建筑土建工程设计中节能技术的探究

李永忠

摘 要：节能是绿色施工理念下土建工程发展的重要方向。加强节能技术的应用措施不仅能够显著降低不必要的建筑资源浪费，节约建筑成本，还能够从整体上提高土建工程施工质量。为进一步发挥建筑土建工程节能技术的应用效果，论文以我国某实体办公建筑A为例，分别从外墙、保温等多个维度探究节能技术的应用。

关键词：建筑；土建工程；节能技术

1 前言

土建工程建筑规模相对较大，所需建筑材料众多。在土建工程设计中应用技能技术能够有效节约建筑材料，避免不必要的支出，提高建筑整体建设质量的同时，最大限度地减少对周边环境造成的污染。要想充分发挥节能技术的应用价值，需要从不同施工环节落实针对性的施工方案[1]。

2 建筑土建工程能耗基准模型建立

2.1基准模型概况分析

论文以某市办公建筑集群中的实体建筑A为例。A共15层，总建筑面积18343.24m2。一层为办公大厅、档案库房，层高4.5m；二楼为办公室、档案库房层高4.5m；三楼为会议室、档案库房，层高3.6 m；四层为办公室和会议室，层高为3.6m；五到十五楼是样板楼的标准层，高3.3m。如图1所示，图1为A楼实体立体图。

2.2建筑基准模型参数设定

初步建立A楼能耗仿真基准模型后，需对各功能参数进行设置。需要施工人员分别从房间类型、围护结构材料、人员灯光设备、室内设计参数等多个维度进行综合考量。从实际角度来看，由于A楼结构相对复杂，为确保节能设计质量，需要对其能耗模拟的基准模式进行适当简化。例如施工人员需要将具有类似功能的非空调房合并，以提高仿真软件的计算速度。室内人员、设备照明作息表的设置也需要严格遵守A楼实际情况确定[2-3]。A楼采用离心制冷机组，冬季采用市政水作为热源。外墙、屋面、内墙、楼板采用20mm水泥砂浆+180mm厚砂浆+20mm石灰砂浆20mm，外窗采用6mm单玻材料。

2.3设计原则分析

实际应用中需要建设水循环系统，充分利用水资源，解决水污染问题。施工人员需要加强对电力系统的监控，利用各种节能设备如声控灯节省能源，降低建筑能源损失。土建工程建设中，各项施工环节要按照建筑的实际需求对建筑材料进行有效利用，按照绿色建筑建设要求选用高品质、低污染的建筑材料，并对相关的材料进行严格的管理和存储。运输过程需要做好安全防护措施，减少建筑材料的消耗，提高建筑材料利用率。

3建筑土建工程节能改造实践

3.1外墙改造

建筑外墙是建筑围护结构的主要组成部分。住宅的外墙改造主要是隔热，它可以间接降低暖通空调的能耗，以保持室内舒适的环境。建筑中围护结构损耗的热能约占供暖总热能的73%-77%，而墙体的热能消耗约为25%，因此，如何改善墙体的保温性能是提升建筑节能效率的关键。外墙保温技术可分为外部保护与内部保护两种，与外部保护相比，内部保护具有明显的优点，其优点主要体现在：

（1）可降低热桥效应。

（2）较好地保证了室内温度的稳定。

（3）房屋结构具有较好的耐久性。

（4）在建筑物的墙壁上，凝結水的出现变少。

（5）为以后的节能改造提供了方便。

A楼外墙的能量损耗一般约为20%-30%，比重大，所以对墙体进行节能环保改造显得尤为重要。施工人员需要从A楼建筑结构的变化特点出发对建筑外墙节能环保改造进行重点研究。目前建筑外墙保温常用的是外保温和内保温，外墙外保温是外墙的隔热层。在节点的局部处理中，热桥和局部热损耗的现象比较少，墙体材质具有良好的储热和热稳定性，不会降低室内的使用面积，适合于新建或改建办公大楼。内部隔热层是在墙体的内部，由于节点的局部处理比较麻烦，容易出现热桥，造成大量的局部热量损耗。

外墙外保温技术是在外墙外侧喷涂、喷涂、粘贴或锚固等一种保温技术，外墙外保温技术基本上可以消除热桥效应，具有良好的综合隔热效果。

3.2保温模式、材料选择

墙体的平均换热系数与隔热材料的热阻特性有很大关系。有机绝缘材料主要有EPS、聚氨酯、PU、PF等；无机隔热材料主要有SW、泡沫玻璃板等，现在市场上也有一些其它的保温材料，如：胶粉聚苯板、保温装饰板。伴随着建材技术的不断发展，已经研发出了多种外墙保温材料，常见的有膨胀型聚苯乙烯板（EPS）、挤塑型聚苯乙烯板（XPS）、岩棉板等，它们都有着很好的保温效果，尤其是膨胀型聚苯乙烯板，因为它拥有更好的阻燃性能，所以得到了越来越多的应用。

为达到《建筑设计防火规范》中对有机隔热材料的防火要求，需要对各种隔热材料的性能进行综合比对。在无机隔热材料中，岩棉板具有良好的隔热效果，但是由于其结构松软，且具有吸湿性和吸水性，通常采用锚栓进行连接。无机轻骨料保温砂浆可以直接涂敷在墙面上，具有很高的吸水性，适合夏热冬暖、夏热冬冷区使用。由于泡沫玻璃板的酸度较高，容易与混凝土、砂浆发生化学反应，因此不宜采用薄型粉刷外墙保温。

3.3外窗改造

窗户在建筑中起到了围护、采光、通风等作用，其是节能设计中一个很重要但又很难兼顾的环节。在建筑物的设计中，要注意窗户的尺寸、位置、窗户与墙壁的面积比例，同时还要从材料、工艺等方面来改善窗户本身的气密性和节能性能。与窗户有关的节能措施包括以下几点： （1）控制每一座建筑物的窗户和墙壁的面积比例，以降低能量消耗。

（2）降低窗口自身的热传导能量消耗，如使用节能玻璃，改善窗框的隔热特性，能降低窗口的热传导能量消耗。

（3）改善窗户的密封性能，使暖风和冷风经过缝隙，以实现热量的交换。此外，还可以选用具有良好保温效果的玻璃和采用室内保温窗帘等，这些都是改善窗口保温效果的较好方法。

目前A楼外窗型材以塑钢窗和铝合金窗为主，窗玻璃窗以单层玻璃为主，有很大的改造空间。办公建筑A楼外窗的节能环保改造可以采取外窗更换、玻璃贴膜、增加遮阳设施等。对于外窗的性能应采取低成本的镀膜工艺，以改善窗户的热性能。从节约能源的角度来看，A楼应该考虑到各种材质的综合使用。例如采用钢塑组合、铝塑组合等复合窗框。如表1所示。

3.4屋结构改造

现有房屋屋顶的节能环保改造主要是在屋顶上添加保温材料，以改善其保温效果。在屋顶安装隔热材料时，通常可将其分成两类：倒置保温屋顶和正置保温屋顶。倒置屋顶是近几年在实际工程中应用比较多的一种形式，在实际的施工中，施工人员必须根据屋面的防水和保溫特性，对各个施工阶段的施工质量进行检验。

在对建筑的外部结构进行优化的同时还应从设计角度入手，结合建筑外墙保温等各方面的施工需求强化防裂保护层，做好外墙结构的施工。一般情况下，外墙的外保温厚度是60 mm。在冬天，建筑的南北向温差和风压都比较大，因此，在房屋建筑不同方向的外墙外保温上，应该使用不同厚度的保温层。在符合节能标准的情况下，南向选择50 mm的挤塑聚苯板外保温，选择70 mm的挤塑聚苯板外保温，东西向选择60 mm厚的挤塑聚苯板保温层。为此，在墙体的各个朝向上，应根据气候条件，选用不同厚度的隔热材料，以提高外墙的透气性及室内温度的稳定性。

通过对室内环境的实测可以得出，在外界条件不受干扰的情况下，室外环境下的室内环境温度与室内环境温度之间存在着3-4℃的差异。原外窗采用辐射率≤0.15的Low-e中空玻璃，塑钢窗框、玻璃与窗框的换热系数都为1.9。现阶段需要施工人员将北向窗户全部设计成58平开玻璃钢窗，中空玻璃结构采用5+12+4+9+5的中空玻璃。在此基础上，传热系数 K降至1.8，从而改善了室内热环境的稳定性。

从实际应用角度来看，当今时代大型建筑运行期间所需要的能量消耗是巨大的，所以利用自然资源是缓解能源进展的重要途径。例如利用太阳能组件实现部分居民区内外的照明；利用太阳能热来供应住宅建筑内部的热量，节省能耗。

3.5暖通空调系统改造

对A楼采暖系统进行改造可以有效地减少办公大建筑的能源消耗，满足用户的高质量生活需求。办公大楼的采暖系统和住宅建筑不一样，办公大楼特点是：白天的工作时耗能大，时间集中，晚上只需要保持在标准工作状态即可；建筑内部的热释放量大，对冬天的热负荷要求不高。商业办公大楼往往是多个单元的集合体，施工人员需遵循灵活性原则进行分区供热。

在办公大楼A供热系统中，一般采用竖向单管、垂直双管、串联式等方式。实际应用期间部分建筑物存在供热不均匀现象，难以有效调节供热。节能改造内容主要有供热方式优化和分区供热计量。A楼在改建之前采用了竖向单管系统、竖向双管系统和水平单管串联系统。改造后的供热系统是纵向单管系统，可对室内的室温进行宏观控制。

依据办公建筑A空调系统设计资料及实际运行状况调研发现，目前A楼系统的主要问题是：冷热源的选择不合理、设备选型偏大、水力不平衡、末端不可调节、盲目提高室内温度要求、部分负荷运行时间长、运行策略不合理等。节能绿色改造潜力较大，根据这一需求，论文从冷热源、输配系统、终端系统三个角度探讨了办公大楼的节能环保改造技术。空调冷热源的划分技术主要有：冷热源的选择、变频改造、污垢的在线清洁、除垢等。输送系统的分级技术主要有：叶轮切割技术、泵变速技术、一次泵的改造等。空调末端系统的分类技术主要有：全新风、可调节的新风比技术、排风热量的回收等。

3.6照明系统改造

目前A楼照明用的主要是白炽灯、荧光灯，这些灯泡寿命较短，照度无法达到目前的标准，并且在相同的条件下，耗电量也要比市场上其他同类产品高得多。在不提高现有照明能耗的前提下，以T5型日光灯、LED节能灯等高效的光源取代现有的建筑，是一种非常有效的节能方法。在照明节能环保改造中，除了选择高效率的产品，还要注意照明的优化设计和控制，其在照明节电方面的贡献可达10%～30%。对于公共区域、公共走廊，按照需要照度进行集中分级管理；开放办公等采用按时间、分级照度的方式；分区采用智能控制和现场控制。

4结论

综上所述，社会经济高速发展的今天，节能技术已经成为土建工程设计的重要方向。节能技术应用期间需要施工人员从暖通空调、房屋结构、外窗等多个维度进行综合考量，结合建筑功能需求以及节能需求落实好各项施工计划。

参考文献

[1]李满意，程春.基于建筑土建工程施工中节能施工技术的分析[J]. 绿色环保建材，2019（01）：165.

[2]张艳如.建筑土建工程施工中节能施工技术的探究[J].居舍， 2020（29）：59-60.

[3]刘玉合.建筑土建工程中节能施工技术的应用[J].新材料·新装饰，2021，3（5）：32-3234.