建筑节能工程设计中新材料与工艺的应用

（武汉船舶职业技术学院，湖北 武汉 430050）

0 引言

近些年，在国家政策正确引导及社会经济快速发展的大背景下，我国建筑行业实现了蓬勃发展，人们对建筑工程提出的要求更多样化、综合化，此时建筑设计单位应持续提升自身的专业水平，确保工程设计质量持续提升直至符合相关标准，获得较高的收益，实现长效发展的宏伟目标。建筑设计单位要确立与时俱进的发展观念，积极将建筑节能理念渗透到设计工作中，结合建筑项目实况，综合分析气候条件、技术设备水平、成本以及人力资源配置情况等，科学应用各种新工艺、材料等，力争设计出高品质的建筑工程产品。

1 解读建筑节能理念

纵观我国建筑行业发展历程，不难发现建筑项目设计始终将经济效益放置于首位，将建筑项目经济效益产出情况看成是衡量行业发展情况的标杆，故而千万百计的提升建筑的经济价值。伴随科技创新、时代进步及人们思想观念的扭转，建筑行业的发展格局有一定改变，发展目标不单纯是提升经济效益，在项目设计时也考虑了环境保护、资源节约等因素，建设与维护优质的生态环境是当下人们关注的重要内容[1]。在建筑项目设计阶段，不管是采用新材料还是新工艺，均要认真贯彻落实国家现行的技术规定与规范要求，并组织专家论证其可行性。在正式投用前，也要认真落实前期试验准备工作，保证其工艺技术指标和本地现实环境持续发展的需求相吻合，为取得较好的施工建设效果奠定基础。在具体实践中，还需给予新旧材料之间对接问题一定重视，测评新工艺或材料使用条件的成熟度，保证以新换旧后不会对建筑工程形成负面影响，比如制约功能发挥、降低居住舒适度等。针对新材料及工艺，一定要始终秉持谨慎态度推广应用，最大限度的维护建筑节能新材料及工艺的客观性、可执行性。

2 工程设计中新材料的应用

2.1 节能墙体材料

如果建筑墙体的保暖性较强，那么建筑投用阶段能量损失量就会较低，取得较好的节能效果。将节能墙体材料用于建筑领域中，对建成节能建筑起到强大的助推作用。墙体保温一般是通过内、外保温两种途径实现的，外保温应用较广泛，取得的效果也较理想。在设计节能墙体的外保温性能时，施工方尽量选购那些具有保温、隔热、防火多重功能的材料，将其用于墙体施工中，有益于强化墙体自身的热阻性，削弱建筑外部环境对内部温度形成的影响，将墙体保温的功能发挥到最大化。

酚醛泡沫是新一代保温、防火、隔噪建材，是由热固性酚醛树脂发泡制造而成的，有质量轻盈、防火、无毒性、无滴落、使用温度范围广（-196～+200℃）、低温条件下形体不收缩、隔热性及抗水性良好等诸多优势，是节能建筑工程设计的理想新材料之一。因为酚醛有苯环结构，故而尺寸相对较稳定，变化率＜1.0%[2]。

2.2 节能玻璃幕墙

最近几年中，人们的经济收入水平有很大提升，针对建筑物提出的要求不只是局限在遮风挡雨等日常基本要求方面上，审美要求有不断上升趋势。为更好的满足人们提出的个性化需求，玻璃幕墙被开发制造，该种材料应用时通常会配合使用硅酮结构胶，确保密封胶、玻璃及索触及的配套材料之间有较好的兼容性，取得不但无法取得预期的密封效果、美观性，还可能诱发安全问题。现如今，节能玻璃幕墙在建筑工程设计领域有较高的频率，但该种新材料应用时，需考虑到建筑热能交换的问题。既往有研究发现，和建筑墙体相比较，门窗或玻璃热量交换量大概是其的6～8倍。针对那些传统的墙体结构，其门窗面积普遍较为窄小，即便门窗的整个传热比偏大，但其能传递的热量有限。鉴于以上情况，若建筑工程施工阶段大范围采用玻璃幕墙，那么很可能加速建筑物内部的热量流失过程，室温跌落速率较快。为应对以上情况，在具体设计中，应参照建筑体实际状况，尝试采用一些高端技术与节能方法，应对既往建筑物能量快速流失的问题。当下，已经研发出一种叫做“双层皮”的幕墙结构，其在建筑外窗外部增设了一层玻璃幕墙，通常其的外层是单玻，内层为中空玻璃，两层间距200mm～600mm[3]。并在各层楼中的外层玻璃上下两端加设可调控的通风口。这样，当冬季有太阳光照射时，住户就可以手动开启上下两端的通风口，进而使储留在两层玻璃之间被阳光“加热”的空气流到室内，降低建筑采暖能耗；而在炎炎夏日，若有阳光照射，则可开启外层上下两端的通风口，形成向上流通的气流，驱散热空气，降低内层窗户外表面温度，进而间接的降低室内温度，减少空调系统的负荷量。如果还能将一道可调节的遮阳百叶增加到双层幕墙的中部，则其舒适度与节能效果会进一步提高。

2.3 节能屋顶新材料

建筑屋顶节能设计情况也和建筑工程节能效果密切相关，故而为建成节能型建筑，提升建筑屋顶的设计水平有很大必要性。建筑屋顶长时间裸露在室外，承受着雨水的侵蚀、阳光的直射与暴晒等，很可能因为气候条件剧烈改变而影响屋顶的构造，降低其保温性能，对人们的居住体验形成不良影响[4]。应加强建筑屋顶结构的保温节能的设计，以从较基础环节保障建筑的节能效果。为提升建筑屋顶的节能设计水平，应加大新型隔热面板材料的应用力度，确保屋顶有夏季隔热、冬天保温的双重功能，具体设计时应注意如下几点：一是把屋顶设计成隔空型、植物型及浅色系等，其均有益于减轻因太阳光辐射造成的损伤，规避太阳光线直接照射的情况；二是将一些有保温、隔热属性的面板安置于屋顶，，减少热量的传输等。

2.4 节能门窗材料

对于一座建筑物而言，门窗通常是隔热、保温效果较差的部位，故而应提升该处设计的精细化水平。通常情况下，若建筑物内门窗结构面积偏大，那么建筑采暖能耗量也会相应增多，故而应精确测算建筑门窗结构面积，合理控制规格尺寸。为达成建筑节能设计的目标，尽量选用密封性优良的门窗材料，也要选用环保材料填充门窗缝隙，其在降低室内能源耗损量方面发挥一定辅助作用，例如，可以选用泡沫塑料封条提升门窗的气密性，减少室内温度流失的情况。结合建筑工程实际状况，可以开发设计出一套可调节的窗帘，规避夏季强光照射。

2.5 加气混凝土

硅砂或者粉煤灰是该种建材的常规构成，以此为基础上和水泥混合，历经发泡、高温蒸压、养护等诸多工艺，制造出石灰、石膏或胶结料等。该种材料的优势主要表现在如下几方面[5]：

一是保温、隔热、抗裂及抗渗漏性能较强，以上均是提升建筑节能效果的重要基础；

二是建筑施工领域采用该材料，砌块操作时能源损耗量偏低；

三是和普通混凝土相比较，加气混凝土的用量较少，有益于压缩工程造价成本；

四是该种材料的传热系数偏低，故而保温能力更强，减少建筑物温度的损失量，能较为有效的控制建筑能耗；

五是适用范围较广，用于工民建、建筑外墙等诸多领域中均表现出较好效能。

3 新工艺在建筑工程设计中的应用

3.1 节能工艺

节能工艺是一种新科技，是建设节能建筑、促进建筑行业践行绿色化发展路线的重要支撑，将其用于工程设计范畴中，宗旨是将建筑物的能源损耗量降到最低，提升各种资源的利用率[6]。使用该项工艺时，需和建筑实况有机整合，在不影响建筑物功能的基础上，剖析造成能耗量高的成因，有针对性的改进施工时使用的材料，保证工程建设质量的同时，淋漓尽致的彰显出绿色环保的现代化建设理念。在有效控制建筑能耗费用的基础上，能规避出现和建材严重浪费对等的情况。

可以将太阳能、地热能工艺技术用于建筑施工中，将传统电能装置取而代之，实现了对可再生资源利用最大化的目标，减轻建筑设计对传统能源的依赖性，能源使用阶段表现出绿色、环保特征，且还能较好的满足建筑在供电、供热等方面提出的需求。

3.2 生态工艺

在建筑工程设计中采用生态工艺，主要是为维护生态自然的稳定性、人类身心健康及建设两者和谐统一的关系，在很大程度上也为社会经济持续发展注入能量，还能以建筑物态为载体呈现出自然和社会之间的差别。生态工艺的应用形式主要表现在如下几方面[7]：

一是因为采用隔热、保温材料时，会对建筑室内温度形成不同程度的影响，故而工程设计极端要选用适宜性高、针对性强的材料，加强节能绿化工艺方法的应用，比如把保温层安放在防水层上方等，借此方式取得较理想的节能保温效果；

二是针对楼房的遮蔽阳光等现实问题设计及处理时，可以依照楼房的现实运用情况科学布设，也可以结合楼房的地理位置，设计相配套的装备；

三是采用生态工艺设计阶段，应加强自然环境条件的分析与利用，测评既往工艺技术的节能效果，有针对性的作出完善与改进，一方面确保其和当下社会整体发展态势相契合，另一方面也确保建筑能源利用的合理性，减少污物的排放量。

3.3 智能化工艺

现如今，智能化已经渗透到社会多个领域中，建筑工程设计也要做到与时俱进，加大对智能化控制技术的应用力度。比如，设计实践中，照明系统运作阶段会耗用大量电能，市面上可供选择的照明灯具类型、型号繁多，节能效率有一定差异。为减少建筑照明系统启用时电能损耗量，设计人员在确保符合成本控制标准的基础上，尽量选择节能性优良的智能化灯具，该灯具配置的控制系统历经智能化升级、改造后，具备声控功能，可以结合用户真实的照明需求精确调节照明强度值。

也可将智能化控制用于建筑的温控系统内。大部分智能温控系统被安设在室内多个空间结构内，其能自动感知室内空间的真实温度，精确测量，系统内设定了室内舒适温度区间，若检测到室温发生明显波动并超出标准值，则就会有相关信号反馈到系统的传感器内，系统会自行调整室内空调设施，以把室温调控在合理范畴中[8]。为规避高温条件下温控装置传送出预警信号的情况，可以在和设备相距较远的内墙门旁结构上增设温度监测传感器，不仅能控制室温测量情况，还能检测到空调系统的出口风温度，结合探测结果精确分析空调的真实制冷效率，改进温控过程。该种智能化控制技术将人力调控形式取而代之，提升了系统运作过程的安稳性，减少建筑运行阶段不必要的能耗。

3.4 变频技术

越来越多的新型电气设备被用于建筑工程建设领域中，且处于不断改革完善的状态中，变频设备就是其一。变频技术的原理是对直流电进行逆变处理，而后结合建筑物的现实运行需求，将其转换为频率存在差异的交流电，也能将频率有区别的交流电转换成直流电，在以上过程中，仅有电流的频率发生改变，设备内的电能恒定。将该项工艺技术用于建筑电气设备内，可以采用转换电流频率的形式节约更多电能，这同样是节能建筑建设的基础工艺类型。把多种变频设备装设到建筑项目内，能动态化调控电气设备的真实功率，结合电机的现实运行需求，提供与之相配套的电源电压。此外，变频设备还有过流、过压保护等功能，以防电气设备运转阶段发生空载、负载损耗等问题，实现节能目标。

5 结束语

在节能建筑工程设计阶段，加强新工艺及材料的使用，能创造出不可预估的实用价值，比如推动社会经济平稳发展、改善建筑环境等。本文对节能工艺、生态工艺、智能化控制即变频技术等作出分析，且介绍了几种实用性较强的新材料，为同行选用提供一定理论支持。相关人员在实践中也要积极渗透节能环保理念，结合建筑实况科学选用新工艺及材料等，最大限度的提升建筑功能的节能效果，造福人类社会。