低碳节能装配式建筑技术研究

何大谋

（西安曲江华清文教有限公司，陕西 西安 710000）

经济社会的可持续发展需要环境友好型的发展模式，装配式建筑作为一种新型的建筑建造形式，在环境保护、低碳节能方面有显著优势，更符合当下建筑业发展的需要。在装配式建筑中引入低碳节能概念，尤其是新型材料的引入，一方面在生产过程中减少自然资源的消耗和废弃物的产生，另一方面新型建材在建筑物使用过程中隔热和保温更佳，通过两方面的综合效果达到了节能目标[1]。

1 装配式建筑的主要结构类型特征

1.1 装配式建筑的应用场景

装配式建筑应用可以在加工和建造过程中减少污染排放，因工厂统一定型加工的模式，因此建筑结构现场作业较少，现场施工作业等相对较短，不仅可以缩短施工工期，还能一定程度上减少施工现场建筑污染物和建筑垃圾的排放[2]。

在应用装配式技术建造过程中，通过大量使用绿色环保建材，能够有效降低环境污染，发挥其优良的节能性能，帮助建筑物实现低碳节能。

1.2 装配式建筑各阶段低碳节能的应用

在项目实施的各个阶段，装配式建筑在低碳环保节能方面的应用表现主要体现在以下几个部分：

（1）在项目设计初期，针对建筑物的节能目标便已经确定，通过确定节能的技术参数要求，比如建筑体型系数等，还通过选择合理的保温隔热设计外墙构造，门窗选型等，通过诸多参数来确定建筑物的整体耗能情况，通过工厂的装配式生产加工，实现了资源有效利用并降低整体能耗。

（2）在建设项目实施阶段，通过现场组装工厂加工好的构件，现场作业流程已大大简化，各个施工细节更便于控制，同时针对建筑地域的不同，采用不同的隔热保温墙体材料，进一步控制了建筑材料对环境能源的消耗和浪费等。

（3）在项目建设管理方面，由于装配式建筑的灵活性远比传统建筑要好，项目管理过程中更便于进行施工规划，通过准确的施工计划和灵活的施工方案，更有利于施工管理控制，管理效率的提高对于环境更友好，产生更少的环境污染物等。

通过不断提升建筑技术和建筑管理水平，根本目标就是贯彻人与自然和谐相处，贯彻绿色环保发展理念，促进建筑行业向精细化低碳节能方向的发展，提升整体的人居环境和水平[3]。

2 低碳节能在建筑施工中的重要意义

低碳主要是用更少温室气体的排放来带来更多的经济社会效益，在建筑项目实施过程中就是在建筑材料的生产加工过程中、施工过程中减少不可再生能源的使用，通过更加先进的建造技术来降低碳排放，当今社会低碳节能已经成为社会发展的主要目标，我国的建筑业也朝着低碳节能方向发展[4]。

2.1 低碳节能建筑的实现途径

在应用效益方面，低碳节能的应用主要包括资源有效利用、环境保护实施、施工过程管理三个方面，通过每个方面细化落实相应指标，来帮助实现资源的可再生回收、资源利用效率的提高、强化施工过程中的管理等。低碳节能施工的三大主要效益如图1所示。

图1 低碳节能施工的三大主要效益

同时，实现过程中要形成一个完善的评价体系和流程，对资源节约情况、绿色施工情况等进行综合评价，规范标准化作业，实现低碳节能的目标。

2.2 低碳节能建筑材料的应用优势

低碳节能墙体建筑材料的应用优势：

（1）更有效地节约自然资源，降低环境污染，相比普通的墙体材料采用黏土等烧制，需要消耗大量的土地资源，新型材料使用工业废弃物加工制成，不仅减少固体废弃物污染还节约土地。

（2）更短的建设周期，新型墙体材料主要包括砌块、板材等，施工过程中方便砌筑，且其体积较大、重量较轻，更快的施工速度和更短的施工周期，同时减少了砖缝砂浆用量。表1为新型材料规格参数和导热性能参数。

表1 新型材料规格参数和导热性能参数

建筑墙体新型建材的应用，可大大增强其隔热性能，新型保温砌体材料因加入了复合材料，其有更高的热传导效率，与传统建筑材料相比，新型墙体建材有更小的温度波动空间，更符合低碳节能的需求。随着建筑行业的高速发展，建筑材料的创新应用不断提高，通过针对保温材料配合比、制作流程、以及产品应用推广方面的不断增强，对墙体保温技术和产品提升了一个新台阶，也必将提升整个工程建设的水平[5]。

建筑屋面低碳节能，屋面不仅保证建筑防排水功能的需要，更是隔热保温的重要构件，屋面的节能应用方式比较多，新型建筑材料如聚苯板、发泡板等，还比如钢筋混凝土屋顶中的金属复合板，不仅有很强的保温防水性能，还具有轻质高强、工业化安装生产等优点。

为保证屋面结构和保温性能，屋面设计主要采取从外到内为彩钢保温板、植物板材、防水保温材料、防水布、钢结构、反光膜等构成，内侧的反光膜可以增强屋内亮度，采取轻质高强的材料可以保证屋盖重量较轻，既保证了保温性能，又满足结构设计要求。

门窗作为结构墙面的主要组成部分，其通风性好，但是散热能力也比较强，一方面是通过窗体自身的散热作用，另一方面是透过缝隙散热，因此采取技术更先进的门窗材料是低碳节能应用关注的重点。现在建筑结构一般采用双层玻璃塑钢窗和真空窗，其低碳节能效果显著。例如：对于简单的单层门窗其空气层100到140厚，传热系数约2.0W/m2·K，单框双层厚度达到16mm，传热系数达到2.62.0W/m2·K。因此，选取合适的门窗结构是保障保温节能效果的基础。

低碳节能的实现离不开建筑材料和构配件的应用，在装配式建筑应用过程中，首先通过专项的节能设计来保证预制构配件符合节能环保的要求。现场组装加工过程中重点处理好构件连接和空隙，在装配式建筑施工过程中针对建筑结构用外墙保温、屋顶结构、门窗等节能性能也要重点关注，选择新型建筑材料和构配件，低碳绿色环保配件的应用一方面减少了其加工过程中的能源消耗和环境污染，另一方面给建筑结构带来了长期节能降耗的环境优势。装配式结构实施过程中，根据当地环境情况进行综合选择并应用，也与国家大力提倡绿色环保节能理念相匹配[6]。

3 低碳节能技术在装配式建筑中的应用案例分析

3.1 工程概况

新建装配式商品房住宅项目，项目位于西安市未央区，规划建设9栋小高层建筑，每栋建筑设置16层，层高均为3m，采用剪力墙结构，其中1～3栋为装配式住宅，建筑高度45.8m，基础采用桩筏基础，设置地下2层地下车库。

装配式建筑住宅根据设计图纸先进行结构构件的拆分工作，并深化设计每个构件，制定专项的设计方案和吊装运输方案，运抵现场进行安装工作。

3.2 低碳节能的应用分析

在施工过程中为保障低碳节能的目标实现，要在施工过程中掌控资源消耗量，重点针对构配件加工过程中能源消耗和废弃物再利用，以及构配件设计是否符合低碳节能的设计理念。绿色施工的低碳节能应用可以从以下几个方面来展示：

（1）钢材、混凝土、周转性建材以就近使用，降低运输过程中的损耗和资源浪费为原则。

（2）预制构配件加工过程中采用周转可重复利用模板等工具，大大降低一次性模板等使用产生的资源浪费，大大提升经济性指标。

（3）构配件的运输过程，充分利用更加先进的运输车辆和运输支架，大幅度降低在构配件运输过程中产生的环境污染和较大能源消耗[7]。

（4）施工过程中要针对场地进行综合考虑布置、做到现场堆放有序、且需要综合考虑周围建筑和管线等影响，便于施工取用和减少场内二次倒运引起的能源消耗。

（5）通过施工过程中信息化管理台账，及时跟进材料使用情况，做到随用随进的节约化管理。

装配式建筑结构施工过程的低碳节能应用能有效提高工程建设项目的绿色节能水平，是低碳节能实现目标的重要内容。

在建筑设计及后续使用过程中的低碳节能主要采取以下几个方面：

（1）采用外侧挂设装配式混凝土挂板，并在对应内侧部位安设XPS板，共同作用保障墙体保温隔热性能，降低建筑结构能耗[8]。

（2）采用更加节能的门窗幕墙配件，玻璃幕墙一般是采用玻璃和合金之间进行热量传递，因此在进行幕墙设计过程中需要考虑材料的选型和专项的保温隔热设计参数。通过实践表明，幕墙节能材料中有热反射、低辐射镀膜玻璃、中空玻璃等应用比较广泛。通过两层以上的玻璃组合，并通过橡胶层形成封闭空间，以这样的构造模式有效实现了隔热保温的效果。如果玻璃中空采用惰性气体时，还能进一步提升低碳节能效果[9]。

（3）填充墙体采用混凝土空心砌块作为主要形式，可采用EPS板的外保温设计，从内侧至外侧可以采用1装饰面层、2玻纤布、3EPS板、4胶黏剂、5砂浆找平、6砌块、7混合砂浆、8反光膜的构成模式，设计图如图2所示。

图2 新型保温墙体设计简图

针对装配式建筑低碳节能设计方面，突破传统建筑形式，使用新型可再生节能环保材料和施工工艺。从施工过程到应用中隔热保温功能的实现，最大限度降低能耗使用和环境污染，提升环境友好型装配式建筑质量和居住舒适度。

4 结语

本文针对装配式建筑在低碳节能方面的应用研究，从装配式建筑的实施过程和应用场景进行综合说明，通过住宅案例展示表明：

相比传统建筑来说，装配式建筑在设计施工过程中更能体现绿色环保建设的需要，采用工业废弃物等可回收材料制作的砌体和墙体材料，具有减少环境污染、降低生产成本、提升耐火和隔热保温性能等一系列优点，符合新型城市建设的需要。

在建筑应用过程中采用一系列新的建筑材料和工艺，比如新型隔热保温门窗等，能有效减少建筑物在门窗洞口处产生的能量损失和消耗。提升了人居环境，满足日常生产生活的需要，具有很大的经济和社会效益。

低碳节能技术应用到装配式建筑中去，利于建筑结构类型适应环境变化的需要，达到建筑和环境相融合，不仅符合当下建筑生产的相关规定要求，更是针对减少碳排放，提升整体自然环境的良好举措。