绿色建筑节能设计中的围护结构保温技术

李佳

（北方工业大学建筑与艺术学院 北京 100043）

0 引言

全世界范围内环境污染现象层出不穷，建筑绿色可持续发展的重要性逐渐得到重视。20世纪90年代，绿色建筑概念引出中国。

我国现在城镇化发展增速，建筑业推动着经济的发展，改善着人民的生活，但与此同时，建筑生产活动带来的环境污染与能源消耗问题也是巨大的。数据显示，当下建筑能耗约占总能耗的30%～40%[2]。我国现有建筑及每年新建建筑大多为高能耗建筑。我国大部分采暖地区外围护结构保温隔热性能相比气候相近的发达国家较差，建筑节能状况落后，应用围护结构保温技术是我国发展绿色节能建筑的关键[3]。

1 外墙保温技术

由于建筑外墙大面积直接面向外部环境，其热损失占据建筑物总能量损失绝大部分，因此有效减少建筑外部环境对内部环境的影响，保证室内温度趋于稳定的关键就是对墙体进行节能优化，应用外墙保温节能技术。

1.1 外墙保温做法

从保温材料的敷设位置可以分为外墙内保温和外墙外保温两种形式。

1.1.1 内保温技术

即保温材料敷设在外围护结构墙体内侧。优点在于对温材料自身耐候性和防水性要求低；不影响对墙体外饰面材料的选取与施工。缺点在于外墙楼板处由于无法敷设保温材料会形成冷桥；影响室内装修并减少内部使用面积；不利于后期修复。

1.1.2 外保温技术

即保温材料敷设在外围护结构墙体外侧。优点在于可保护外围护结构减少受到外环境的损害；对维护结构包裹完整，有效减少冷桥产生，冷凝问题得到控制；利于室内装修。缺点在于，室外作业不易于施工；保温材料选取需考虑外饰面材料与结构构造。

外保温技术的保温隔热性较好，使得建筑整体性较高，项目中多采用墙体外保温技术。外保温技术类型包括，外挂式外墙保温技术，EPSXPS板抹灰施工技术，聚苯板和墙体一次性浇灌技术。

1.2 新型墙体材料结构类型

混凝土作为多数建筑主要材料，保温性能不足。新型墙体材料具有质地轻、强度高、保温、节能、节土、装饰性强等优良特性。有空心粘土砖、混凝土制品、煤矸石烧结制品、粉煤灰制品、自保温砌块等。

2 屋面保温技术

建筑屋面的保温隔热措施对于改善室内热环境和节约建筑能耗具有重要意义。室内由于冷气下降，热气上升，最终作用在屋面上，室外屋面也是建筑外围护结构承受温度最高的地方。屋面存在结构热阻不够和产生热桥问题，所以建筑屋面的构造形式及保温隔热材料性质是节能的关键。

2.2.1 倒置式屋面技术

倒置式屋面常应用于平屋顶建筑中，即在屋面构造中将保温层置于防水层上部，同时在保温层上部铺设砾石或混凝土砌块。相对于将保温层置于防水层之下的传统做法，可以保护防水层延长其使用期限；利于保温层和下部找平层内的水分和蒸汽排除，防止保温层吸水降低保温效果，保温材料需满足吸水率低。

2.2.2 高反射率饰面技术（冷屋顶）

节能降温涂料可避免太阳光的热量在物体表面累积升温并自动辐射热量散热降温，有效降低物体表面温度。其中高反射颜填料可反射太阳光中95%的可见光和90%的红外线，总反射率达89%，远高于市场同类产品[4]。

2.2.3 种植屋面

大量硬质铺装会引发环境问题。种植屋面，夏季可作为隔热层，冬季起到保温层的作用，均在一定程度上减少建筑能耗。

种植屋面分为覆土栽培屋面和无土栽培屋面。覆土种植屋面是在屋顶上铺100mm左右厚的覆土，其上种植绿化植物，因此会增加屋顶结构荷载，造价提升。无土种植屋面指铺盖硅石、营养锯末等材料，具有质轻、松散、透水性好的优点。对于保温隔热效果，无土种植屋面要优于覆土种植屋面。另外，研究发现叶片面积较大，基质层厚度增加，基质层含湿量增加均可增强种植屋面的保温隔热性能[5]。

2.2.4 吸湿被动蒸发隔热屋面

吸湿被动式蒸发隔热屋面是利用吸潮剂和释放吸潮湿的空气，利用液气相变储水，实现储热功能，通常采用膨胀珍珠岩作为吸潮剂，具有吸湿性能好，经济，保温隔热能力强的优点[6]。

2.2.5 蓄水屋面

水具有良好的隔热性，蓄水屋面即在屋面蓄积一定厚度水层来吸收太阳辐射热，降低屋面及室内温度，屋面水深以20cm为宜，屋面坡度不宜超过5%。蓄水屋面可有效降低2℃～5℃。具有简单、经济、环保的优点。缺点为夜间难散热，屋面荷载增加，增大屋面渗漏可能性，水质易恶化[7]。

2.2.6 架空隔热屋面

架空屋面即在屋面防水层上采用薄型制品架设一定高度的空间，起到隔热作用。薄型制品一般采用钢筋混凝土薄板，支设方法一般采用半块黏土砖砌砖墩，适宜于通风较好的平屋顶，不宜在寒冷地区采用。

3 节能外窗技术

外窗能源消耗占据建筑的1/5。外窗保温隔热效果受当地气候、窗墙比、窗框及玻璃材料选择的影响[8]。

3.1 外窗节能方式

3.1.1 玻璃材料的改善

（1）改变玻璃材质：玻璃中加入化学元素改变其颜色，可削弱部分阳光热量，适用于光照强气候炎热地区。

（2）玻璃表面镀膜：应用最多的是热反射玻璃和低辐射玻璃。热反射镀膜玻璃，可有效降低玻璃的遮阳系数，反射率高，热反射玻璃在幕墙上应用广泛；低辐射镀膜（Low-E玻璃），采光性能好，热加工及化学性能稳定，具有成本低、生产效率高的优势。

（3）高性能中空玻璃：由两层或多层普通玻璃构成，中间填入干燥空气或惰性气体，四周用高气密性粘结剂密封。可以拦截太阳辐射到室内的部分能量，避免引起目眩，节能效果优良。

（4）真空玻璃：保温隔热。同时，可有效减少空调电耗，减少温室气体排放，防止结露，有效隔声降噪，并且应用不受海拔限制。

3.1.2 窗框材料的选择

（1）铝合金窗框：应用广泛，具有轻便、加工性能良好、耐用性强的优点。由于铝合金热导性好，寒冷地区铝合金窗框快速传递低温，与热空气凝结成水，可采用断热型材解决此问题。

（2）复合材料窗框：保温隔热性能优良、耐腐蚀、强度高。一般面材采用金属合金，基材为塑料，内框为实木。

（3）木制窗框：保温隔热性能十分优良，用药水浸泡、表面刷防受潮物质方式解决其易腐蚀、虫蛀的问题。

3.1.3 加设遮阳设施

遮阳系数为影响外围结构保温隔热性的最大因素，建筑遮阳可以改善室内光热环境质量，降低空调能耗。遮阳组件材料种类较多，包括混凝土、木材、金属材料等多种材料。遮阳技术有双层立面，智能玻璃幕墙，自动遮阳组件等[9]。

3.1.4 窗户开启方式选择

（1）推拉式：采光性能好，通风性能不足，密封性差，保温隔热性能一般。

（2）平开式：通风性采光性密封性良好，内开清洁方便占用空间，外开相反。

（3）上悬式：保温隔热效果最佳，通风性一般，打开尺度小。

就节能效果而言平开窗和固定窗都属于节能建筑外窗的范围，固定窗的保温效果要优于平开窗。新型外窗结合推拉和平开两种方式，效果最佳。

3.1.5 合理设计窗墙比

在满足通风和光照的前提下，窗墙比越小保温隔热的效果越好，节能效果越佳。控制窗墙比设置保温窗帘和窗板更为有效。窗墙比和应根据规范并结合当地情况进行适当调整[10]。

4 结语

建筑节能是绿色建筑的基础，建筑节能设计，要根据用户需求，结合当地气候特征、经济现状、文化传统，充分利用可再生资源、新兴材料、新兴构造方式、新兴施工建造技术以及合理的设计手法，构筑宜人的室内环境与和谐的室外环境，尽量把能耗、污染实现最小化。