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

摘 要：為了達(dá)到建筑的節(jié)能建設(shè)目的，需要重視建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃，從屋面、門窗、外墻三個(gè)層面進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中融入節(jié)能思想，節(jié)約能源，從長遠(yuǎn)的角度考慮，促進(jìn)資源的可持續(xù)利用，社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；節(jié)能設(shè)計(jì)

隨著全球氣候的急劇變化，能源與環(huán)境問題已經(jīng)越來越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，發(fā)展節(jié)能建筑，能有效緩解世界能源的壓力。建筑行業(yè)的節(jié)能設(shè)計(jì)可體現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)層面，從建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度來看，可在門窗、外墻、屋頂三個(gè)層面采用有效的設(shè)計(jì)辦法，降低能耗。例如在我國北方地區(qū)，注重墻體的保溫設(shè)計(jì)，從而降低冬季的供熱消耗，節(jié)約能源，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是要了解建筑體形系數(shù)，這一系數(shù)表示建筑物與室外大氣的大氣表面積與所包圍體積的比值，設(shè)計(jì)時(shí)注重圍護(hù)結(jié)構(gòu)在建筑物體系中所占的比例，尋求有效的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)辦法。

1 屋面節(jié)能設(shè)計(jì)

作為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主要部件，屋面是房屋最上部的結(jié)構(gòu)，能接受大量的太陽輻射，與外界進(jìn)行能量交換。

1.1 通風(fēng)隔熱屋面設(shè)計(jì)

在夏熱冬冷的地區(qū)，通風(fēng)隔熱屋頂被廣泛使用，這種屋頂帶有通風(fēng)、封閉的空氣間層結(jié)構(gòu)，能夠提升屋蓋的隔熱功效。實(shí)驗(yàn)證明，在炎熱的重慶夏季，測試兩組不同隔熱結(jié)構(gòu)的建筑，一組實(shí)驗(yàn)針對通風(fēng)屋面，一組實(shí)驗(yàn)針對石砌屋面，通風(fēng)屋面的表面平均溫度和最高溫度分別為34.1℃和36.0℃，而石砌屋面的平均溫度與表面溫度則分別為35.1℃和37.3℃。這樣明確的溫度對比發(fā)現(xiàn)，通風(fēng)屋頂具有更好的隔熱與散熱的效果。

1.2 種植屋面設(shè)計(jì)

我國華南地區(qū)普遍采用種植屋面，利用屋頂植花種草，這種生態(tài)型的節(jié)能屋面，具有良好的隔熱保溫的效果，在我國的四川、湖南、廣西等地都較為廣泛的采用。植被屋頂可以分為無土種植與覆土種植兩種形式，覆土種植在屋頂上覆蓋厚土壤，在厚土壤上種植花草，這種方式比具有通風(fēng)間層的屋頂效果更好，但是增加了屋頂?shù)淖灾?。而無土種植的自重較輕，具有防水滲漏的特點(diǎn)，利用木屑、水渣替代土壤，這種無土種植屋頂?shù)母魺嵝Ч?，與植被覆蓋密度、培植基質(zhì)的厚度相關(guān)。草被屋面可以粗放管理，草的耐氣候能力與生長能力都比較強(qiáng)，這樣的植被屋頂不僅可以增加屋面的美觀程度，還可以改善建筑的熱環(huán)境，創(chuàng)造良好的空氣質(zhì)量。

2 門窗節(jié)能設(shè)計(jì)

門窗節(jié)能設(shè)計(jì)通常是保溫、節(jié)能設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)，門窗節(jié)能設(shè)計(jì)需要從兩個(gè)層面考慮，一是提升門窗保溫隔熱的性能，二是增強(qiáng)門窗采光、通風(fēng)、美觀的性能。

2.1 提升窗戶保溫性能的節(jié)能措施

采用多層玻璃窗的形式能提升窗戶保溫性能，利用空氣的導(dǎo)熱系數(shù)低于玻璃導(dǎo)熱系數(shù)這一特點(diǎn)，在玻璃間增添一定厚度的空氣間層，發(fā)揮空氣間層的作用，保持室內(nèi)溫度。為了更好地利用空氣間層的作用，需要減少空氣間層與外部空氣的對流換熱，保持空氣間層的封閉狀態(tài)。在選用窗框材料時(shí)，一定要選擇隔熱性能好的材料，塑鋼門窗隨著不斷的推廣使用，已經(jīng)成為一種比較成熟的建筑材料，塑鋼門窗的使用，不僅改善了室內(nèi)的聲環(huán)境，也改變了室內(nèi)的熱環(huán)境，該材料的使用在節(jié)約能耗上發(fā)揮了重大的作用。玻璃鋼窗也是一種比較綠色環(huán)保的節(jié)能建筑材料，且尺寸穩(wěn)定、不易變形，加之于中空玻璃相結(jié)合，據(jù)有良好的隔熱保溫效果。

2.2 窗戶遮陽

夏季，太陽輻射較強(qiáng)，如果進(jìn)入室內(nèi)的溫度過高，則會(huì)增加空調(diào)的負(fù)荷，隨著全球氣候的變暖，窗戶夏季的遮陽效果的好壞已越來越成為工程建設(shè)的重點(diǎn)。為了遮陽，可以采用遮陽板，遮陽板可以分為活動(dòng)與固定的兩種，因寒冷地區(qū)夏季陽光多來自西面，因此設(shè)置為固定的遮陽板。為了達(dá)到窗戶這樣的目的，可在普通玻璃上粘貼節(jié)能薄膜作為一種鑲嵌材料，達(dá)到遮陽的目的，這種遮陽玻璃不僅價(jià)格較低，而且比較美觀，適用范圍廣，抵擋輻射的功效強(qiáng)。

3 墻體節(jié)能設(shè)計(jì)

外墻的節(jié)能功效主要體現(xiàn)在增加外墻的隔熱性能，減少冬季的熱能損耗，降低空調(diào)能耗。當(dāng)前外墻設(shè)計(jì)，主要有兩種形式，一種是承重墻與單一保溫材料相結(jié)合，另一種是保溫層與承重墻復(fù)合的保溫墻體。自保溫外墻是由單一材質(zhì)制成具有保溫隔熱功效的材料砌筑而成的，自保溫外墻一般用到的材料為礦渣混凝土、加氣混凝土、粉煤灰保溫砌塊等，這種利用墻體的材料實(shí)現(xiàn)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的保溫功效，需要墻體自重很重，否則難以達(dá)到較強(qiáng)的保溫效果。而在我國的北方地區(qū)，由于冬季的時(shí)候室內(nèi)外的溫差比較大，采用單一保溫材質(zhì)很難實(shí)現(xiàn)保溫效果，需要增加使用外墻內(nèi)保溫的方式，來滿足室內(nèi)熱環(huán)境的要求。綜合內(nèi)保溫與外保溫技術(shù)，外保溫墻面具有突出特點(diǎn)，能防止保溫層受潮、避免產(chǎn)生熱橋，同時(shí)外保溫有助于建筑室內(nèi)的熱舒適與熱穩(wěn)定，在此基礎(chǔ)上，延長建筑物的使用壽命，促進(jìn)整個(gè)建筑物系統(tǒng)的節(jié)能改造。目前我國外墻外保溫的構(gòu)造還存在很多問題，泄水構(gòu)造措施的缺失，導(dǎo)致在雨水天氣時(shí)，墻體很容易進(jìn)水，保溫層上設(shè)置鋼絲網(wǎng)片，后涂抹抗裂砂漿，這樣的構(gòu)造，如果抗裂砂漿的含沙量過大，就容易造成外部的涂料出現(xiàn)剝落、脫皮的情況。為了改進(jìn)外墻外保溫構(gòu)造，需要在建筑外墻外側(cè)的找平層上設(shè)置一層隔氣層，這樣可以防止保溫層受潮，保溫板與隔氣層中間留有一定空隙，使進(jìn)入的雨水可以順利排出。

4 結(jié)語

能源危機(jī)已經(jīng)成為全球建筑行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)能在設(shè)計(jì)的層面巧妙的節(jié)約能源。從建筑結(jié)構(gòu)的角度考慮，主要在屋面、門窗、外墻三個(gè)層面進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，考慮到不同地區(qū)不同氣候條件的限制，根據(jù)現(xiàn)實(shí)狀況，進(jìn)行恰當(dāng)?shù)墓?jié)能設(shè)計(jì)，從而降低建筑能耗，促進(jìn)資源的可持續(xù)利用。

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作者簡介：王秀蘭（1961- ），女，漢族，山東人，建筑工程師，研究方向：建筑工程施工管理及工民建工程設(shè)計(jì)。