住宅建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的探討

于 德 功

(山西建筑工程(集團(tuán))總公司，山西 太原 030002)

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住宅建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的探討

于 德 功

(山西建筑工程(集團(tuán))總公司，山西 太原 030002)

根據(jù)我國(guó)住宅建筑節(jié)能現(xiàn)行政策要求，總結(jié)出了外墻節(jié)能和外窗節(jié)能占重要地位的結(jié)論，重點(diǎn)探討了常用的外墻節(jié)能技術(shù)、節(jié)能材料選用以及外窗節(jié)能的技術(shù)、材料的選用，以期使住宅建設(shè)達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

住宅建筑，圍護(hù)結(jié)構(gòu)，外墻保溫，外窗

我國(guó)的住宅建筑相對(duì)數(shù)量較大，而建筑外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)是住宅建筑最大的耗能構(gòu)件，同時(shí)我國(guó)幅員遼闊，隔熱和保溫因地域不同而做法千差萬(wàn)別，但資源相對(duì)不足，能耗巨大，是普遍存在的問(wèn)題，能源問(wèn)題已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素。隨著我國(guó)對(duì)節(jié)約能源的不斷重視，住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能技術(shù)也在逐漸成熟，特別是外墻節(jié)能保溫技術(shù)，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展有了很大進(jìn)步，同樣作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的窗和幕墻，各種新材料和新工藝的發(fā)展也逐步跟上了節(jié)能的要求。在建筑中常使用的外墻保溫做法主要有外保溫、內(nèi)保溫等方法，外窗由于型材和玻璃不同，在節(jié)能效果中存在各種問(wèn)題。

1 我國(guó)建筑節(jié)能的目標(biāo)及節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)

節(jié)能就是以節(jié)約能耗為核心目的，通過(guò)一系列技術(shù)措施達(dá)到這一目的。對(duì)住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用節(jié)能技術(shù)，降低能耗，滿足節(jié)約能源的需要。

1.1 節(jié)能目標(biāo)

以20世紀(jì)80年代中期建造的建筑為基準(zhǔn)建筑進(jìn)行改造，制訂了實(shí)現(xiàn)節(jié)能50%的目標(biāo)，詳見1986年8月1日起執(zhí)行的JGJ 26— 86民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(該標(biāo)準(zhǔn)于1996年7月1日廢止)；通過(guò)10年的發(fā)展，再次制定了節(jié)能65%的目標(biāo)，詳見JGJ 26— 95民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(該標(biāo)準(zhǔn)于2010年7月31日廢止)；隨著我國(guó)節(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展，又一次修訂了節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)：于2010年8月1日起執(zhí)行實(shí)現(xiàn)節(jié)能75%，詳見JGJ 26—2010民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)我國(guó)的地理及氣候條件位置由北向南分為：嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)、溫和地區(qū)，因氣溫不同各自有不同的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)不同地區(qū)采取不同的節(jié)能措施，都依據(jù)JGJ 26—2010民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2 住宅建筑的外墻節(jié)能措施

2.1 外墻內(nèi)保溫節(jié)能措施

外墻內(nèi)保溫是指在外墻的內(nèi)側(cè)鑲貼擠塑板(聚苯板、巖棉板)，或者抹保溫砂漿等保溫材料，從而使建筑達(dá)到保溫節(jié)能作用的方法。該施工方法具有施工方便、安全、快捷等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是：外部結(jié)構(gòu)冷(熱)橋會(huì)導(dǎo)致能量散失，占用室內(nèi)空間等。

2.2 外墻外保溫節(jié)能措施

外墻外保溫是將保溫隔熱體系置于建筑物外墻外側(cè)，用保溫材料把建筑與大氣接觸的部位全部覆蓋，使建筑物達(dá)到保溫的效果，這也是目前建筑工程中最可行的外墻保溫方法。經(jīng)過(guò)計(jì)算保溫層的厚度達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，將保溫隔熱體系置于外墻外側(cè)，對(duì)結(jié)構(gòu)外露部件起到保護(hù)作用并可有效阻斷冷(熱)橋，全面保證節(jié)能效果，同時(shí)在保溫層的外面可以做各種裝飾面層，美化建筑物外表。缺點(diǎn)是施工周期長(zhǎng)，不安全因素多，風(fēng)險(xiǎn)較大。

2.3 節(jié)能建筑外墻保溫應(yīng)注意的事項(xiàng)

1)保溫的完整性。住宅建筑物的外保溫應(yīng)該覆蓋整個(gè)建筑，不能忽略建筑的雨篷、挑檐、女兒墻等構(gòu)件，避免出現(xiàn)裂縫，因此，我們應(yīng)該對(duì)建筑進(jìn)行全面的保溫。2)保溫材料的選擇。a.保溫材料是最重要的，常用的保溫材料以擠塑聚苯板、模塑聚苯板、巖棉板等保溫材料為主。擠塑聚苯板、模塑聚苯板具有密度小，導(dǎo)熱系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，它的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.029 W，有優(yōu)良的保溫性能，缺點(diǎn)是防火性能差，巖棉板的導(dǎo)熱系數(shù)為0.03 W～0.04 W，不燃燒，密度較大，造價(jià)較高，根據(jù)實(shí)際情況選用合適的保溫材料。b.抗裂增強(qiáng)網(wǎng)、錨固釘?shù)鹊倪x擇。保溫材料表面的保護(hù)層需設(shè)置抗裂增強(qiáng)網(wǎng)，避免保護(hù)層出現(xiàn)裂縫，從而影響節(jié)能保溫效果和使用壽命，其主要有鍍鋅鐵絲網(wǎng)和耐堿玻纖網(wǎng)格布，因?yàn)榭沽焉皾{多為堿性，增強(qiáng)網(wǎng)一般選用高耐堿的網(wǎng)格布，鍍鋅鐵絲網(wǎng)使用必須保證抗裂砂漿層的厚度，避免碳化失去作用。應(yīng)根據(jù)保溫層的厚度選擇適當(dāng)長(zhǎng)度的錨固釘，同時(shí)具有足夠的強(qiáng)度和與墻體的連接性能。

3 建筑外窗節(jié)能的分析

建筑外窗是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的輕質(zhì)、通風(fēng)、采光、靚化建筑外形的構(gòu)件，外窗的面積占外墻面積的20%～40%，它的能量損失卻占到50%，為了滿足節(jié)能目標(biāo)，對(duì)外窗的水密性能、氣密性能和抗風(fēng)壓能力要求越來(lái)越高，設(shè)計(jì)也根據(jù)《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》采用不同的保溫、隔熱、遮陽(yáng)、密封等多種手段來(lái)提高外窗的各項(xiàng)性能指標(biāo)，達(dá)到節(jié)能的目的。建筑外窗的發(fā)展歷程及節(jié)能采用如下所述。

3.1 建筑外窗窗框材料的設(shè)計(jì)選用

建筑外窗由玻璃和窗框、窗扇框共同組成。窗框和扇框型材面積占整個(gè)建筑外窗面積的10%～20%，因此，窗框和窗扇框材料的保溫隔熱性能對(duì)整個(gè)建筑外窗的節(jié)能效果有一定的影響，我國(guó)常用的建筑外窗框材有木質(zhì)、鋼質(zhì)、塑鋼結(jié)合、鋁合金四大類。

1)木質(zhì)窗框保溫隔熱性能優(yōu)良，但缺點(diǎn)是易變形、裂縫，需要用油漆做防腐處理，并且需大量木材做原料，影響環(huán)境，目前基本停用。2)鋼質(zhì)窗框強(qiáng)度高，抗風(fēng)壓性能良好，然而導(dǎo)熱性能好，致使其保溫、隔熱性能差，成本造價(jià)高，幾何尺寸精確度低，而且易銹蝕，需定期刷防火漆和面漆來(lái)維持使用，現(xiàn)在已經(jīng)不適合做節(jié)能建筑外窗，逐步淘汰了。3)塑鋼窗用型材現(xiàn)階段主要采用聚氯乙烯高分子材料加工成各種薄壁空腹型材，與對(duì)應(yīng)的型鋼鋼襯組合在一起共同受力，特點(diǎn)是塑料部分為空腹保溫、隔熱性能好，耐腐蝕性好，因與鋼襯共同受力提高了窗框和扇的強(qiáng)度、剛度、耐沖擊力、抗風(fēng)壓性能，密封條使窗的水密性和氣密性大大提高。缺點(diǎn)是不耐火，具體使用年限沒(méi)有經(jīng)過(guò)時(shí)間驗(yàn)證。4)鋁合金材料做的窗框強(qiáng)度和剛度較好，抗風(fēng)壓變形能力較好，合理的斷面設(shè)計(jì)，使其有很好的氣密性和水密性能。表面的氧化膜使其在自然環(huán)境下耐腐蝕性大大提高，使用壽命長(zhǎng)，并且表面氧化膜處理有豐富的色彩和質(zhì)感，裝飾性能好，不燃燒，耐潮濕。隨著技術(shù)的進(jìn)步，開發(fā)出的隔熱斷橋復(fù)合型鋁合金門窗型材，可以根據(jù)節(jié)能需要，制造出滿足各種節(jié)能要求的導(dǎo)熱系數(shù)的鋁合金型材；缺點(diǎn)是造價(jià)較高，建設(shè)成本高。

3.2 建筑外窗玻璃的選用

在建筑外窗所占面積中，玻璃的面積約占到整個(gè)窗面積的80%～90%，因此，建筑外窗玻璃節(jié)能性能，對(duì)整個(gè)建筑的節(jié)能影響很大。玻璃的節(jié)能選用主要考慮玻璃的隔熱、保溫及隔聲性能。為了節(jié)能，一般采用中空玻璃及中空鍍膜玻璃，有時(shí)為了更好地隔熱，在空氣層中填充氮?dú)饣蛘邭鍤猓?為幾種氣體的導(dǎo)熱系數(shù)。

表1 三種氣體的導(dǎo)熱系數(shù) W/(m·K)

鍍膜玻璃是采用鍍膜工藝改變玻璃表面的反射特性，可見光通過(guò)，太陽(yáng)熱輻射直接反射回去，通過(guò)這種工藝提高玻璃的隔熱性能，鍍膜玻璃又分為兩種：熱反射鍍膜玻璃、低輻射鍍膜玻璃(簡(jiǎn)稱Low-E玻璃)。

熱反射鍍膜玻璃可以有效地反射太陽(yáng)能波段中的熱輻射波，通過(guò)配置不同的膜結(jié)構(gòu)和厚度，可較好改變玻璃的隔熱性能。

低輻射鍍膜玻璃(Low-E)采用對(duì)紅外線高反射，不吸熱的材料作為鍍膜結(jié)構(gòu)層，可見光有效通過(guò)，卻能把整個(gè)紅外波段的熱輻射全部反射回去，有效地增強(qiáng)了玻璃的隔熱性能，同時(shí)反射膜也可以有多種顏色，靚化外墻，能隔熱保溫同時(shí)美化城市。

所以，在住宅建筑設(shè)計(jì)中，根據(jù)性能、造價(jià)、色彩等要求，選擇相應(yīng)傳熱系數(shù)的玻璃和中間空氣層填充氣體。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)是建筑物體量最大，受大氣環(huán)境影響最大的部件，它的節(jié)能效果客觀上反映了這個(gè)建筑物的節(jié)能情況，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，節(jié)能技術(shù)的日益成熟，新型保溫節(jié)能墻體材料日新月異，性能不斷加強(qiáng)，使建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫節(jié)能效果越來(lái)越高，很大程度上解決我國(guó)能耗太大的困境，達(dá)到節(jié)約能源的目的，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

[1]涂逢祥.建筑節(jié)能.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]許武毅.建筑玻璃的節(jié)能特性.

[3]JGJ 134—2010，夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).

[4]JGJ 26—2010，民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).

Inquiry on energy conservation of residential building enclosure structure

Yu Degong

(ShanxiConstructionEngineering(Group)Headquarter,Taiyuan030002,China)

According to domestic residential building energy saving policies, the paper summarizes exterior wall energy conservation and its significance, mainly explores common exterior wall energy conservation technology and energy saving material selection and external window energy saving techniques and material selection, with a view to reduce residential building construction energy consumption.

residential building, enclosure structure, exterior insulation, external window

1009-6825(2015)01-0193-02

2014-10-21

于德功(1973- )，男，工程師

TU201.5

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