建筑围护结构节能技术及应用研究

郗青伟

(河北省唐山市曹妃甸区住房和城乡建设局，河北 唐山 063200)

发展建筑节能技术,不仅可以缓解国家资源紧张的趋势，同时对减少建筑方面的能源消耗，改善环境，减少污染，促进国家相关生态政策的推进具有重要的意义。建筑围护结构的设计是当前建筑行业节能设计的重点内容，节能建筑设计理念也日益受到人民群众的喜爱。

建筑外墙、门窗和楼梯间隔墙的散热量最大，而地面、屋顶的散热量较小。所以说，建筑的耗能水平与外围护结构的设计直接相关，要减少建筑耗能，就必须合理设计建筑围护结构，使得建筑物在冬天可以减少热量散入室外，夏天隔绝热量进入室内，从而使室内温度时刻处于适宜状态，同时也减少了采暖、制冷设备的使用，实现节能的目的。

1 建筑围墙结构节能技术应用的意义

建筑工程项目中围墙结构属于非常重要的部分，主要涉及到外墙、门窗、屋面、地板等部分，传统的施工工作忽视工程的节能发展，不能科学选择各个结构的施工材料、施工工艺技术方式等，很容易因为所选择的材料不合理出现环境污染问题和能源损耗的问题，也可能会因为施工工艺不科学导致结构的性能降低，不能满足节能发展的基本需求。而在围墙结构中使用节能技术的情况下，就可以详细、仔细分析围墙结构不同部分的实际情况，利用节能环保的方式增强原材料、工艺技术的绿色化和环保性，预防出现环境污染的问题、能源损耗的问题等，帮助企业控制成本的同时还能使得围墙工程项目向着绿色化、环保性的方向发展，提升经济效益水平，打造节能施工的模式，有效保护自然环境、生态环境，促使建筑工程的可持续进步与良好发展。由此可见，在建筑围墙施工期间使用节能技术具有重要意义，应重点结合外墙结构、门窗结构、屋面结构、地板结构的特点，针对性、科学性选择使用先进的节能技术，达到预期的节能环保施工目的。

2 外墙节能技术

2.1 外墙设计

在整个建筑中，外墙在围护结构设计中占有重要地位。外墙也是整个建筑建构中散热量最大的部位，是建筑耗能的关键因素。外墙的节能主要靠提高墙体的保温隔热性来体现，作用是减少冬季的损失和降低夏季外墙内的表面温度。

2.2 单一材料外墙和复合材料外墙

设计外墙围护结构时，按外墙材料划分，有两种方式：单一材料外墙，它既具有保温性能又可承重。加气混凝土在设计使用过程中要注意其收缩大，吸水率高，抹灰性能差等缺点。因此，在使用加气混凝土砌块时，要严格控制产品的干缩率，以避免出现墙体裂缝；在运输保管中要注意防水，使用过程中要合理控制含水率，含水率如果过高，会降低加气混凝土性能。除了考虑加气混凝土本身的性能外，还要考虑它的构造要求，因其抗压强度较低，所以作为墙体材料时不可用作填充墙或高层建筑[1]。复合材料外墙。复合墙体比单一材料更具优越性，它更好的发挥了各种材料的长处，比单一材料外墙承重性好，且不会使墙体过厚。

2.3 三种保温墙类型

外墙按主体结构和复合材料的位置不同，又可分为内保温墙，外保温墙和夹心保温墙三种：外保温墙指的是在建筑物的表面设置保温层，施工技术要求较高。外墙外保温技术主要有单层墙外保温技术体系和双层墙外保温技术体系。在使用过程中应注意以下问题：一是安全问题，位于主体墙，保温层和保护层以及饰面层之间的连接要牢固，否则容易坍塌。同时要注意材料的可燃性特征，设计时要考虑防火因素。二是裂缝问题，要消除保护层和饰面层出现裂缝的情况。三是耐久性的问题，它主要是注意外墙材料的使用寿命，解决老化和耐候性不强的问题。除了上述两种类型外，在寒冷地区还有EPS外墙保温技术，胶粉聚苯颗粒外墙保温技术和挤塑聚苯板外保温技术等。内保温外墙。这种技术与外保温墙技术相反，它是将保温材料置于外墙的室内一侧，主要优点在于：操作安全，施工简单和成本低廉。同时对材料本身的防水性、耐候性要求都不高。这种技术施工时简单，速度高，可保证短时间即可完工。主要类型有：聚合物砂浆复合聚苯保温板，增强石膏复合聚苯保温板，增强水泥复合聚苯保温板等做法。虽然这种技术在我国流行甚广，但在实践过程中还是出现了许多问题，如，“热桥”问题，室内容易出现发霉结露现象；“裂缝问题”，饰面层常有裂缝；第一次使用后，对以后的二次装修和室内布置会产生影响。所以，这种技术在我国建筑节能技术的发展过程中渐渐被取代。外墙夹心保温技术。通常是将绝热材料设置在外墙中间，在砖砌体或者是砌块墙体中间留出中空，把矿棉板、玻璃棉板、岩棉板充入中空，或者是填入袋装玻璃棉、膨胀珍珠岩等。主要类型有：薄壁混凝土岩棉复合外墙板，泰柏板和钢筋混凝土岩棉复合外墙板等等。这种技术因造价成本低，保温效果好。寒冷地区较常用的夹心复合墙体还有：承重空心砖与聚苯板复合保温墙体，普通混凝土小型空心砌块与聚苯复合保温墙体和粘土实心砖与聚苯板复合保温墙体等。在施工过程中应注意“热桥”现象，建筑结构寿命缩短，墙面出现裂缝等问题，同时抗震性能差，这点在地震易发区要极为注意。

3 门窗节能技术

在建筑物中，除了墙体以外，门窗是散热量最大的影响因素，热量损失的方式主要为：对流传递，辐射传递，传导传递和空气渗漏等。门窗的节能技术研究在整个减少建筑损耗过程中同样非常重要。影响门窗的节能效率主要有窗户的朝向，窗户的大小形状和窗户所使用的材料等几个方面[2]。

3.1 窗户朝向的设计

为了获得“冬暖夏凉”的舒适，采取南向窗的开窗方式。一般情况下都是设计东西向窗，很少见北向设窗，这是为了获取更多的太阳能而减少热量的损失。

3.2 窗墙比的设定

在建筑节能设计中，要根据窗户的热工性能来考虑窗户尺寸。寒冷地区北、东、西向和南墙的窗墙比应分别控制在20%、30%、35%左右，R0≥0.156m2/W,北向窗户宜采用R0≥0.307m2/W[4]。确定窗户大小之后，就需要考虑窗口形状问题。不同的形状，对室内日照时间和面积也有一定影响。

3.3 窗户遮阳问题

窗户遮阳设施主要是为了遮挡太阳辐射热的目的。采取遮阳措施的房间，在夏季会减少空调的负荷。随着全球变暖问题日趋严重，在建筑节能设计中，窗户遮阳设计也越来越受到重视。遮阳设施从所选材料和制作方法上主要有以下几类：(1)遮阳玻璃，根据玻璃的光物理特性来制作遮阳设施。目前的已经普遍使用的类型有：热辐射玻璃。这些遮阳玻璃具有隔热保温效果好，外观美观，使用方面等特点，但是造价成本高。(2)活动遮阳，这种措施在我国寒冷地区比较常见，如，布窗帘、百叶窗、遮阳棚等，这种方式灵活简便，成本低廉。设施材料来源广泛，如，苇、竹子、布料都可以制作活动遮阳的工具。(3)适当增加镶嵌部分的空间层次数量，提升所镶嵌材料在红外线方面的反射性能，增强热绝缘性，确保镶嵌的位置具备较高的保温性能、隔热性能，预防出现热量散失的问题。(4)保温隔热处理的过程中应重点在窗框的位置进行保温阻热的处置，在金属窗框相互之间镶嵌保温材料，尽可能减少传热性能，同时也可通过空腹钢窗中所含有的空气进行隔热，减小窗框的传热效率。另外可使用塑料材质的窗框，减少通过其中的热能消耗量，预防出现环保问题。(5)结合建筑工程项目当地区域的环境特点、气候特点等，科学选择玻璃材料，减小门窗传热的数量。(6)科学利用中空类型的玻璃材料，在隔层中设置氩气，主要原因是氩气化学稳定性高，不会和其他物质之间发生化学反应，密度和空气相比重很多，不会出现流动的问题，传热性能较高，所以可以在中空玻璃中设置氩气，增强节能水平。

4 屋面节能技术

屋面的隔热和保温一般分为平屋面和坡屋面两大部分，这两部分一般使用实体材料保温屋面设计来达到节能目的。根据保温材料的位置又分为外保温隔热正置式屋面和外保温隔热倒置式屋面。一般应用较广的是倒置式保温屋面。这种结构构造简单，保护防水层，寿命持久，且不用设置排气沟和排气管道，同时对于施工要求和施工成本要求比较低。但是这种倒置式保温平屋面，引起压缩强度高，吸水率小，因而有着较高的保温材料要求。

屋面部分的节能处理工作中需要遵循以下几点要点：其一，杜绝使用导热系数很高、并且密度很大的材料制作屋面区域的保温层结构，应确保材料具备很低的吸水率。主要原因就是在保温层含水量高的情况下会降低保温效果，如若一定要使用吸水率很高的保温层材料，就应在屋面设置排气孔将内部的水汽排出，维持干燥的状态；其二，在屋面的位置设置绝热性能的材料，创建具备节能特点的复合型屋面，可使用岩棉板材料、聚苯板材料等，利用热工计算的方式明确厚度指标，注意均匀涂抹防水材料或者设置防水卷材，预防出现渗漏水的问题；其三，可采用倒置的方式设置屋面，也就是在防水层的上部分铺设保温层。此类方式的优势在于能够增强防水效果和性能，不会出现防水层老化的现象，预防在阳光照射或是温差过高的情况下出现防水层开裂的问题。同时在保温层下面设置防水层还能预防出现保温材料内部吸湿的问题，延长保温材料的应用寿命；其四，重点在屋面使用质量符合标准的架空隔热板，在板内填充玻璃棉材料和岩棉材料，将其与屋面相互之间的距离控制为30cm，在架空的情况下，可以增强通风性能、散热性能与隔热性能；其五，设置具备反射降温功能的屋顶结构，例如，在屋面的位置均匀涂抹颜色很浅的光滑材料，提升太阳辐射的反射性能，尽可能减少屋面内部和表面的温度，增强隔热降温的有效性；其六，在屋面的位置合理种植与设置相应的植被，不仅可以美化屋顶的环境、增强城市景观的优化性，还能起到预防污染问题和调节气温的重要作用，提升保温隔热的性能，降低建筑能源消耗量。同时还可采用蓄水屋面的形式改善节能环保的现状，尤其是环境气候温度较高的区域，可以使用蓄水屋面降低温度、增强隔热效果，抑制太阳辐射所带来的影响，降低高温天气对屋面造成的损害，快速进行屋面位置的降温、冷却，避免出现资源浪费问题。

5 地板节能技术

地板节能一般应用在地下室，地下车库等地下空间。通常是在一楼地下板下填充高效保温隔热材料来达到建筑节能的目的。如，低温地板采暖系统，这种技术具体做法是：注入管内60℃以下的低温热水加热地板混凝土层，在地面温度较高的情况下，室内温度也会比较高。如地面温度26℃时，室内温度可以保持16～-20℃这种节能技术的优点在于：使人体感到舒适同时避免室内温度过高而导致的人头脑混沌等情况；同时无散热器，增加了室内空间容量，还增加了隔音效果[4]。

地板是建筑工程当中关键性施工材料之一，而地板节能设计也是建筑设计当中一个关键性环节，为保证地板拥有良好的节能效果，国内很多建筑工程都配备地下室以及地下车库等空间，这为地板保温提供了关键性支持。通常情况而言在一楼地板填充高层隔热材料，可以实现对地面完成散热。相较于传统采暖系统，在热舒适方面拥有明显提升，在国内注入低温热水，可以使地面温度达到预期标准，这样的做法可以使地板温度明显高于室内上部温度，使人感到头脑清醒，极为舒适。同时也增加了室内使用空间，室内装修设计环节应用复合型材料，不惧腐蚀、不结垢，同时维修费用极低，地板内部增设保温层，同时可以加设格纹处理，这些地板采暖系统可以确保地板表面温度达到20℃以上、28℃以下，应用效果极佳。

6 结 语

目前我国在建筑节能方面的研究虽然取得较大成就，但与国外相比，还是缺乏先进的技术，在某些方面远落后于世界上其他发达国家。但是国家已经注意到了建筑节能，尤其建筑围护结构节能的重要性，所以这些技术的研究已经加大了投入力度，前景将会越来越好。本文以长白山酒店为例，分析了以长白山地区为代表的寒冷地区在建筑节能技术方面应用的研究，针对围护结构节能技术，从墙体、门窗、屋面、地板等方面进行了系统的阐述，当然，我们在建筑节能的道路上还有许多困难和挫折需要克服，但只要我们努力，相信围护结构节能技术的应用前景将更加广阔。