探討建筑外圍結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

摘要：在當(dāng)今節(jié)能環(huán)保理念植入建筑業(yè)并迅速發(fā)展的大環(huán)境下，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，其中建筑外圍結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)是人們研究的最主要問(wèn)題之一。本文指出了建筑外圍結(jié)構(gòu)節(jié)能的意義，簡(jiǎn)述了外圍結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)原理，分析了建筑外圍結(jié)構(gòu)中外墻保溫與節(jié)能、屋面結(jié)構(gòu)節(jié)能、透光型圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能、樓地面的保溫節(jié)能技術(shù)，以期和業(yè)內(nèi)人士交流探討。

關(guān)鍵詞：建筑 外圍結(jié)構(gòu) 節(jié)能設(shè)計(jì)

一、建筑外圍結(jié)構(gòu)節(jié)能的意義

目前，人口膨脹、地球變暖、環(huán)境污染等問(wèn)題對(duì)能源形成嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，能源節(jié)約越來(lái)越受到人們的重視。隨著我國(guó)建筑業(yè)迅猛的發(fā)展、建筑能耗的不斷增加，建筑節(jié)能已經(jīng)成為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)中，建筑的外圍結(jié)構(gòu)損耗的熱能所占比重是最大的，進(jìn)行建筑外圍結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)是非常必要的。總之，進(jìn)行良好的外圍結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)的意義，從小的方面講，能夠降低能源浪費(fèi)、減少污染，極大地改善人們生活和居住環(huán)境，從大的方面講，協(xié)調(diào)居住環(huán)境和能源之間的平衡，對(duì)促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有非常深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

二、建筑外圍結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)原理

建筑外圍結(jié)構(gòu)的傳熱過(guò)程為室外綜合溫度作用下的非穩(wěn)態(tài)傳熱，是由室外氣象參數(shù)決定建筑室內(nèi)熱環(huán)境。建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)是由外墻、屋面、透光型圍護(hù)結(jié)構(gòu)、和地面等部位組成的，在這些結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的空間中，其室內(nèi)熱環(huán)境的好壞直接受到室外圍護(hù)結(jié)構(gòu)和自然氣候的保溫性的影響。保溫隔熱是影響節(jié)能效果的最重要因素，如果建筑外圍結(jié)構(gòu)保溫性能不高，建筑耗能量就會(huì)不合理。改善建筑熱環(huán)境，減少其對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，是進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)遵循的主要原理。外圍結(jié)構(gòu)的保溫性能是指外圍結(jié)構(gòu)體系在冬季阻止室內(nèi)向室外傳熱，在夏季空調(diào)開(kāi)啟時(shí)阻止冷量外傳，進(jìn)而保持適當(dāng)溫度的能力，它的好壞直接影響采暖、制冷設(shè)備的運(yùn)行能耗以及人體舒適度。

三、建筑外圍結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)方法

（一）外墻保溫與節(jié)能技術(shù)

外墻保溫可分為外墻內(nèi)保溫和外墻外保溫兩種，這兩種技術(shù)并不存在絕對(duì)優(yōu)劣，各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，都是節(jié)能技術(shù)中比較常用的種類(lèi)。下面進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

1.外墻內(nèi)保溫技術(shù)

墻體內(nèi)保溫就是指將保溫材料用在外墻的內(nèi)側(cè)，保溫材料主要有聚合物砂漿類(lèi)板材、增強(qiáng)石膏類(lèi)、內(nèi)抹膠粉聚苯顆粒保溫漿料、聚苯板等，此種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)來(lái)說(shuō)較為成熟，成本費(fèi)用較低，并且外飾面受氣候影響小、自由度大。缺點(diǎn)是占據(jù)較大的室內(nèi)空間、損壞后便于二次裝修、熱能損失相對(duì)較大。

2.外墻外保溫技術(shù)

外墻外保溫就是指保溫材料用于外墻的外側(cè)，保溫材料主要以聚苯板和擠塑板為主，因?yàn)榇藘煞N材料導(dǎo)熱系數(shù)小且密度較大。此種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是保溫隔熱性能好、室內(nèi)占用非常小、不影響室內(nèi)的裝潢修飾且能夠較好地保護(hù)建筑的主體結(jié)構(gòu)總體來(lái)說(shuō)具有的經(jīng)濟(jì)效益比較高，所以此種技術(shù)在建筑行業(yè)中比較常見(jiàn)。缺點(diǎn)是施工技術(shù)要求高、造價(jià)費(fèi)用高。

（二）屋面結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

屋面結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)要遵循兩個(gè)原則，第一，保溫層的保溫材料不宜采用導(dǎo)熱系數(shù)高、容重大的，否則屋面的厚度和重量都會(huì)過(guò)大；第二，保溫層的保溫材料不宜具有較大的吸水率，否則在進(jìn)行保溫作業(yè)時(shí)，有可能由于保溫層吸收大量水分，降低保溫性能。常見(jiàn)的建筑屋面節(jié)能措施有以下幾種：

1. 倒置式屋面

倒置式屋面是指和傳統(tǒng)屋面結(jié)構(gòu)相反，將保溫層和防水層對(duì)調(diào)，前者置于后者紙上的措施。和傳統(tǒng)屋面結(jié)構(gòu)相比，這種方法操作簡(jiǎn)單、施工條件要求低、抗老化性強(qiáng)及對(duì)屋頂負(fù)荷較小。

2. 蓄水屋面

蓄水屋面是指儲(chǔ)有一層水的屋面。因?yàn)樗菀讚]發(fā)且揮發(fā)時(shí)需要吸熱，所以能夠?qū)ξ蓓斢薪禍刈饔?，蓄水屋面可以在夏季使房間內(nèi)部保持涼爽的溫度并且降低太陽(yáng)輻射。但是此種技術(shù)施工質(zhì)量要求比較高，尤其是防水性能，因?yàn)榉浪阅苋绻缓茫课輹?huì)出現(xiàn)滲漏問(wèn)題，那么在進(jìn)行蓄水屋面施工時(shí)，要采用剛性防水屋面。另外，由于屋頂對(duì)水的深度有一定的要求，水深了，屋頂承受負(fù)荷較大，水淺了，隔熱效果達(dá)不到，所以要采用合適的供水設(shè)備及設(shè)計(jì)合理的水深。

3. 屋面綠化

屋面綠化是指在屋面種植綠色植物，起到凈化環(huán)境、節(jié)約能源的作用。尤其是在大城市，屋面綠化是一項(xiàng)非常有效和使用的節(jié)能技術(shù)，因?yàn)榇蟪鞘邢鄬?duì)來(lái)說(shuō)綠化面積較小、空氣質(zhì)量差，在房屋種植綠色植被不但節(jié)省空間，還能夠起到改善空氣質(zhì)量的作用。而且當(dāng)屋頂土的厚度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，會(huì)極大地降低傳熱系數(shù)，能夠減少城市在夏天使用空調(diào)幾率，減少污染物排放、提高空氣質(zhì)量的同時(shí)還能夠從根本上節(jié)約能源。此種技術(shù)需要注意一點(diǎn)就是屋頂防水保護(hù)措施要做好，通過(guò)在屋頂防水層上加一層厚度在2厘米左右的火山灰硅酸鹽水泥砂漿能夠有效地解決

（三）透光型圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

透光型圍護(hù)結(jié)構(gòu)能夠保證充足的光照、視野和通風(fēng)，常見(jiàn)的透光維護(hù)構(gòu)件有各種玻璃門(mén)窗、幕墻等。隨著建筑形式的不斷創(chuàng)新和樣式的現(xiàn)代化，在建筑外立面等應(yīng)用外墻玻璃幕等透光型維護(hù)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象越來(lái)越多。受到透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)又輕又薄缺陷的限制，通過(guò)玻璃門(mén)窗造成的能耗竟然高達(dá)占據(jù)建筑總能耗的40% 左右，是外圍結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意以下兩點(diǎn)：

1.玻璃要具有較高的保溫性能

在外圍結(jié)構(gòu)中大面積使用玻璃裝置時(shí)，普通的3毫米厚的透明玻璃無(wú)法具備良好的保溫性能，所以在玻璃選取上要注意采用保溫性能較高的新型玻璃，比如現(xiàn)在很多建筑外窗采用中空玻璃，節(jié)能效果良好，如果在采用中空玻璃的基礎(chǔ)上再往其內(nèi)部充惰性氣體，保溫節(jié)能效果就更佳，常用的惰性氣體有氙氣、氬氣、和氪氣，它們具有保溫優(yōu)勢(shì)的原理是因?yàn)樗鼈儾换顫姟⑿阅芊€(wěn)定并且比空氣導(dǎo)熱小。其中，氬氣在呼吸的空氣中含量最為多，在1%作用，作用應(yīng)用起來(lái)最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。另外，“Low-E”鍍膜中空玻璃的太陽(yáng)能透射能力較好，在鍍膜作用下，“ Low-E”玻璃反射的熱量回到室內(nèi)，窗玻璃附近的溫度較高，人在附近也不會(huì)有太大的不適感。而由于其能夠使建筑室內(nèi)溫度相對(duì)較高，冬季室內(nèi)不會(huì)結(jié)霜，帶給人很大的舒適感。此類(lèi)玻璃還能夠大量阻止紫外線，對(duì)室內(nèi)物品起到很好的保護(hù)作用。

2.窗戶(hù)型材要具有較低的熱導(dǎo)率和較好的密閉性

由于塑窗主要含量聚氯乙烯的導(dǎo)熱系數(shù)僅為鋼材的1/357，鋁材的1/ 1250。單玻塑窗的隔熱能力比單玻鋁窗高40%，雙玻高50%。且塑窗框扇結(jié)合采用搭接和嵌接結(jié)構(gòu)，接合處有彈性密封條，具有較強(qiáng)的密閉性，不僅具有較強(qiáng)的節(jié)能能力，防水、防塵能力也比較突出。新型的斷熱型鋁合金窗， 窗、框側(cè)斷面為三腔雙密封結(jié)構(gòu)，里外腔由鋁材構(gòu)成，中間腔由聚酰胺隔板斷熱材料組成， 具有良好的受力、隔熱、隔音、防塵、減震性能，具有良好的密閉性，節(jié)能效果極佳。

（四）樓地面的保溫節(jié)能技術(shù)

1.層間樓板的保溫節(jié)能技術(shù)

有兩種保溫措施，一種是將保溫層直接設(shè)置在樓板的表面或者底面，另一種是采取鋪設(shè)實(shí)鋪木地板。對(duì)于不同地板保溫層應(yīng)該選用不同材料，在樓板上時(shí)，適合選用強(qiáng)度符合地面要求的保溫砂漿材料或硬質(zhì)擠塑聚苯板、泡沫玻璃保溫板等板材；在樓板底面時(shí)，適合選用強(qiáng)度較高的保溫砂漿抹灰材料的保溫層。

2.底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板的保溫節(jié)能技術(shù)

此種地方比較適合使用外保溫方式，保溫層材料適合用擠塑聚苯板、泡沫玻璃等，還要注意為避免開(kāi)裂宜采用聚合物沙漿網(wǎng)格布拉接。

參考文獻(xiàn)

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