建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)淺析

代云露

摘要：圍護(hù)結(jié)構(gòu)為建筑工程的重要組成部分，其在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中占據(jù)著關(guān)鍵性地位，通過對(duì)其的合理設(shè)計(jì)，能夠在很大程度上來降低建筑能耗。對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，必須要了解建筑工程能耗特點(diǎn)，掌握圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能原理，對(duì)各影響因素進(jìn)行綜合分析，有針對(duì)性的來進(jìn)行設(shè)計(jì)，在確保結(jié)構(gòu)建設(shè)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，來降低能耗。本文對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能原理進(jìn)行了分析，并對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)方案做了簡(jiǎn)要的探討。

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

建筑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括屋面、門窗以及外墻等，其散熱量可以占到整個(gè)建筑總能耗的70%～80%，對(duì)其進(jìn)行節(jié)能研究，對(duì)實(shí)現(xiàn)建筑工程節(jié)能降耗具有重要意義。

一、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能原理分析

圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能原理即采用合理的材料，配合專業(yè)技術(shù)手段對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能進(jìn)行改善，確保在夏季能夠阻止過高太陽輻射，提高夏季隔熱效果。而在冬季則能夠避免室內(nèi)熱量傳遞到室外環(huán)境，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)保溫的目的，將室內(nèi)溫度維持在一個(gè)舒適的范圍內(nèi)。通過對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的綜合設(shè)計(jì)，減少輔助設(shè)備的應(yīng)用，在根本上來減少建筑能耗。

二、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)影響因素

1.外部因素

如室外空氣溫度、濕度、風(fēng)速以及太陽輻射強(qiáng)度等，通過熱交換與空氣交換的形式來對(duì)建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境與能耗產(chǎn)生影響。對(duì)于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)來說，其外表面長(zhǎng)期暴露在空氣中，受外部環(huán)境各項(xiàng)因素影響比較大，外墻、屋面等結(jié)構(gòu)不透光，并且具有一定的蓄熱性能，這樣室外空氣溫度就會(huì)對(duì)室內(nèi)總換熱熱阻產(chǎn)生影響。如太陽輻射可以通過屋面與墻體吸熱，使得室內(nèi)溫度升高；或者天空散射受圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面與周圍環(huán)境長(zhǎng)波互輻射多重影響導(dǎo)致室內(nèi)溫度升高。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外墻與屋面等結(jié)構(gòu)都具有一定的熱容、熱阻值，對(duì)室內(nèi)溫度的影響需要一個(gè)過程，這樣就可以采取相應(yīng)的措施來進(jìn)行改善優(yōu)化，降低太陽輻射以及外部環(huán)境因素對(duì)室內(nèi)環(huán)境舒適度的影響。而外門、外窗等結(jié)構(gòu)雖然也具有熱阻值，但是受自身結(jié)構(gòu)特性影響，其蓄熱量非常少，基本上會(huì)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)室內(nèi)環(huán)境造成影響。尤其是太陽輻射透過窗玻璃直接照射在房間以及其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面形成熱量，因此需要針對(duì)此特性來選擇措施進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.內(nèi)部因素

內(nèi)部因素主要包括照明燈具、電器設(shè)備以及人體散熱等方面，對(duì)房間熱作用主要包括顯熱與潛熱兩種。人體與設(shè)備散濕伴隨著潛熱直接作用于室內(nèi)空氣并對(duì)環(huán)境立即產(chǎn)生影響；而照明、設(shè)備以及人體顯熱與散熱則以兩種形式進(jìn)行熱交換，通過對(duì)流的形式作用于室內(nèi)空氣，或者是以輻射的方式，對(duì)室內(nèi)各個(gè)表面進(jìn)行熱量的傳遞，然后通過各表面與室內(nèi)空氣間對(duì)流換熱，最后逐漸傳遞給室內(nèi)空氣。

三、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)化措施分析

1.工程概述

以某建筑工程為例，地上層數(shù)20層，主要采用框架結(jié)構(gòu)，工程為南北朝向，單框雙玻塑鋼窗，墻體與屋面構(gòu)造采用當(dāng)?shù)亟ㄖＳ脴?gòu)造。該工程所在區(qū)域?yàn)閲?yán)寒A區(qū)，總體布局上分析建筑結(jié)構(gòu)體型系數(shù)為0.25，外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為200mm陶粒混凝土砌塊、100mm厚巖棉板以及100mm陶粒混凝土砌塊。保溫層為130mm巖棉板，并且金屬屋面采用不燃燒體玻璃棉卷氈保溫，其導(dǎo)熱系數(shù)<0.058W/（㎡·K），屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)小于0.35（㎡·K），屋面透明面積小于總面積20%。另外，工程外窗結(jié)構(gòu)采用塑鋼雙玻璃窗，保溫性能6級(jí)，抗風(fēng)壓性能4級(jí)，傳熱系數(shù)<（㎡·K）。對(duì)于所有冷橋以及門窗洞口部位均采用30mm厚巖棉保溫處理。

2.圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1屋面結(jié)構(gòu)

對(duì)屋面結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫隔熱設(shè)計(jì)，爭(zhēng)取最大程度上降低屋面導(dǎo)熱對(duì)頂層房間室內(nèi)環(huán)境造成影響，降低采暖空調(diào)能耗。第一，合理選擇保溫材料。對(duì)建筑工程實(shí)際建設(shè)需求，對(duì)建設(shè)環(huán)境、屋面結(jié)構(gòu)形式以及防水需求等進(jìn)行綜合分析，在提高經(jīng)濟(jì)性效果的同時(shí)，最大程度上提高屋面結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能。常用為導(dǎo)熱系數(shù)小、蓄熱系數(shù)大的保溫材料，盡量不要選擇密度過大的材料。第二，隔熱層厚度。以建筑熱工需求為依據(jù)，來確定保溫隔熱層厚度，并做好屋面材料層排列順序管理。第三，屋面隔熱形式。屋面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)本質(zhì)上就是對(duì)結(jié)構(gòu)熱工性能進(jìn)行改善，減少熱量的傳遞，常見的隔熱形式有保溫屋面、架空通風(fēng)屋面、倒置式屋面以及綠化屋面等，以滿足實(shí)際需求為目的進(jìn)行設(shè)計(jì)。如傳統(tǒng)保溫隔熱屋面，先鋪設(shè)保溫隔熱層，然后鋪設(shè)防水層與保護(hù)層，應(yīng)用范圍比較廣。而架空隔熱屋面即在屋頂中設(shè)置通風(fēng)空氣間層，利用空氣間層流動(dòng)來消除部分熱量，實(shí)現(xiàn)屋頂結(jié)構(gòu)的二次傳熱，來避免過多熱量傳遞到室內(nèi)，更適用于炎熱地區(qū)。

2.2外窗結(jié)構(gòu)

外窗結(jié)構(gòu)在建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)中熱工性能最差，很大程度上決定了室內(nèi)熱環(huán)境與總體能耗，設(shè)計(jì)時(shí)所有朝向的窗墻面積比小于0.7，當(dāng)窗墻面積比小于0.4時(shí)，需要將玻璃可見光透射比控制在0.4以上。為確保外窗氣密性滿足設(shè)計(jì)要求，需要做好外窗結(jié)構(gòu)規(guī)格尺寸控制，提高組裝的精準(zhǔn)度，降低尺寸誤差導(dǎo)致的安裝縫隙過大，減少空氣滲透對(duì)室內(nèi)環(huán)境溫濕度的影響。同時(shí)還應(yīng)做好各種密封材料與密封方法的相互配合，即在玻璃下安裝密封性襯墊材料，用密封條對(duì)玻璃兩側(cè)進(jìn)行完全密封處理。另外，本工程為公共性建筑，外窗設(shè)計(jì)時(shí)盡量不要選擇大面積玻璃幕墻，可以選擇用中空玻璃、暖邊間隔技術(shù)、惰性氣體填充等工藝處理，既可以控制外窗導(dǎo)熱系數(shù)，同時(shí)也可以達(dá)到自然透光需求。

2.3外墻結(jié)構(gòu)

外墻結(jié)構(gòu)分為單一材料墻體與復(fù)合墻體兩種，為全面滿足工程建設(shè)需求，現(xiàn)在外墻結(jié)構(gòu)大部分選擇用復(fù)合墻體設(shè)計(jì)方式，如砌塊復(fù)合墻體、現(xiàn)澆與預(yù)制混凝土夾心墻，以及外貼復(fù)合墻體等。本工程為寫字樓，需要對(duì)外墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫設(shè)計(jì)，提高墻體儲(chǔ)熱性能，提高辦公室室內(nèi)熱穩(wěn)定性。

結(jié)束語：

圍護(hù)結(jié)構(gòu)是建筑工程的重要組成部分，其設(shè)計(jì)效果如何在很大程度上決定了工程建設(shè)與運(yùn)營(yíng)能耗，為實(shí)現(xiàn)綠色建筑建設(shè)，將節(jié)能降耗理念貫徹到底，就需要從多個(gè)角度進(jìn)行分析，確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要研究的要點(diǎn)，總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)，從實(shí)際情況出發(fā)，選擇合適的技術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化。

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