居住建筑圍護結構對建筑能耗影響的研究

蔣誠 林葉童 聶晨陽 徐婉怡 姜雪瑩

摘要：我國是一個能源相對來說比較短缺的國家，特別是隨著國家節能減排口號的提出，各行各業都開始進行了節能減排。就拿我們生活中常見的建筑來說，建筑圍護結構好壞，對建筑在能源的消耗上是有一定影響的。一個設計合理的建筑圍護結構，是能夠幫助整個建筑降低能耗的，所以對居住建筑圍護結構的研究必不可少。通過對居住建筑圍護結構進行優化，可以達到降低建筑能耗的目標，這對于降低我們國家的能源消耗是有一定深遠影響意義的。

關鍵詞：建筑圍護;建筑能耗;研究

現如今，隨著能源的日益短缺，降低能耗，作為一種各行各業都在積極推進的目標，已廣泛得到關注[1]。就拿建筑行業來說，建筑的維護結構能夠影響建筑的能源消耗。例如在夏季，我國南方地區普遍高溫，因此空調的使用率大幅增加。人們在享受空調帶來涼爽的同時，卻增大了電能的消耗，因此針對南方建筑的維護結構進行適當的優化，能夠降低建筑內的溫度，從而達到降低空調使用率的目的。而在冬季，我國北方地區天氣比較寒冷，大多采用燃煤取進行取暖，因此，如果對北方建筑物的建筑圍護結構進行合理設計，從而達到保溫的效果，這對于降低燃煤的消耗，能夠起到良好的幫助作用[2]。所以由此可見，居住建筑的圍護結構是能夠影響建筑物的能源消耗的。

一、研究的意義

現如今全世界面臨的三大問題是環境、資源和人口。而能源作為資源中的重要一部分，擁有足夠的能源，是一個國家強大的標志。而能源的獲取在于開源和節流，但是現如今，隨著地球上自然資源的不斷減少，顯然開源這個方式并不能滿足整個國家日益增長的能源需求[3]。因此，降低能源消耗這種節流的方式，是保障一個國家能源供應的重要手段。就拿人們居住的建筑來說，全世界每年用于居住建筑的制冷和供暖所消耗的能源占到全世界每年能源消耗的7.6%以上。由此可見，降低居住建筑的能源消耗是多么的重要。居住建筑作為人們日常生活居住的建筑，主要包括宿舍、公寓、住宅等。而這些居住建筑的圍護結構是整個居住建筑能量消耗的大戶[4]。其整個能量消耗值可以占到整個建筑能量消耗的70%以上。其中，圍護結構的能量消耗主要體現在兩個方面：1、熱交換，例如在冬季取暖時，室內的熱量會通過圍護結構傳到外面，因此這就需要消耗更多的煤炭來維持室內的溫度。2、冷風滲透，例如在夏季，由于室外溫度較高，人們為了維護舒適的居住環境會利用空調來降低室內的溫度，這就勢必會造成大量的電能消耗。因此，進行居住建筑圍護結構對建筑能耗影響的研究，能夠幫助我們找到切實可行的手段來降低北方地區冬季建筑物的熱量消耗。增強南方地區夏季建筑物的熱量快速散失。這對于降低能源的消耗是有深遠影響意義的。

二、圍護結構節能技術

（一）夾心保溫

所謂夾心保溫，就是在建筑物外墻的中間設置一層保溫材料。其優點是這種材料一般價格不高，且對施工季節沒有太大的要求。只是在施工條件上，需要在內外葉墻的豎直和水平方向上設置拉結鋼筋或者是絲網片，從而加強內外業強的連接。

（二）外墻保溫

外墻保溫主要分為外墻外保溫和外墻內保溫。

外墻外保溫主要使用的材料有玻璃棉、酣醛復合保溫板和巖棉板。其中玻璃棉屬于一種玻璃纖維，是一種人造的纖維，在外墻保溫中，如果使用玻璃棉的話，需要在玻璃棉的表面附加一層如玻璃絲布、防火布等飾面，其作用是可以保證吸聲特性，否則就會造成玻璃棉纖維的脫落。而酚醛復合保溫板實際是一種酚醛泡沫，這種材料的優點是防火性高，且保溫性能更好。而巖棉板則是一種天然礦物質，且這種物質無毒無害，并且耐久性和防火性也更好。因此，巖棉板這種材料通常應用于防火等級較高的建筑物上。但是這種材料易吸水，特別容易受潮，因此對于施工工藝的要求較高。

外墻內保溫與外墻外保溫相比，其特點是將保溫材料設置在外墻體的室內一側。外墻內保溫的優點在于對材料的防水等級要求不高，同時施工簡單不復雜。這是因為由于外墻內保溫材料只設置在外墻體的室內一側，因此不會受到雨水的淋濕。同時，由于內保溫的材料的施工通常在一個層高范圍內進行，因此不需要搭設腳手架，所以施工更為方便。但是外墻內保溫也具有一些缺點，例如占用室內空間、對于住戶二次裝修產生影響，另外，工程造價也會較高。

（三）屋面節能設計技術

屋面指的是建筑物的頂面，其特點是在整個房屋接受到的太陽輻射量上，屋頂所接受的太陽熱量一般占建筑總能耗的10%左右。因此，對屋面進行節能設計，對于降低室內溫度，從而減少空調的使用頻率來說，是很有意義的。現如今，為了降低建筑屋面受太陽光照射的影響，通常會設置倒置式屋面、通風屋面和種植屋面三種模式。其中倒置式屋面是至將傳統屋面的防水層和保溫層調換位置進行設置，其作用是當太陽的熱量傳到屋面的保溫層上時，可以延緩熱量向屋內傳播的速度，從而達到降低室內溫度的目的。通風屋面的特點就是在屋面設置一個通風結構，其特點是利用結構的外圍來擋住太陽光傳輸的熱量，在通風結構當中，通過自然風可以將太陽傳送的熱量吹送到外面，同時為了加大通風效果，也可以采用機械送風的方式。而種植屋面就是在建筑物的屋面上種植一些綠植來阻擋太陽光的熱傳遞。通過在屋面種植綠植，除了能夠降低太陽光熱量傳遞之外，還能夠達到美觀的效果。特別是種植屋面如果廣泛的應用在城市中，對改善城市空氣質量、降低城市熱島效應，能夠起到很好的幫助作用。

結語

居住建筑圍護結構對影響建筑物的能源消耗是有深遠影響意義的，對居住建筑圍護結構進行良好的設計，能夠幫助居住建筑降低能源的消耗。例如針對北方地區，通過在圍護結構上設置合適的保溫材料，能夠有效降低熱量的散失，從而降低冬季取暖煤炭的消耗量;而對于南方地區，通過對居住建筑圍護結構的設計可以減緩太陽熱量直接向屋內傳輸的速度，從而達到降低室內溫度，減緩空調的使用頻率目的，這對于節約電能是很有幫助的。總之，通過對居住建筑圍護結構進行優化，能夠實現節能減排的目的，這對于改善我們國家的能源結構是很有影響的。

參考文獻：

[1]程暉. 夏熱冬冷地區圍護結構對公共建筑能耗影響研究[D].西南交通大學，2019.

[2]張偉強.某北方城市居住建筑圍護結構對建筑能耗影響模擬分析[J].綠色建筑，2018，10（04）：28-30.

[3]季永明. 寒冷地區高氣密性居住建筑圍護結構空氣滲透量預測模型研究[D].大連理工大學，2018.

基金項目：國家級大學生創新訓練計劃項目（202010147015）;遼寧省自然科學基金指導計劃項目（2019-zd-0044）;遼寧省教育廳高校科研基金資助項目（LJCL001，LJ2017QL035）