綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫技術(shù)

李佳

（北方工業(yè)大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院 北京 100043）

0 引言

全世界范圍內(nèi)環(huán)境污染現(xiàn)象層出不窮，建筑綠色可持續(xù)發(fā)展的重要性逐漸得到重視。20世紀(jì)90年代，綠色建筑概念引出中國(guó)。

我國(guó)現(xiàn)在城鎮(zhèn)化發(fā)展增速，建筑業(yè)推動(dòng)著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，改善著人民的生活，但與此同時(shí)，建筑生產(chǎn)活動(dòng)帶來(lái)的環(huán)境污染與能源消耗問(wèn)題也是巨大的。數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)下建筑能耗約占總能耗的30%～40%[2]。我國(guó)現(xiàn)有建筑及每年新建建筑大多為高能耗建筑。我國(guó)大部分采暖地區(qū)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能相比氣候相近的發(fā)達(dá)國(guó)家較差，建筑節(jié)能狀況落后，應(yīng)用圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫技術(shù)是我國(guó)發(fā)展綠色節(jié)能建筑的關(guān)鍵[3]。

1 外墻保溫技術(shù)

由于建筑外墻大面積直接面向外部環(huán)境，其熱損失占據(jù)建筑物總能量損失絕大部分，因此有效減少建筑外部環(huán)境對(duì)內(nèi)部環(huán)境的影響，保證室內(nèi)溫度趨于穩(wěn)定的關(guān)鍵就是對(duì)墻體進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化，應(yīng)用外墻保溫節(jié)能技術(shù)。

1.1 外墻保溫做法

從保溫材料的敷設(shè)位置可以分為外墻內(nèi)保溫和外墻外保溫兩種形式。

1.1.1 內(nèi)保溫技術(shù)

即保溫材料敷設(shè)在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體內(nèi)側(cè)。優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)溫材料自身耐候性和防水性要求低；不影響對(duì)墻體外飾面材料的選取與施工。缺點(diǎn)在于外墻樓板處由于無(wú)法敷設(shè)保溫材料會(huì)形成冷橋；影響室內(nèi)裝修并減少內(nèi)部使用面積；不利于后期修復(fù)。

1.1.2 外保溫技術(shù)

即保溫材料敷設(shè)在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體外側(cè)。優(yōu)點(diǎn)在于可保護(hù)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)減少受到外環(huán)境的損害；對(duì)維護(hù)結(jié)構(gòu)包裹完整，有效減少冷橋產(chǎn)生，冷凝問(wèn)題得到控制；利于室內(nèi)裝修。缺點(diǎn)在于，室外作業(yè)不易于施工；保溫材料選取需考慮外飾面材料與結(jié)構(gòu)構(gòu)造。

外保溫技術(shù)的保溫隔熱性較好，使得建筑整體性較高，項(xiàng)目中多采用墻體外保溫技術(shù)。外保溫技術(shù)類型包括，外掛式外墻保溫技術(shù)，EPSXPS板抹灰施工技術(shù)，聚苯板和墻體一次性澆灌技術(shù)。

1.2 新型墻體材料結(jié)構(gòu)類型

混凝土作為多數(shù)建筑主要材料，保溫性能不足。新型墻體材料具有質(zhì)地輕、強(qiáng)度高、保溫、節(jié)能、節(jié)土、裝飾性強(qiáng)等優(yōu)良特性。有空心粘土磚、混凝土制品、煤矸石燒結(jié)制品、粉煤灰制品、自保溫砌塊等。

2 屋面保溫技術(shù)

建筑屋面的保溫隔熱措施對(duì)于改善室內(nèi)熱環(huán)境和節(jié)約建筑能耗具有重要意義。室內(nèi)由于冷氣下降，熱氣上升，最終作用在屋面上，室外屋面也是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受溫度最高的地方。屋面存在結(jié)構(gòu)熱阻不夠和產(chǎn)生熱橋問(wèn)題，所以建筑屋面的構(gòu)造形式及保溫隔熱材料性質(zhì)是節(jié)能的關(guān)鍵。

2.2.1 倒置式屋面技術(shù)

倒置式屋面常應(yīng)用于平屋頂建筑中，即在屋面構(gòu)造中將保溫層置于防水層上部，同時(shí)在保溫層上部鋪設(shè)礫石或混凝土砌塊。相對(duì)于將保溫層置于防水層之下的傳統(tǒng)做法，可以保護(hù)防水層延長(zhǎng)其使用期限；利于保溫層和下部找平層內(nèi)的水分和蒸汽排除，防止保溫層吸水降低保溫效果，保溫材料需滿足吸水率低。

2.2.2 高反射率飾面技術(shù)（冷屋頂）

節(jié)能降溫涂料可避免太陽(yáng)光的熱量在物體表面累積升溫并自動(dòng)輻射熱量散熱降溫，有效降低物體表面溫度。其中高反射顏填料可反射太陽(yáng)光中95%的可見(jiàn)光和90%的紅外線，總反射率達(dá)89%，遠(yuǎn)高于市場(chǎng)同類產(chǎn)品[4]。

2.2.3 種植屋面

大量硬質(zhì)鋪裝會(huì)引發(fā)環(huán)境問(wèn)題。種植屋面，夏季可作為隔熱層，冬季起到保溫層的作用，均在一定程度上減少建筑能耗。

種植屋面分為覆土栽培屋面和無(wú)土栽培屋面。覆土種植屋面是在屋頂上鋪100mm左右厚的覆土，其上種植綠化植物，因此會(huì)增加屋頂結(jié)構(gòu)荷載，造價(jià)提升。無(wú)土種植屋面指鋪蓋硅石、營(yíng)養(yǎng)鋸末等材料，具有質(zhì)輕、松散、透水性好的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于保溫隔熱效果，無(wú)土種植屋面要優(yōu)于覆土種植屋面。另外，研究發(fā)現(xiàn)葉片面積較大，基質(zhì)層厚度增加，基質(zhì)層含濕量增加均可增強(qiáng)種植屋面的保溫隔熱性能[5]。

2.2.4 吸濕被動(dòng)蒸發(fā)隔熱屋面

吸濕被動(dòng)式蒸發(fā)隔熱屋面是利用吸潮劑和釋放吸潮濕的空氣，利用液氣相變儲(chǔ)水，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)熱功能，通常采用膨脹珍珠巖作為吸潮劑，具有吸濕性能好，經(jīng)濟(jì)，保溫隔熱能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)[6]。

2.2.5 蓄水屋面

水具有良好的隔熱性，蓄水屋面即在屋面蓄積一定厚度水層來(lái)吸收太陽(yáng)輻射熱，降低屋面及室內(nèi)溫度，屋面水深以20cm為宜，屋面坡度不宜超過(guò)5%。蓄水屋面可有效降低2℃～5℃。具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)為夜間難散熱，屋面荷載增加，增大屋面滲漏可能性，水質(zhì)易惡化[7]。

2.2.6 架空隔熱屋面

架空屋面即在屋面防水層上采用薄型制品架設(shè)一定高度的空間，起到隔熱作用。薄型制品一般采用鋼筋混凝土薄板，支設(shè)方法一般采用半塊黏土磚砌磚墩，適宜于通風(fēng)較好的平屋頂，不宜在寒冷地區(qū)采用。

3 節(jié)能外窗技術(shù)

外窗能源消耗占據(jù)建筑的1/5。外窗保溫隔熱效果受當(dāng)?shù)貧夂?、窗墻比、窗框及玻璃材料選擇的影響[8]。

3.1 外窗節(jié)能方式

3.1.1 玻璃材料的改善

（1）改變玻璃材質(zhì)：玻璃中加入化學(xué)元素改變其顏色，可削弱部分陽(yáng)光熱量，適用于光照強(qiáng)氣候炎熱地區(qū)。

（2）玻璃表面鍍膜：應(yīng)用最多的是熱反射玻璃和低輻射玻璃。熱反射鍍膜玻璃，可有效降低玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)，反射率高，熱反射玻璃在幕墻上應(yīng)用廣泛；低輻射鍍膜（Low-E玻璃），采光性能好，熱加工及化學(xué)性能穩(wěn)定，具有成本低、生產(chǎn)效率高的優(yōu)勢(shì)。

（3）高性能中空玻璃：由兩層或多層普通玻璃構(gòu)成，中間填入干燥空氣或惰性氣體，四周用高氣密性粘結(jié)劑密封?？梢詳r截太陽(yáng)輻射到室內(nèi)的部分能量，避免引起目眩，節(jié)能效果優(yōu)良。

（4）真空玻璃：保溫隔熱。同時(shí)，可有效減少空調(diào)電耗，減少溫室氣體排放，防止結(jié)露，有效隔聲降噪，并且應(yīng)用不受海拔限制。

3.1.2 窗框材料的選擇

（1）鋁合金窗框：應(yīng)用廣泛，具有輕便、加工性能良好、耐用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。由于鋁合金熱導(dǎo)性好，寒冷地區(qū)鋁合金窗框快速傳遞低溫，與熱空氣凝結(jié)成水，可采用斷熱型材解決此問(wèn)題。

（2）復(fù)合材料窗框：保溫隔熱性能優(yōu)良、耐腐蝕、強(qiáng)度高。一般面材采用金屬合金，基材為塑料，內(nèi)框?yàn)閷?shí)木。

（3）木制窗框：保溫隔熱性能十分優(yōu)良，用藥水浸泡、表面刷防受潮物質(zhì)方式解決其易腐蝕、蟲(chóng)蛀的問(wèn)題。

3.1.3 加設(shè)遮陽(yáng)設(shè)施

遮陽(yáng)系數(shù)為影響外圍結(jié)構(gòu)保溫隔熱性的最大因素，建筑遮陽(yáng)可以改善室內(nèi)光熱環(huán)境質(zhì)量，降低空調(diào)能耗。遮陽(yáng)組件材料種類較多，包括混凝土、木材、金屬材料等多種材料。遮陽(yáng)技術(shù)有雙層立面，智能玻璃幕墻，自動(dòng)遮陽(yáng)組件等[9]。

3.1.4 窗戶開(kāi)啟方式選擇

（1）推拉式：采光性能好，通風(fēng)性能不足，密封性差，保溫隔熱性能一般。

（2）平開(kāi)式：通風(fēng)性采光性密封性良好，內(nèi)開(kāi)清潔方便占用空間，外開(kāi)相反。

（3）上懸式：保溫隔熱效果最佳，通風(fēng)性一般，打開(kāi)尺度小。

就節(jié)能效果而言平開(kāi)窗和固定窗都屬于節(jié)能建筑外窗的范圍，固定窗的保溫效果要優(yōu)于平開(kāi)窗。新型外窗結(jié)合推拉和平開(kāi)兩種方式，效果最佳。

3.1.5 合理設(shè)計(jì)窗墻比

在滿足通風(fēng)和光照的前提下，窗墻比越小保溫隔熱的效果越好，節(jié)能效果越佳。控制窗墻比設(shè)置保溫窗簾和窗板更為有效。窗墻比和應(yīng)根據(jù)規(guī)范并結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整[10]。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑節(jié)能是綠色建筑的基礎(chǔ)，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，要根據(jù)用戶需求，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱卣?、?jīng)濟(jì)現(xiàn)狀、文化傳統(tǒng)，充分利用可再生資源、新興材料、新興構(gòu)造方式、新興施工建造技術(shù)以及合理的設(shè)計(jì)手法，構(gòu)筑宜人的室內(nèi)環(huán)境與和諧的室外環(huán)境，盡量把能耗、污染實(shí)現(xiàn)最小化。