国的经验也都表明，建筑节能领域是一个市场机制部分失灵的领域。
尤其是既有住房的节能改造、新能源的利用等方面，只有在政府强有力的行政干预和实行税收优惠、财政补助等激励政策下，才能取得实质性的进展。
表1-1德国住宅各阶段能耗水平
Table1-1Germanliveindevelopmentstagesofenergyconsumptionlevel
德国生活在发展阶段的能量消耗
住宅能源消耗水平kWh/（m2·
年）
这种趋势是零在住宅能耗
超级低能耗的住宅
20～40
20世纪90年代低能的建筑
50～80
80年代节能住宅
150～200
在20世纪70年代之前的老房子（没有修改）
300～400
1.2主要研究内容、应用价值、改进及创新
研究内容：
第一章主要研究我国与国际的建筑能耗和建筑节能的差异。
第二章主要研究我国的气候特点和严寒地区建筑材料及对建筑材料的分析。
其对建筑墙体材料、绝热材料和门窗材料进行介绍与分析。
第三章主要研究严寒地区居住建筑围护结构的节能研究。
首先对国内外节能建筑围护结构的发展进行概述，其次分别对建筑围护结构的墙体、外门窗、屋面节能进行研究。
第四章主要研究严寒地区居住建筑设备节能及可再生能源的应用。
第五章主要研究内蒙古自治区居住建筑的节能。
首先对内蒙古自治区的环境进行概述，其次对内蒙古自治区节能研究，最后是内蒙古近几年在建筑节能方面取得的进展。
研究方法有三要素组成：
（一）研究原理——指导收集数据、分析数据的方法，并指导结论的引出；
（二）研究策略——提供实施计划的提纲，以解决研究问题；
（三）研究手段——收集必要的数据。
本文采用的研究原理包括：
（1）实证主意的研究原理——以精确的定义、客观的数据收集、有系统的步骤和可复现的研究结果作为实例进行说明。
（2）阐明法研究原理——着重研究在自然环境中的现象和定量因素的重要性，更多的依靠研究者对被研究对象的主观解释和理解。
1.3拟采用的研究方法、手段及实验准备情况
采用的研究手段：
（1）文献研究——着重于查阅与寒冷地区居住建筑节能应用研究相关的建筑杂志和书籍。
（2）系统分析——对收集的资料和文献进行系统的分析整理，通过理论的研究和实践的运用，归纳总结出研究成果。
（3）具体研究——在总结的严寒地区居住建筑节能技术应用研究的理论基础上，通过对内蒙古自治区居住建筑节能进行分析，进一步论证严寒地区建筑节能技术应用研究。
1.4论文框图
第2章我国气候特点和严寒地区居住建筑材料及分析
2.1我国气候特点
我国幅员辽阔，地形复杂。
各地由于纬度、地势和地理条件不同，气候差异悬殊。
根据气候资料表明，我国东部从漠河到三亚，最冷月（一月份）平均气温相差50℃左右，相对湿度从东南到西北逐渐降低，一月份海南岛中部为87%，拉萨仅为29%，七月上海为83%，吐鲁番为31%。
年降水量从东南向西北递减，台湾地区年降水量多达3000㎜，而塔里木盆地仅为10㎜。
北部最大积雪深度可达700㎜，而南岭以南则为无雪区。
不同的气候条件对房屋建筑提出了不同的要求。
为了满足炎热地区的通风、遮阳、隔热，寒冷地区的采暖、防冻和保温的需要，明确建筑和气候两者的科学联系，我国的《民用建筑热工设计规范》（GB50176）从建筑热工设计的角度出发，将全国建筑热工设计分为五个区，其目的就在于使民用建筑（包括住宅、学校、医院、旅馆）的热工设计与地区气候相适应，保证室内基本热环境要求，符合国家节能方针。
因此用累年最冷月（一月）和最热月（七月）平均气温作为分区主要指标，累年日平均温度≤5℃和25℃的天数作为作为辅助指标，将全国划分成五个区，即严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和地区，并提出相应的设计要求。
这五个气候区的分区指标、气候区的分区指标、气候特征的定性描述、对建筑的基本要求见表2-1[7]。
表2-1建筑热工设计分区及设计要求
Table2-1Architecturedesigndivisionandthermaldesignrequirements
分区名称
分区指标
设计要求
主要指标
辅助指标
严寒地区
最冷月平均温度≤-10℃
日平均温度≤5℃的天数≥145天
必须充分满足冬季保温要求，一般可不考虑夏季防热
寒冷地区
最冷月平均温度-10～0℃
日平均温度≤5℃的天数为90～145天
应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热
夏热冬暖地区
最冷月平均温度0～10℃，最热月平均温度25～30℃
日平均温度≤5℃的天数为0～90天，日平均温度≥25℃的天数为49～110天
必须满足夏季防热要求，适当兼顾冬季保温
最冷月平均温度＞10℃，最热月平均温度25～29℃
日平均温度≥25℃的天数为100～200天
必须充分满足夏季防热要求，一般可不考虑冬季保温
温和地区
最冷月平均温度0～13℃，最热月平均温度18～25℃
日平均温度≤5℃的天数为0～90天
部分地区应考虑冬季保温，一般可不考虑夏季防热
2.2严寒地区居住建筑材料及性能分析
2.2.1墙体材料及性能分析
新型墙体材料主要指近几年生产的代替粘土产品的各种非承重墙体砌块，主要有混凝土夹心聚苯砌块、填充保温材料的夹心砌块、轻集料混凝土小型空心砌块、蒸压加气混凝土砌块和体系等。
（1）混凝土夹心砌块
混凝土夹心砌块是近年来对混凝土小型空心砌块的改良，主要是在混凝土砌块的空心处放入发泡聚苯乙烯板、发泡聚苯乙烯颗粒或其他保温材料，其目的是使砌块在具有承重和装饰功能的基础上增加砌块的热阻，使其具有保温隔热功能。
该产品具有装饰性、力学性能好、保温隔热等特点，可广泛应用于工业与民业建筑的承重结构，可完全替代粘土砖。
使用时应复合其他保温材料，因混凝土砌块肋壁传热较大，单独使用时，肋壁位置是热桥，冬季气温低，内外温差大时室内的热桥部位会产生冷凝水。
混凝土夹心聚苯砌块的力学性能指标应符合《普通混凝土小型空心砌块》（GB8239-1997），热阻（单排孔190㎜的）应大于0.31㎡·
K/W。
（2）凯福298（Core-Fill500）砌块体系
凯福298（Core-Fill500）是舒布洛克公司从美国进口的一种安全、优质、耐缘材料，主要成分是氮尿素、树脂和发泡乳液。
该产品阻燃，不含或释放对人体健康有害的氯氟碳，将凯福298注入砌完的砌块墙中，使混凝土砌块具有保温隔热作用，可广泛用于砌块结构的民用和工业建筑的保温隔热、隔声和防火工程，用于各种工业和框架结构的外墙和内填充墙。
根据地区、装饰和保温要求不同，使用不同厚度和种类的砌块，填充不同厚度的凯福298（Core-Fill500）。
该主题墙为双层砌块夹层墙（也可是其他形式的夹层墙），墙体施工完毕后，在夹层部位注入凯福298发泡保温材料。
注入的方法有两种：
一种是从墙体的顶部伸一根PVC管子到底部，喷枪与PVC管子相连
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