低碳節能裝配式建筑技術研究

何大謀

（西安曲江華清文教有限公司，陜西 西安 710000）

經濟社會的可持續發展需要環境友好型的發展模式，裝配式建筑作為一種新型的建筑建造形式，在環境保護、低碳節能方面有顯著優勢，更符合當下建筑業發展的需要。在裝配式建筑中引入低碳節能概念，尤其是新型材料的引入，一方面在生產過程中減少自然資源的消耗和廢棄物的產生，另一方面新型建材在建筑物使用過程中隔熱和保溫更佳，通過兩方面的綜合效果達到了節能目標[1]。

1 裝配式建筑的主要結構類型特征

1.1 裝配式建筑的應用場景

裝配式建筑應用可以在加工和建造過程中減少污染排放，因工廠統一定型加工的模式，因此建筑結構現場作業較少，現場施工作業等相對較短，不僅可以縮短施工工期，還能一定程度上減少施工現場建筑污染物和建筑垃圾的排放[2]。

在應用裝配式技術建造過程中，通過大量使用綠色環保建材，能夠有效降低環境污染，發揮其優良的節能性能，幫助建筑物實現低碳節能。

1.2 裝配式建筑各階段低碳節能的應用

在項目實施的各個階段，裝配式建筑在低碳環保節能方面的應用表現主要體現在以下幾個部分：

（1）在項目設計初期，針對建筑物的節能目標便已經確定，通過確定節能的技術參數要求，比如建筑體型系數等，還通過選擇合理的保溫隔熱設計外墻構造，門窗選型等，通過諸多參數來確定建筑物的整體耗能情況，通過工廠的裝配式生產加工，實現了資源有效利用并降低整體能耗。

（2）在建設項目實施階段，通過現場組裝工廠加工好的構件，現場作業流程已大大簡化，各個施工細節更便于控制，同時針對建筑地域的不同，采用不同的隔熱保溫墻體材料，進一步控制了建筑材料對環境能源的消耗和浪費等。

（3）在項目建設管理方面，由于裝配式建筑的靈活性遠比傳統建筑要好，項目管理過程中更便于進行施工規劃，通過準確的施工計劃和靈活的施工方案，更有利于施工管理控制，管理效率的提高對于環境更友好，產生更少的環境污染物等。

通過不斷提升建筑技術和建筑管理水平，根本目標就是貫徹人與自然和諧相處，貫徹綠色環保發展理念，促進建筑行業向精細化低碳節能方向的發展，提升整體的人居環境和水平[3]。

2 低碳節能在建筑施工中的重要意義

低碳主要是用更少溫室氣體的排放來帶來更多的經濟社會效益，在建筑項目實施過程中就是在建筑材料的生產加工過程中、施工過程中減少不可再生能源的使用，通過更加先進的建造技術來降低碳排放，當今社會低碳節能已經成為社會發展的主要目標，我國的建筑業也朝著低碳節能方向發展[4]。

2.1 低碳節能建筑的實現途徑

在應用效益方面，低碳節能的應用主要包括資源有效利用、環境保護實施、施工過程管理三個方面，通過每個方面細化落實相應指標，來幫助實現資源的可再生回收、資源利用效率的提高、強化施工過程中的管理等。低碳節能施工的三大主要效益如圖1所示。

圖1 低碳節能施工的三大主要效益

同時，實現過程中要形成一個完善的評價體系和流程，對資源節約情況、綠色施工情況等進行綜合評價，規范標準化作業，實現低碳節能的目標。

2.2 低碳節能建筑材料的應用優勢

低碳節能墻體建筑材料的應用優勢：

（1）更有效地節約自然資源，降低環境污染，相比普通的墻體材料采用黏土等燒制，需要消耗大量的土地資源，新型材料使用工業廢棄物加工制成，不僅減少固體廢棄物污染還節約土地。

（2）更短的建設周期，新型墻體材料主要包括砌塊、板材等，施工過程中方便砌筑，且其體積較大、重量較輕，更快的施工速度和更短的施工周期，同時減少了磚縫砂漿用量。表1為新型材料規格參數和導熱性能參數。

表1 新型材料規格參數和導熱性能參數

建筑墻體新型建材的應用，可大大增強其隔熱性能，新型保溫砌體材料因加入了復合材料，其有更高的熱傳導效率，與傳統建筑材料相比，新型墻體建材有更小的溫度波動空間，更符合低碳節能的需求。隨著建筑行業的高速發展，建筑材料的創新應用不斷提高，通過針對保溫材料配合比、制作流程、以及產品應用推廣方面的不斷增強，對墻體保溫技術和產品提升了一個新臺階，也必將提升整個工程建設的水平[5]。

建筑屋面低碳節能，屋面不僅保證建筑防排水功能的需要，更是隔熱保溫的重要構件，屋面的節能應用方式比較多，新型建筑材料如聚苯板、發泡板等，還比如鋼筋混凝土屋頂中的金屬復合板，不僅有很強的保溫防水性能，還具有輕質高強、工業化安裝生產等優點。

為保證屋面結構和保溫性能，屋面設計主要采取從外到內為彩鋼保溫板、植物板材、防水保溫材料、防水布、鋼結構、反光膜等構成，內側的反光膜可以增強屋內亮度，采取輕質高強的材料可以保證屋蓋重量較輕，既保證了保溫性能，又滿足結構設計要求。

門窗作為結構墻面的主要組成部分，其通風性好，但是散熱能力也比較強，一方面是通過窗體自身的散熱作用，另一方面是透過縫隙散熱，因此采取技術更先進的門窗材料是低碳節能應用關注的重點。現在建筑結構一般采用雙層玻璃塑鋼窗和真空窗，其低碳節能效果顯著。例如：對于簡單的單層門窗其空氣層100到140厚，傳熱系數約2.0W/m2·K，單框雙層厚度達到16mm，傳熱系數達到2.62.0W/m2·K。因此，選取合適的門窗結構是保障保溫節能效果的基礎。

低碳節能的實現離不開建筑材料和構配件的應用，在裝配式建筑應用過程中，首先通過專項的節能設計來保證預制構配件符合節能環保的要求。現場組裝加工過程中重點處理好構件連接和空隙，在裝配式建筑施工過程中針對建筑結構用外墻保溫、屋頂結構、門窗等節能性能也要重點關注，選擇新型建筑材料和構配件，低碳綠色環保配件的應用一方面減少了其加工過程中的能源消耗和環境污染，另一方面給建筑結構帶來了長期節能降耗的環境優勢。裝配式結構實施過程中，根據當地環境情況進行綜合選擇并應用，也與國家大力提倡綠色環保節能理念相匹配[6]。

3 低碳節能技術在裝配式建筑中的應用案例分析

3.1 工程概況

新建裝配式商品房住宅項目，項目位于西安市未央區，規劃建設9棟小高層建筑，每棟建筑設置16層，層高均為3m，采用剪力墻結構，其中1～3棟為裝配式住宅，建筑高度45.8m，基礎采用樁筏基礎，設置地下2層地下車庫。

裝配式建筑住宅根據設計圖紙先進行結構構件的拆分工作，并深化設計每個構件，制定專項的設計方案和吊裝運輸方案，運抵現場進行安裝工作。

3.2 低碳節能的應用分析

在施工過程中為保障低碳節能的目標實現，要在施工過程中掌控資源消耗量，重點針對構配件加工過程中能源消耗和廢棄物再利用，以及構配件設計是否符合低碳節能的設計理念。綠色施工的低碳節能應用可以從以下幾個方面來展示：

（1）鋼材、混凝土、周轉性建材以就近使用，降低運輸過程中的損耗和資源浪費為原則。

（2）預制構配件加工過程中采用周轉可重復利用模板等工具，大大降低一次性模板等使用產生的資源浪費，大大提升經濟性指標。

（3）構配件的運輸過程，充分利用更加先進的運輸車輛和運輸支架，大幅度降低在構配件運輸過程中產生的環境污染和較大能源消耗[7]。

（4）施工過程中要針對場地進行綜合考慮布置、做到現場堆放有序、且需要綜合考慮周圍建筑和管線等影響，便于施工取用和減少場內二次倒運引起的能源消耗。

（5）通過施工過程中信息化管理臺賬，及時跟進材料使用情況，做到隨用隨進的節約化管理。

裝配式建筑結構施工過程的低碳節能應用能有效提高工程建設項目的綠色節能水平，是低碳節能實現目標的重要內容。

在建筑設計及后續使用過程中的低碳節能主要采取以下幾個方面：

（1）采用外側掛設裝配式混凝土掛板，并在對應內側部位安設XPS板，共同作用保障墻體保溫隔熱性能，降低建筑結構能耗[8]。

（2）采用更加節能的門窗幕墻配件，玻璃幕墻一般是采用玻璃和合金之間進行熱量傳遞，因此在進行幕墻設計過程中需要考慮材料的選型和專項的保溫隔熱設計參數。通過實踐表明，幕墻節能材料中有熱反射、低輻射鍍膜玻璃、中空玻璃等應用比較廣泛。通過兩層以上的玻璃組合，并通過橡膠層形成封閉空間，以這樣的構造模式有效實現了隔熱保溫的效果。如果玻璃中空采用惰性氣體時，還能進一步提升低碳節能效果[9]。

（3）填充墻體采用混凝土空心砌塊作為主要形式，可采用EPS板的外保溫設計，從內側至外側可以采用1裝飾面層、2玻纖布、3EPS板、4膠黏劑、5砂漿找平、6砌塊、7混合砂漿、8反光膜的構成模式，設計圖如圖2所示。

圖2 新型保溫墻體設計簡圖

針對裝配式建筑低碳節能設計方面，突破傳統建筑形式，使用新型可再生節能環保材料和施工工藝。從施工過程到應用中隔熱保溫功能的實現，最大限度降低能耗使用和環境污染，提升環境友好型裝配式建筑質量和居住舒適度。

4 結語

本文針對裝配式建筑在低碳節能方面的應用研究，從裝配式建筑的實施過程和應用場景進行綜合說明，通過住宅案例展示表明：

相比傳統建筑來說，裝配式建筑在設計施工過程中更能體現綠色環保建設的需要，采用工業廢棄物等可回收材料制作的砌體和墻體材料，具有減少環境污染、降低生產成本、提升耐火和隔熱保溫性能等一系列優點，符合新型城市建設的需要。

在建筑應用過程中采用一系列新的建筑材料和工藝，比如新型隔熱保溫門窗等，能有效減少建筑物在門窗洞口處產生的能量損失和消耗。提升了人居環境，滿足日常生產生活的需要，具有很大的經濟和社會效益。

低碳節能技術應用到裝配式建筑中去，利于建筑結構類型適應環境變化的需要，達到建筑和環境相融合，不僅符合當下建筑生產的相關規定要求，更是針對減少碳排放，提升整體自然環境的良好舉措。