淺析建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

胡共榮

（浙江省衢州市建筑設(shè)計(jì)院，浙江 衢州 324000）

1 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)

1.1 墻體節(jié)能

在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，墻體在采暖能耗中所占的比例最大，約占總能耗的32.1%-36.2%，因此，如何改善墻體的保溫性能成為重中之重。目前，我國(guó)節(jié)能住宅的外墻保溫劃分為內(nèi)保溫、夾心保溫、外保溫及綜合保溫四種保溫形式，它們對(duì)降低墻體耗熱指標(biāo)都具有良好效果，但在節(jié)能效率上又存在較大的差別。外墻外保溫是建設(shè)部倡導(dǎo)推廣的主要保溫形式，其保溫方式最為直接、效果也最好，是我國(guó)目前應(yīng)用最多的一項(xiàng)建筑保溫技術(shù)。

1.2 門窗節(jié)能

在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的門窗、墻體、屋面、地面四大圍護(hù)部件中，門窗的絕熱性最差，是影響室內(nèi)熱環(huán)境和建筑節(jié)能的主要因素。就我國(guó)目前典型的圍護(hù)部件而言，門窗的能耗約占建筑圍護(hù)部件總能耗40%-50%。建筑門窗承擔(dān)隔絕與溝通室內(nèi)外這兩個(gè)互相矛盾的任務(wù)。因此，增加門窗的保溫隔熱性能，減少門窗的能耗，是改善室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量和提高建筑節(jié)能水平的重要環(huán)節(jié)。

1.2.1 應(yīng)區(qū)別不同朝向控制窗墻比，盡量避免東西向開(kāi)大窗，提高窗戶的遮陽(yáng)性能，可用固定式或活動(dòng)式遮陽(yáng)。同時(shí)加強(qiáng)窗戶的氣密性，除了采用氣密條，提高外窗氣密水平外，還應(yīng)提高窗用型材的規(guī)格尺寸、準(zhǔn)確度、尺寸穩(wěn)定性和組裝的精確度以增加開(kāi)啟縫隙部位的搭接量，減少開(kāi)啟縫的寬度達(dá)到減少空氣滲透的目的。

1.2.2 改善鑲嵌部分的保溫能力:其主要方法是設(shè)法增加其空間層數(shù)和提高鑲嵌材料對(duì)紅外線的反射能力，以改善其保溫性能。

1.2.3 加強(qiáng)窗框部分的保溫措施:其主要方法是對(duì)窗框進(jìn)行斷熱處理，用高效保溫材料鑲嵌于金屬窗框之間，加大窗框的熱阻，或利用空腹鋼窗內(nèi)的空氣間層達(dá)到增加窗框熱阻的目的;同時(shí)，選用導(dǎo)熱系數(shù)較小的塑料窗框以減少通過(guò)窗框部分的熱耗。

1.3 屋面節(jié)能

屋面節(jié)能的原理與墻體節(jié)能一樣，通過(guò)改善屋面層的熱工性能阻止熱量的傳遞。屋面的節(jié)能措施要點(diǎn):一是屋面保溫層不宜選用密度較大，導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過(guò)大;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(yè)時(shí)因保溫層大量吸水而降低保溫效果，如選用吸水率較高的保溫材料，屋面上應(yīng)設(shè)置排氣孔以排除保溫層內(nèi)不易排出的水分。現(xiàn)在，一些建筑的屋面保溫，采用巖棉板保溫層代替常規(guī)的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖作法，就克服了常規(guī)作法的諸多缺點(diǎn)，另外諸如酚醛板等高效保溫材料己經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于屋面。

2 建筑外墻常見(jiàn)保溫材料、構(gòu)造做法及特點(diǎn)

2.1 保溫材料

保溫材料對(duì)于外墻外保溫系統(tǒng)非常重要，它關(guān)系到系統(tǒng)的保溫隔熱性能，所以加強(qiáng)利用墻體保溫材料對(duì)節(jié)能是一種很有效的方法。保溫材料分為有機(jī)、無(wú)機(jī)、復(fù)合三種類型。

有機(jī)材料：也稱泡沫塑科，用發(fā)泡法制成。采用的發(fā)泡材料為高分子化合物或高聚物如聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等。其主要優(yōu)勢(shì)是質(zhì)量輕、隔熱性能好、防水性能好。但致命弱點(diǎn)是防火能力差。

無(wú)機(jī)材料：由天然礦物質(zhì)粗加工而成，從形態(tài)上可分為纖維類如玻璃棉、水鎂石等，粒粉類如膨脹珍珠巖、海泡石、石膏等。從應(yīng)用結(jié)構(gòu)上又可分為單體型與復(fù)合型。無(wú)機(jī)質(zhì)類總體的優(yōu)勢(shì)是防火性能好，但保溫性能不如有機(jī)質(zhì)類。

復(fù)合型材料：近幾年新興的一種保溫材料，它是以防輻射吸收材料、巖棉、農(nóng)作物秸稈甚至是可以利用的具有保溫性能并進(jìn)行過(guò)無(wú)害化處理后的垃圾、通過(guò)發(fā)泡方式生產(chǎn)的空心材料等為原材料加工生產(chǎn)的。復(fù)合材料的保溫隔熱效果好，具有防火阻燃、變形系數(shù)小、工程成本低，而且其原材料來(lái)源廣泛、能耗低，可節(jié)約資源，提高資源的循環(huán)利用率。但復(fù)合材料仍然處于研制開(kāi)發(fā)階段，沒(méi)有市場(chǎng)化。

2.2 常見(jiàn)的構(gòu)造做法及特點(diǎn)

按組成材料的不同，外墻保溫構(gòu)造方案主要有兩種類型，單一材料墻體(外墻自保溫)以及復(fù)合材料墻體，隨著建筑的發(fā)展以及人們對(duì)舒適性要求的提高，現(xiàn)在廣泛采用的是復(fù)合材料墻體。復(fù)合材料墻體根據(jù)保溫層位置的不同，可以分為以下三種形式:①外墻外保溫;②外墻內(nèi)保溫;③外墻夾芯保溫。

2.2.1 外墻內(nèi)保溫

外墻內(nèi)保溫做法是將保溫層做在主體結(jié)構(gòu)靠室內(nèi)的一側(cè)。外墻內(nèi)保溫優(yōu)點(diǎn)是:①對(duì)飾面和保溫材料的防水、耐候性等技術(shù)指標(biāo)的要求不甚高，紙面石膏板、石膏抹面砂漿等均可滿足使用要求，取材方便；②內(nèi)保溫材料被樓板所分隔，僅在一個(gè)層高范圍內(nèi)施工，不需搭設(shè)腳手架；③在夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)，內(nèi)保溫可以滿足要求；④對(duì)于既有建筑的節(jié)能改造，特別是目前當(dāng)房屋賣給個(gè)人后，整棟樓或整個(gè)小區(qū)統(tǒng)一改造有困難時(shí)，只有采用內(nèi)保溫的可能性大一些。因此，近幾年，外墻內(nèi)保溫也得到廣泛的應(yīng)用；⑤由于保溫材料熱容量小，室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)較快，適用于電影院、體育館等間歇性使用的建筑。

2.2.2 外墻外保溫

外墻外保溫做法是目前比較常用的外墻節(jié)能措施，其是將保溫層放置在主體結(jié)構(gòu)靠室外的一側(cè)。外墻外保溫的優(yōu)點(diǎn)在于:①由于承重層材料位于內(nèi)側(cè)，如磚砌體、鋼筋混凝土等密實(shí)且強(qiáng)度高的材料，其熱容量很大、蓄熱性能好，當(dāng)供熱不均勻時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面與室內(nèi)氣溫不致急劇下降，房間熱穩(wěn)定性較好，感覺(jué)較為舒適；同時(shí)也使太陽(yáng)輻射得熱、人體散熱、家用電器及炊事散熱等因素產(chǎn)生的“自由熱”得到較好的利用，有利于節(jié)能；②對(duì)防止或減少保溫層內(nèi)部產(chǎn)生凝結(jié)水和防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱橋部位內(nèi)表面局部凝結(jié)都有利；③保溫層處于結(jié)構(gòu)層外側(cè)，室外氣候變化引起的墻體內(nèi)部溫度變化發(fā)生在外保溫層內(nèi)，使內(nèi)部的主體墻冬季溫度提高，濕度降低，溫度變化較平緩，熱應(yīng)力減少，因而主體墻體產(chǎn)生裂縫、變形、破損的危險(xiǎn)大為減輕，有效地保護(hù)了主體結(jié)構(gòu)，尤其是降低了主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度應(yīng)力的起伏，提高了結(jié)構(gòu)的耐久性；④當(dāng)原有房屋的圍護(hù)結(jié)構(gòu)需加強(qiáng)保溫性能時(shí)，外保溫施工時(shí)對(duì)室內(nèi)使用狀況影響不大；⑤外保溫有利于加快施工進(jìn)度，室內(nèi)裝修不致破壞保溫層；⑥外保溫的綜合經(jīng)濟(jì)效益很高。

2.2.3 外墻夾芯保溫

外墻夾心保溫是將保溫材料置于外墻的內(nèi)、外側(cè)兩個(gè)墻片之間。外墻夾心保溫的主要優(yōu)點(diǎn)是:①對(duì)內(nèi)側(cè)墻片和保溫材料形成有效的保護(hù)，對(duì)保溫材料的選材要求不高，聚苯乙烯、玻璃棉以及脈醛現(xiàn)場(chǎng)澆注材料等均可使用；②對(duì)施工季節(jié)和施工條件的要求不十分高，不影響冬期施工。在黑龍江、內(nèi)蒙古、甘肅北部等嚴(yán)寒地區(qū)曾經(jīng)得到一定的應(yīng)用；③對(duì)于供暖建筑而言，冬季室內(nèi)熱穩(wěn)定性較好；④對(duì)建筑主體能起一定保護(hù)作用，能夠延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，提高墻體使用的耐久性。

外墻夾心保溫的主要缺點(diǎn)是:①在非嚴(yán)寒地區(qū)，此類墻體與傳統(tǒng)墻體相比尚偏厚；②內(nèi)、外側(cè)墻片之間需有連接件連接，構(gòu)造較傳統(tǒng)墻體復(fù)雜；③外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的“熱橋”較多。在地震區(qū)，建筑中圈梁和構(gòu)造柱的設(shè)置，“熱橋”更多，保溫材料的效率仍然得不到充分的發(fā)揮；④墻體內(nèi)部容易產(chǎn)生凝結(jié)水；⑤外側(cè)墻片受室外氣候影響大，晝夜溫差和冬夏溫差大，容易造成墻體開(kāi)裂和雨水滲漏。

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