极寒环境房屋建筑(修缮)巧思收集

1. 源由

之前我们有讨论或者思考《极寒环境房屋建筑(修缮)之思考》,为了更好的收集资料,以便应对后续动作,这是一个比较好的过程。

通过这个过程,不断学习、理解、提升,最终找到一个合适自己和当地环境的心仪的地产,相信是每位安家居住生活最终的目的。

本人相信,这可能是一个5~10年的过程,不过我们可以现在就开始 —

2. 分析

主要的需求和目标:

  • 高效:生活性价比高
  • 保温:应对极寒天气
  • 持续:可持续日常生活

为什么这么考虑在极寒地区而非南方舒适的环境,其实非常简单的原因:

  1. 国内居民户口无法成为农村户口,不可能拥有宅基地
  2. 国内南方农村房屋(宅基地)无法过户(被法律承认可以交易),或者价格高昂
  3. 北方林区存在类似独栋房产(林区平房),可以交易过户,且房子带土地
  4. 现实情况1:北方极寒环境恶劣,耕种时间有限,土地产值低
  5. 现实情况2:北方居住的人都会尽量往生活环境优越的南方迁徙,目前人口锐减
  6. 现实情况3:国内整体人口出生率大幅下降,导致北方土地+人口比例的进一步失调

从个人短期(2~3个月)信息收集情况看,北方有以下优缺点:

  1. 【优点】有独栋带土地,且被法律承认可交易的房产
  2. 【优点】基本的乡村道路可以到达房产位置
  3. 【优点】整体环境优美(不管是冬天还是夏天),且绿色覆盖率高
  4. 【缺点】受到改建修缮限制,房屋可能主体结构不能大动,待进一步了解
  5. 【缺点】周边配套差:医疗、学校、快递、购物

上面是初步的一些因素,要能够在这样的环境生存和生活,相信必然需要一定的应对方法。如果真要成行,可能需要比较多的准备以及实地调研,希望能够在今后的学习生活中,逐步深入了解。因为从趋势和成本的角度来,以及个人的情况来说,在5~10年时间有高概率成行的机会。

同时,这段时间可以作为一个准备的时间!

从建筑、修缮房屋的角度,被动房屋设计可能是比较好的一个选择方向,虽然并不是说一定是这个被动房屋,可能是一种混合式的房屋会比较适合生活。

3. 巧思收集

TBD:继续收集中 ~~~

3.1 超保温隔热(Super Insulation)

建筑应该具有高效的隔热性,减少冬季的热量损失并减少夏季的热量吸收。这就需要墙体、屋顶和地板采用具有高R值的材料,才能有效防止热桥效应。

  • 围护结构性能:墙体、屋顶、地面需达到极低U值(通常≤0.15 W/(m²K)),使用高性能保温材料(如真空板、气凝胶或厚层EPS/XPS)。
  • 连续性保温层:确保保温材料无间断,避免冷热桥(如转角、管线穿墙处)。
  • 气候适应性:根据当地气候调整保温厚度(寒冷地区更厚,湿热地区兼顾防潮)。
  1. He built $2K remote dome cabin amid freezing Siberian wilderness (step-by-step)

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  1. Designer builds efficient off-grid Passive House in Colorado

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3.2 极致气密性(Airtightness)

建筑尽可能密封,防止因空气泄漏造成热量流失。仔细封闭所有缝隙、裂缝和接缝来实现紧密的建筑外壳。同时,使用机械的通风系统,必须具备热回收或能量回收功能,才能在保证空气质量的同时确保能源效率。

  • 气密层设计:明确气密层位置(通常在保温层内侧),使用专用膜材或密封胶带。
  • 施工细节:门窗安装、管线穿透处需严格密封,通过鼓风门测试(气密性标准:n50 ≤ 0.6/h)。
  • 防潮与透气:在气密层外设置透气层(如防潮膜),避免内部结露。

3.3 无热桥设计(Thermal Bridge-Free)

热桥是指建筑结构中容易传导热量的区域(例如墙体与窗户的连接处)。被动式房屋标准强调最小化热桥现象,以确保建筑整体热性能的均匀性,避免能量通过热桥效应损失。

  • 结构优化:采用无热桥连接件(如塑料锚栓),避免金属构件穿透保温层。
  • 节点处理:窗框与墙体、阳台与楼板等关键部位需特殊设计(如断桥铝合金窗框)。
  • 模拟计算:使用THERM等软件验证热桥影响,确保线性热桥系数Ψ ≤ 0.01 W/(mK)。

3.4 高性能门窗(High-Performance Windows)

通常是三层玻璃的,旨在最小化热量损失,并最大化太阳能热量的利用。通过策略性地布置,以优化自然光和被动太阳能采暖,通常南向窗户在北半球能更好地获得冬季阳光,北向若要开窗尽量减小面积,避免热损失。

  • 三层玻璃:填充氩气/氪气,Low-E涂层,U值≤0.8 W/(m²K),g值(太阳能得热系数)适配气候(寒冷区高g值,炎热区低g值)。
  • 安装工艺:窗框嵌入保温层,减少边缘热损失,使用预压膨胀密封带。
  1. Designer builds efficient off-grid Passive House in Colorado

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3.5 热回收新风系统(Heat Recovery Ventilation, HRV/ERV)

机械通风系统确保持续的清新空气供应。热回收通风系统通过从排风中捕获热量并将其传递给新鲜的进风,维持室内温度而不增加额外的能量消耗。

  • 高效热交换:热回收效率≥75%,寒冷地区需防结霜(如焓交换式ERV)。
  • 低能耗运行:风机功率≤0.45 Wh/m³,搭配变频控制按需调节。
  • 风道设计:短路径、低阻力,避免交叉污染。

3.6 太阳能利用与遮阳(Solar-Energy Utilization and Shading)

被动式房屋设计通常包括大面积的南向窗户,以在冬季最大限度地利用太阳能。遮阳板或遮阳装置用于防止夏季过热,同时在寒冷季节让阳光进入。

  • 建筑朝向:南北向为主,南立面大窗最大化冬季得热(北半球)。
  • 动态遮阳:外置遮阳板、可调百叶或植被,夏季阻挡直射光(结合日照模拟优化角度)。
  • 热质量材料:利用混凝土、砖石等储热体平衡昼夜温差。
  1. Greenhouse, Passive Solar House, Cold Climate Build

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  1. Cork-clad home uses Trombe Wall & circular vents as free A⧸C

热质量(thermal mass)是指建筑材料吸收、存储和释放热量的能力。具有较高热质量的材料(如混凝土、砖石等)能够在白天吸收热量并在晚上释放,从而帮助调节室内温度。
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3.7 湿度与室内环境控制(Humidity and Indoor Environment Control)

  • 防结露设计:通过保温层和气密性避免冷表面,湿度敏感区域(如浴室)加强通风。
  • 低VOC材料:选用环保建材,减少甲醛等污染物。
  • 隔音设计:高气密性+隔音层实现低噪声环境(≤35 dB室内)。

3.8 可持续性(Sustainability)

房屋设计中使用的材料通常具有环保特性,例如低碳排放的材料。通过节能系统和可再生能源(如太阳能电池板)。同时,包括能源监控系统,用于跟踪能源消耗,确保建筑保持在规定的能源使用限额内。

  • 物资补充:通过温室效应,建设辅助设施,增加土地使用、存储效率。
  • 能源需求:通过光伏、太阳能热水等覆盖剩余能耗(通常≤15 kWh/(m²·a))。
  • 系统协同:与热泵、储能设备结合,实现近零能耗(Net-Zero Ready)。
  • 设计目标是主要依靠被动能源(如太阳能和来自家电、照明和人员的内部热量)来维持舒适的室内温度。
  • 机械供暖系统(如散热器或地暖)被最小化甚至消除,因为建筑设计本身能全年保持舒适的室温。
  1. Couple Builds a SUNKEN GREENHOUSE for $4,500

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2. Designer builds efficient off-grid Passive House in Colorado

太阳能
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雨水收集
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  1. Cork-clad home uses Trombe Wall & circular vents as free A⧸C

太阳能
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雨水收集

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4. Sunken greenhouse wraps home & feeds suburban antifragile co-op

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4. 功能性

4.1 大视野美景

  1. Ultra Modern Mountain Home | Will Blow Your Mind

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4.2 转角风景

  1. Designer builds efficient off-grid Passive House in Colorado
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