淺談建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)

摘 要：在當(dāng)下能源環(huán)境下，建筑節(jié)能技術(shù)在實(shí)際工程中的實(shí)施中已占有一席之地。本文旨在通過(guò)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能技術(shù)的討論來(lái)介紹在實(shí)際應(yīng)用中能夠發(fā)揮作用的設(shè)計(jì)與方案。

關(guān)鍵詞：圍護(hù)結(jié)構(gòu) 節(jié)能設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（c）-0051-02

建筑節(jié)能需要關(guān)心的問(wèn)題便是節(jié)約建筑能耗的同時(shí)，為居住者提供舒適的居住環(huán)境。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能主要在于外墻的保溫技術(shù)，門(mén)窗的節(jié)能和屋面的隔熱設(shè)計(jì)這三個(gè)方面。本文主要論述外墻的保溫技術(shù)與屋面設(shè)計(jì)兩方面來(lái)闡述圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能技術(shù)。

1 我國(guó)節(jié)能現(xiàn)狀

我國(guó)建筑能耗在能源消費(fèi)總量中所占比例已從20世紀(jì)70年代末的10%上升到近年的27.45%，不久將上升至35%左右。目前，每年建成的建筑面積約20億平方米，按現(xiàn)在的建筑能耗指標(biāo)，到2020年，我國(guó)的建筑能耗將達(dá)到10億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的水平，可以說(shuō)是個(gè)巨大的能耗部分。

若能按照國(guó)家規(guī)定的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行：居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，2010年后逐步在各地實(shí)施節(jié)能65%～75%的標(biāo)準(zhǔn)，則到2020年我國(guó)建筑能耗可減少3.05億噸標(biāo)準(zhǔn)煤.過(guò)去我國(guó)建筑能耗高，能源利用效率很低，單位建筑能耗比同等氣候條件下國(guó)家高出2～3倍。

而現(xiàn)在，我國(guó)現(xiàn)階段大力推進(jìn)建筑節(jié)能處在關(guān)鍵時(shí)期，據(jù)有關(guān)部門(mén)的分析，到 2020年底，全國(guó)新增的300億m2房屋建筑面積中，城市新增130億m2。如果這些建筑全部在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)50%的節(jié)能，則每年大約可節(jié)省1.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。在既有建筑中，普遍存在著圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性，熱橋作用明顯，空調(diào)系統(tǒng)效率低下等問(wèn)題，從這兩方面著手，節(jié)能潛力巨大。

2 外墻外保溫技術(shù)的特點(diǎn)

在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，墻體在采暖能耗中所占的比例最大，約占總能耗的32%～36%，因此，如何改善墻體的保溫性能成為節(jié)能的重中之重。外墻外保溫是建設(shè)部倡導(dǎo)推廣的主要保溫形式，其保溫方式最為直接、效果也是最好，是我國(guó)目前應(yīng)用的建筑保溫技術(shù)最多的一項(xiàng)。

首先，外墻外保溫避免了熱橋的形成。內(nèi)保溫做法中的鋼筋混凝土柱、梁等都會(huì)形成熱橋。而外墻外保溫則完全沒(méi)有這樣方面的影響，保溫材料在使用時(shí)采用相同的厚度的情況下，外保溫要比內(nèi)保溫?zé)釗p失減少15%做左右，極大的提高了節(jié)能效果。

同時(shí)外保溫有利于提高建筑結(jié)構(gòu)的耐久性，因?yàn)椴捎猛獗丶夹g(shù)，建筑內(nèi)墻的溫度變化平緩，大部分熱量交換都發(fā)生在外保溫材料中，減少了墻體因溫度變化而產(chǎn)生的裂縫、變形和破損，延長(zhǎng)了結(jié)構(gòu)的使用壽命。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，外墻外保溫也有利于節(jié)能建筑改造，不用對(duì)建筑原有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行變動(dòng)，不會(huì)對(duì)使用面積產(chǎn)生影響，改造時(shí)也對(duì)原有居民的生活影響甚微，有效的避免了改造方與原居民的糾紛問(wèn)題。

2.1 常見(jiàn)的外墻外保溫系統(tǒng)

（1） EPS板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)。

該技術(shù)主要在國(guó)外興起，我國(guó)引用的時(shí)間較晚，但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)展，也形成了各種特色的EPS板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)。EPS板保溫體系是由特種聚合膠泥、EPS板，耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布稱(chēng)和飾面材料組成，將保溫材料置于建筑物外墻外側(cè)，不占用室內(nèi)空間，便于設(shè)計(jì)建筑外形，可以說(shuō)是一種集保溫、防水、防火，裝飾功能為一體的新型建筑構(gòu)造體系。

該系統(tǒng)具有優(yōu)越的保溫隔熱性能，良好的防水性能及抗風(fēng)壓、抗沖擊性能，能有效解決墻體的龜裂和滲漏水問(wèn)題。其技術(shù)成熟、施工方便，性?xún)r(jià)比高，在歐美國(guó)家、沿海發(fā)達(dá)地區(qū)均得到了廣泛的應(yīng)用，是廣大房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商，保溫節(jié)能建筑設(shè)計(jì)和建筑施工單位的首選隔熱體系。隨著建筑節(jié)能事業(yè)的深入發(fā)展，該系統(tǒng)將成為市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。

（2）膠粉苯顆粒保溫漿料外墻外保溫系統(tǒng)。

膠粉EPS顆粒保溫漿料外墻外保溫系統(tǒng)由界面砂漿、膠粉EPS顆粒保溫漿料、柔性抗裂砂漿、耐堿網(wǎng)格布、高分子乳液彈性底層涂料和涂料飾面構(gòu)成，設(shè)置在建筑物外墻外側(cè)，起保溫隔熱、防護(hù)和裝飾作用的構(gòu)造系統(tǒng)。同時(shí)具有良好的保溫效果，優(yōu)異的抗裂防水效果和裝飾效果。飾面層可選用彈性涂料或瓷磚裝飾等。

膠粉EPS顆粒復(fù)合硅酸鹽保溫材料與其他保溫材料相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：①容重小，導(dǎo)熱系數(shù)較低，保溫性能好。②干縮率低，干燥快。③靜剪切力強(qiáng)，觸變性好。④材質(zhì)穩(wěn)定，厚度易控制，整體性好。⑤軟化系數(shù)較高，耐水性能好。此材料的軟化系數(shù)在0.7以上，相當(dāng)于實(shí)心粘土磚的軟化系數(shù)，符合耐水保溫材料的要求。

（3）預(yù)制外掛保溫板。

飾面混凝土外掛板，是采用反打成型工藝制作帶有裝飾面層的鋼筋混凝土外墻板。在工廠(chǎng)采用工業(yè)化生產(chǎn)，具有施工速度快、質(zhì)量好、維修費(fèi)用低的特點(diǎn)。根據(jù)工程需要可設(shè)計(jì)成集外裝飾、保溫、墻體圍護(hù)于一體的復(fù)合保溫外墻掛板，也可以作為復(fù)合墻體的外裝飾掛板。混凝土外掛板可充分體現(xiàn)大型公共建筑外墻獨(dú)特的表現(xiàn)力。當(dāng)然由于預(yù)制板的大小受到限制，使其對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)細(xì)部節(jié)點(diǎn)的處理較為困難，較重的預(yù)制板在高層建筑的施工中也會(huì)增加施工難度。

目前市場(chǎng)上運(yùn)用最多是前兩種技術(shù)，保溫性能更好，節(jié)能效果更顯著。

3 外墻內(nèi)保溫技術(shù)

外墻內(nèi)保溫是在墻體結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)覆蓋一層保溫材料，通過(guò)粘接劑使之固定在墻體結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，之后在保溫材料外側(cè)作保護(hù)層及飾面。目前，內(nèi)保溫技術(shù)多采用粉刷石膏作為粘接和抹面材料，通過(guò)使用聚苯板或聚苯顆粒等保溫材料達(dá)到保溫效果。

外墻外保溫的施工較為容易，內(nèi)保溫材料被樓板所分隔，僅在一個(gè)層高范圍內(nèi)施工，不需搭設(shè)腳手架。同時(shí)，它對(duì)飾面和保溫材料的防水、耐濕性等技術(shù)指標(biāo)的要求不甚高。紙面石膏板、石膏抹面砂漿等均可滿(mǎn)足使用要求，取材方便。

但是外墻內(nèi)保溫也存在如下缺點(diǎn)：（1）保溫隔熱效果差，外墻平均傳熱系數(shù)高。（2）熱橋保溫處理困難，容易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。（3）占用室內(nèi)使用面積。（4）不利于室內(nèi)裝修，包括重物釘掛困難等；在安裝空調(diào)、電話(huà)及其他裝飾物等設(shè)施時(shí)尤其不便。（5）不利于既有建筑的節(jié)能改造。（6）保溫層易出現(xiàn)裂縫。由于外墻受到的溫差大，直接影響到墻體內(nèi)表面應(yīng)力變化，晝夜和四季的更替，易引起內(nèi)表面保溫層的開(kāi)裂，特別是保溫板之間的裂縫尤為明顯。

將外墻內(nèi)保溫和外保溫技術(shù)對(duì)比，可以看出，外墻外保溫技術(shù)克服了大部分外墻內(nèi)保溫技術(shù)的缺點(diǎn)與不足。從發(fā)展形勢(shì)上，在一般建筑中使用外墻外保溫技術(shù)也更加符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)與我國(guó)的發(fā)展形勢(shì)。當(dāng)然，對(duì)于對(duì)安全性能要求較高的建筑，如防火等級(jí)高和高層教主，外墻內(nèi)保溫更加適合。

4 屋面設(shè)計(jì)

屋面保溫大部分都是外保溫構(gòu)造，以提高屋面的保溫性能，滿(mǎn)足節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)，提高屋面的保溫隔熱性能，提高抵抗夏季室外熱作用的能力、減少空調(diào)耗能和改善室內(nèi)熱環(huán)境。

在多層建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，屋頂所占面積較小，能耗約占總能耗的8%～10%。據(jù)測(cè)算，室內(nèi)溫度每降低1 °C，空調(diào)減少能耗10%，而人體的舒適性會(huì)大大提高。因此，加強(qiáng)屋頂保溫節(jié)能對(duì)建筑造價(jià)影響不大，節(jié)能效益卻很明顯。

4.1 倒置型屋面

在傳統(tǒng)的屋面中將防水層置于整個(gè)屋面的最外層，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)屋面隔熱保溫層的選材中，一般為珍珠巖，水泥聚苯板，陶?；炷粒郾揭蚁“澹‥PS）等材料。這些材料普遍存在吸水率大的通病，吸水后會(huì)，大大降低其保溫想能，只得將防水層放于外層。

而倒置性屋面改將保溫層置于防水層的外側(cè)。在倒置型屋面的這種做法中，陽(yáng)光不會(huì)直接照射防水層，其表面的溫度就避免了變化幅度大而導(dǎo)致防水層的快速老化。同時(shí)，屋面外的卵石層或燒制方磚等保護(hù)層，這些材料蓄熱系數(shù)較大，我們?cè)谙募纠闷湫顭崮芰?qiáng)的特點(diǎn)，可以有效的避免溫度峰值，從而取得調(diào)節(jié)屋面溫度的效果。

4.2 屋面綠化

屋面空間綠化指利用綠色植物具有的光合作用能力減少太陽(yáng)輻射的能量，在不同的地區(qū)，針對(duì)太陽(yáng)輻射的差異，選擇不同品種的植物進(jìn)行屋面種植。綠色植物的種植不僅可以避免太陽(yáng)光直接照射屋面，而且由于植物本身對(duì)太陽(yáng)光的吸收利用、轉(zhuǎn)化和蒸騰作用，大大降低了屋頂?shù)氖彝饩C合溫度。

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的高速發(fā)展和建筑面積的急劇增加，建筑能耗將更加巨大，“城市熱島”現(xiàn)象將更為嚴(yán)重。城市建筑實(shí)行屋面綠化，可以大幅度降低建筑能耗、減少溫室氣體的排放，也可增加城市綠地面積，美化城市，同時(shí)改善城市氣候環(huán)境。

4.3 太陽(yáng)能屋面

太陽(yáng)能取之不盡、用之不竭，不僅不使用燃料，也不產(chǎn)生廢料，是最清潔的能源，因而受到極大關(guān)注。太陽(yáng)能屋面通常是指在屋頂安裝有太陽(yáng)能熱水器或太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的屋面。

在我們的日常生活中，太陽(yáng)能熱水器已經(jīng)被廣泛使用。對(duì)于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，它是將太陽(yáng)能這一清潔能源轉(zhuǎn)化為電能的環(huán)保產(chǎn)品，國(guó)外正迅猛發(fā)展，綜合采用了當(dāng)前微電子、建材等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)而成光電新型建材及屋頂太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。

據(jù)測(cè)算，在標(biāo)準(zhǔn)日照條件下，安裝太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，一平方米屋頂可獲得130～180瓦電。按上海地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)日間照時(shí)1100～1300小時(shí)/年計(jì)算，一平方米屋頂?shù)哪臧l(fā)電量為143 kWh。只要通過(guò)儲(chǔ)電設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)建筑24 h照明。電量剩余后，還可以實(shí)現(xiàn)拉電上網(wǎng)。

專(zhuān)家預(yù)測(cè)，太陽(yáng)能電池累計(jì)用量達(dá)到600 MW，大約相當(dāng)于年減排二氧化碳59萬(wàn)噸。據(jù)國(guó)家電力部統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)一度電，大約需要350 g左右的煤。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，能源的消耗也極為巨大，在許多方面都有巨大的節(jié)能前景。隨著政府對(duì)建筑節(jié)能的高度重視，相關(guān)法制的健全和完善，人們節(jié)能意識(shí)的提高，我們將會(huì)更多將精力投入到建筑的節(jié)能改造與實(shí)施方面，從外墻保溫和屋面的節(jié)能設(shè)計(jì)上，我們就能節(jié)約出可觀的能源，為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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