論北方建筑工程中節(jié)能保溫的設(shè)計(jì)方法

詠菊 布克 單文林

摘要：建筑工程保溫節(jié)能措施對(duì)于北方建筑而言有著重要的意義，不僅僅可以有效的環(huán)節(jié)能源也可有效的降低污染。隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，建筑保溫和節(jié)能的技術(shù)也隨之不斷提高和豐富，而合理的將多種技術(shù)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成完整的建筑保溫節(jié)能體系就成為了保溫節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。本文從建筑工程節(jié)能保溫設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)出發(fā)，分析了北方建筑工程節(jié)能保溫基本原則。

關(guān)鍵詞：保溫設(shè)計(jì)；節(jié)能措施；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；節(jié)能措施

一、北方建筑工程節(jié)能保溫設(shè)計(jì)的必要性分析

建筑的保溫和節(jié)能的關(guān)系較為緊密，從實(shí)質(zhì)上看都是為了提高熱源的利用效果。其思路就是在滿(mǎn)足人們對(duì)建筑的使用需求的同時(shí)將能源的損失降低到最低，并且保證設(shè)計(jì)的合理性。北方地區(qū)的在冬季需要采暖以保證生活的舒適，因此其建筑的保溫就直接和節(jié)能聯(lián)系到了一起。從宏觀(guān)的角度看北方艱難中工程中的節(jié)能保溫設(shè)計(jì)其必要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、資源節(jié)約的需求

我國(guó)雖然地域廣闊資源豐富但是因?yàn)槿丝诒姸?，許多的資源資源和能源儲(chǔ)量數(shù)量較大但是人均占有量卻沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì)可言。從這個(gè)層面上看，我國(guó)的能源儲(chǔ)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足人民長(zhǎng)期的需求。尤其我國(guó)的北方其四季溫差明顯，夏季空調(diào)降溫、冬季采暖升溫這些都是利用能源消耗來(lái)保證生活的舒適性，其本質(zhì)就是能源的巨大消耗。因此在北方節(jié)能保溫是十分重要的一種節(jié)能措施，尤其是建筑工程的保溫節(jié)能措施對(duì)能源消耗的影響更是不容忽視。因?yàn)榻ㄖ侨藗兩钇鹁拥闹匾獔?chǎng)所，各種建筑在不間斷的消耗著能源，因此建筑工程節(jié)能設(shè)計(jì)是最為直接的節(jié)能減排的措施。

2、降低污染

在北方冬季采暖時(shí)所造成的污染是不容忽視的，我國(guó)北方因?yàn)樗娰Y源較少，因此冬季采暖依靠的主要就是熱電預(yù)熱進(jìn)行供暖，大面積的采暖供熱將直接導(dǎo)致煤炭的消耗量增加，也就容易造成排碳量的增加 ，對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響將加劇。因此我國(guó)北方冬季的大氣環(huán)境相對(duì)惡劣也是有情可原的。而建筑工程如果采用較高標(biāo)準(zhǔn)的保溫和節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，其最終的影響就是降低夏冬季節(jié)保持建筑物內(nèi)部溫度的能源消耗，以此減少煤炭消耗當(dāng)然也就可以降低 對(duì)環(huán)境的污染程度。

二、建筑工程保溫節(jié)能設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)

1、建筑選址的節(jié)能型考慮

在建筑進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)全面考慮當(dāng)?shù)貧夂虻囊蛩?，?duì)選址進(jìn)行模擬和分析，要詳細(xì)的分析北方季風(fēng)對(duì)建筑的影響，合理的布局將氣候因素和人類(lèi)活動(dòng)的因素綜合起來(lái)。如：通常采用的是坐北朝南的建筑物朝向，這種朝向主要是考慮到冬季北方地區(qū)溫度較低，而適當(dāng)?shù)脑黾咏ㄖ牟晒饬?。同時(shí)夏季因?yàn)榧撅L(fēng)的原因可以保持良好的通風(fēng)。因此習(xí)慣性的將建筑物的朝向設(shè)置為南方。這樣夏季時(shí)東南季風(fēng)就可帶走建筑物表面的熱量，并使得建筑間的熱島效應(yīng)降低。從而降低室內(nèi)溫度，降低夏季空調(diào)能耗。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)保持建筑物之間的距離以此保證建筑物可以受到充分的日照，以滿(mǎn)足冬季升溫的需求。而對(duì)于北方的工業(yè)建筑應(yīng)首先考慮其滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的需求，即所有的設(shè)計(jì)都應(yīng)當(dāng)首先服務(wù)于生產(chǎn)環(huán)節(jié)。然后再利用節(jié)能的思路對(duì)其進(jìn)行必要的調(diào)整，如：合理建筑的布局，盡量緊湊的設(shè)計(jì)生產(chǎn)車(chē)間和輔助設(shè)施，以此降低廠(chǎng)區(qū)的面積節(jié)約土地和供暖管道的長(zhǎng)度，從而降低熱量損失。另外，在工業(yè)廠(chǎng)區(qū)還應(yīng)當(dāng)注意利用綠化來(lái)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，綠色植物可以在夏季降低地面溫度，從而減緩廠(chǎng)區(qū)的整體環(huán)境溫度升高，冬季可以降低風(fēng)速而減緩建筑物的熱量流失，對(duì)環(huán)境可以起到一定的改善作用。

2、建筑的型體設(shè)計(jì)

建筑物的型體設(shè)計(jì)方面應(yīng)在保證具有藝術(shù)效果的同時(shí)具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。而從節(jié)能的角度看，也應(yīng)當(dāng)盡量減小建筑物的表面積，即保證建筑的相對(duì)簡(jiǎn)單而緊湊，利用合理的設(shè)計(jì)增加進(jìn)深和 減少面寬就可以獲得較好的節(jié)能效果，此種方法可以有效的降低建筑表面與環(huán)境接觸的面積，從而降低其熱量的損失。

3、墻體節(jié)能

在北方建筑工程設(shè)計(jì)中外墻的設(shè)計(jì)是尤為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，因?yàn)橥鈮χ苯訐?dān)負(fù)著保溫的作用，如果墻體可以達(dá)到節(jié)能效果也就直接降低了能量的消耗，因此目前北方建筑的墻體都會(huì)采用復(fù)合墻體以此達(dá)到保溫的效果。如：外墻內(nèi)保溫設(shè)計(jì)就是在墻體的內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)有保溫砂漿或者粘合保溫板等，以此提高外墻的保溫性能。此種方法因?yàn)樵O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、不影響建筑的整體載荷，但是其缺點(diǎn)是容易在樓板與外墻的銜接處形成熱橋。北方目前普遍采用的是墻外保溫設(shè)計(jì)，即在外墻的外面進(jìn)行保溫材料的鋪裝，以此形成一個(gè)整體性較好的保溫層。其優(yōu)勢(shì)是不會(huì)形成熱橋而產(chǎn)生負(fù)面影響，同時(shí)還可以保護(hù)墻體不受氣候的影響而加速老化，延長(zhǎng)建筑壽命。同時(shí)對(duì)室內(nèi)沒(méi)有任何影響，可以保證室內(nèi)環(huán)境的安全。

4、屋面節(jié)能設(shè)計(jì)

屋面的設(shè)計(jì)對(duì)于建筑而言也是十分重要的，因此對(duì)于北方建筑的屋面設(shè)計(jì)也需要進(jìn)行特殊的考慮，保證其有效性高即使用功能。因此首先需要采用密度小而導(dǎo)熱性能差的材料作為屋面材料；其此還應(yīng)當(dāng)保證其具有足夠的強(qiáng)度，因?yàn)楸狈蕉痉e雪會(huì)對(duì)屋面造成壓力；最后應(yīng)保證其吸水率較低，因?yàn)槲畷?huì)導(dǎo)致屋面材料的保溫性能下降。在建筑工程中多采用的是聚苯乙烯板作為保溫材料。設(shè)計(jì)正確的鋪裝方法，形成良好的維護(hù)結(jié)構(gòu)。防水層應(yīng)避免陽(yáng)光的直射，以延長(zhǎng)其使用的壽命。如采用倒鋪法則需要注意使用閉孔型材料。隨著節(jié)能保溫技術(shù)的發(fā)展，雙面的彩鋼保溫屋面出現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)中。此種材料的好處在于具備較好的剛度和強(qiáng)度，可以滿(mǎn)足北方建筑的需求。具有良好的承載能力的同時(shí)也可與屋面結(jié)構(gòu)形成一個(gè)完整系統(tǒng)。這種屋面的圍護(hù)結(jié)構(gòu)在施工實(shí)踐中獲得了較好的應(yīng)用效果，因此在建筑保溫節(jié)能設(shè)計(jì)中得到了應(yīng)用。

5、門(mén)窗系統(tǒng)設(shè)計(jì)

門(mén)窗系統(tǒng)是建筑物最大的熱源損失系統(tǒng)，在以往的設(shè)計(jì)中主要注重的時(shí)候功能性實(shí)現(xiàn)，而目前則兼有了美觀(guān)的功能。此時(shí)就產(chǎn)生了矛盾，一方面用戶(hù)希望門(mén)窗大，這樣可以提高采光面積，可以達(dá)到追求空間的通透和景觀(guān)效應(yīng)的目標(biāo)，因此需要門(mén)窗盡大滿(mǎn)足人們感官的需求；一方面是從節(jié)能角度考慮，門(mén)窗應(yīng)盡量小而降低散熱量，提高保溫的效果。為了平衡這個(gè)矛盾，就需要利用保溫效果好的材料來(lái)構(gòu)建建筑的門(mén)窗系統(tǒng)，即將合理的設(shè)計(jì)與高科技材料起來(lái)，滿(mǎn)足人們感官需求的同時(shí)將門(mén)窗比例控制在合理的范圍內(nèi)，降低其散熱量達(dá)到保溫節(jié)能的目的。

三、北方建筑工程中節(jié)能設(shè)計(jì)原則分析

建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)是北方建筑工程中必不可少的重要任務(wù)，盡管它是一個(gè)逐漸完善的過(guò)程，但是其必須遵守一定的原則才能獲得成功：

1、建筑體形系數(shù)

建筑設(shè)計(jì)中對(duì)外立面的審美要求是不可避免的，此時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮建筑體形系數(shù)對(duì)建筑節(jié)能的影響：相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定當(dāng)建筑的體形系數(shù)小于0.3時(shí)，此建筑無(wú)論采取何種保溫形式都可獲得節(jié)能50%以上的效果；當(dāng)體形系數(shù)大于0.3而小于0.35時(shí)，采用外保溫也可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能50%的效果，但是其用于節(jié)能的投資將增加，會(huì)到達(dá)在整個(gè)工程造價(jià)的10%左右?？梢?jiàn)合理的設(shè)計(jì)建筑工程形態(tài)是較為重要的環(huán)節(jié)，必須如前面提及的合理選擇綜合考慮。不能一味的追求造型而忽視其節(jié)能保溫的效果。

2、控制熱橋產(chǎn)生

在設(shè)計(jì)中如前面所述，利用外墻保溫措施可以有效的控制建筑本身的熱量流失。前面提及的外墻保溫的措施可以有效的降低熱量的流失，但是在保溫節(jié)能設(shè)計(jì)的中并不是做好了外墻的保溫就不需要對(duì)梁柱進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中除了做到外墻保溫的同時(shí)，還應(yīng)避免梁柱接觸位置產(chǎn)生嚴(yán)重的熱橋的外墻保護(hù)和相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)保溫也應(yīng)當(dāng)做好，這樣才能保證這些熱橋的表面溫度不出現(xiàn)低于室內(nèi)的空氣露點(diǎn)。在設(shè)計(jì)中如果不對(duì)這些熱橋部位進(jìn)行處理，在利用節(jié)能計(jì)算軟件進(jìn)行分析的時(shí)候也會(huì)對(duì)此做出負(fù)面結(jié)果，即熱橋嚴(yán)重，甚至?xí)苯佑绊懺O(shè)計(jì)的結(jié)論。，進(jìn)而影響整個(gè)建筑工程的節(jié)能設(shè)計(jì)。

3、底層的保溫設(shè)計(jì)

某些建筑在設(shè)計(jì)的時(shí)候因?yàn)樾枰邆鋾?huì)出現(xiàn)過(guò)街的情況，底部出現(xiàn)敞開(kāi)的結(jié)構(gòu)。此時(shí)如果不對(duì)此位置進(jìn)行保溫設(shè)計(jì)采取必要的措施則會(huì)導(dǎo)致這些位置的散熱加劇，進(jìn)而影整個(gè)建筑的保溫節(jié)能設(shè)計(jì)效果。

4、保溫層間斷位置的處理

在建筑工程中因?yàn)榧肮δ苄缘男枨缶蜁?huì)出現(xiàn)保溫層間斷的地方，此種結(jié)構(gòu)不在少數(shù)，如建筑的門(mén)窗位置、雨篷、挑檐、變形縫等，在這些間斷的位置都應(yīng)當(dāng)進(jìn)行妥善的處理，即設(shè)計(jì)必要的保溫連續(xù)性處理，防止產(chǎn)生熱橋而影響整體保溫設(shè)計(jì)的效果。

5、墻體與屋面的保溫一致性

在建筑工程節(jié)能保溫設(shè)計(jì)的時(shí)候，為了滿(mǎn)足保溫設(shè)計(jì)的效果要求，以一些設(shè)計(jì)人為的增加了屋面和墻體保溫層的厚度，使得建筑的能耗達(dá)到低于國(guó)家的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；還有的在刻意增加了墻體和屋面中一種保溫層的厚度，雖然這兩種做法都可以滿(mǎn)足國(guó)家對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)要求，但是這兩種措施都不是一種合理的優(yōu)化，即不能實(shí)現(xiàn)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性的雙贏。目前，采用節(jié)能軟件輔助建筑節(jié)能保溫設(shè)計(jì)，可以大大縮短建筑設(shè)計(jì)中節(jié)能設(shè)計(jì)中所消耗的時(shí)間、人力、物力和財(cái)力，也可以利用其獲得較高的準(zhǔn)確性和精確性。因此可以充分的利用這方面的資源和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出節(jié)能與經(jīng)濟(jì)性更加合理的保溫方案。此時(shí)就可以利用此項(xiàng)技術(shù)，不斷調(diào)整墻體與屋面保溫材料的厚度比例，使得建筑能耗降低與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，還可調(diào)整保溫材料的類(lèi)型和厚度，使得墻體和屋面盡量使用同一種保溫材料并且保證厚度統(tǒng)一，那么就可獲得較好的實(shí)際效果。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，要想改變我國(guó)目前的能源緊張局面,緩解能源供應(yīng)壓力,關(guān)鍵在建筑節(jié)能。建筑節(jié)能成為各種節(jié)能途徑中潛力最大、最為直接有效的方式,是緩解能源緊張,解決社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源供應(yīng)不足最有效措施之一。節(jié)能保溫措施對(duì)于建筑的節(jié)能是十分重要的，而且建筑的節(jié)能更加有助于為節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)，尤其是北方的建筑工程所面對(duì)的環(huán)境考驗(yàn)較為復(fù)雜，夏季的溫度較高而冬季的溫度較低，這就為保溫節(jié)能設(shè)計(jì)帶了較大的難度。在設(shè)計(jì)中應(yīng)從實(shí)際的地理與環(huán)境因素出發(fā)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、形態(tài)、保溫措施等進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)從而獲得較好的保溫和節(jié)能效果。

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