建筑節(jié)能工程設計中新材料與工藝的應用

（武漢船舶職業(yè)技術學院，湖北 武漢 430050）

0 引言

近些年，在國家政策正確引導及社會經濟快速發(fā)展的大背景下，我國建筑行業(yè)實現了蓬勃發(fā)展，人們對建筑工程提出的要求更多樣化、綜合化，此時建筑設計單位應持續(xù)提升自身的專業(yè)水平，確保工程設計質量持續(xù)提升直至符合相關標準，獲得較高的收益，實現長效發(fā)展的宏偉目標。建筑設計單位要確立與時俱進的發(fā)展觀念，積極將建筑節(jié)能理念滲透到設計工作中，結合建筑項目實況，綜合分析氣候條件、技術設備水平、成本以及人力資源配置情況等，科學應用各種新工藝、材料等，力爭設計出高品質的建筑工程產品。

1 解讀建筑節(jié)能理念

縱觀我國建筑行業(yè)發(fā)展歷程，不難發(fā)現建筑項目設計始終將經濟效益放置于首位，將建筑項目經濟效益產出情況看成是衡量行業(yè)發(fā)展情況的標桿，故而千萬百計的提升建筑的經濟價值。伴隨科技創(chuàng)新、時代進步及人們思想觀念的扭轉，建筑行業(yè)的發(fā)展格局有一定改變，發(fā)展目標不單純是提升經濟效益，在項目設計時也考慮了環(huán)境保護、資源節(jié)約等因素，建設與維護優(yōu)質的生態(tài)環(huán)境是當下人們關注的重要內容[1]。在建筑項目設計階段，不管是采用新材料還是新工藝，均要認真貫徹落實國家現行的技術規(guī)定與規(guī)范要求，并組織專家論證其可行性。在正式投用前，也要認真落實前期試驗準備工作，保證其工藝技術指標和本地現實環(huán)境持續(xù)發(fā)展的需求相吻合，為取得較好的施工建設效果奠定基礎。在具體實踐中，還需給予新舊材料之間對接問題一定重視，測評新工藝或材料使用條件的成熟度，保證以新換舊后不會對建筑工程形成負面影響，比如制約功能發(fā)揮、降低居住舒適度等。針對新材料及工藝，一定要始終秉持謹慎態(tài)度推廣應用，最大限度的維護建筑節(jié)能新材料及工藝的客觀性、可執(zhí)行性。

2 工程設計中新材料的應用

2.1 節(jié)能墻體材料

如果建筑墻體的保暖性較強，那么建筑投用階段能量損失量就會較低，取得較好的節(jié)能效果。將節(jié)能墻體材料用于建筑領域中，對建成節(jié)能建筑起到強大的助推作用。墻體保溫一般是通過內、外保溫兩種途徑實現的，外保溫應用較廣泛，取得的效果也較理想。在設計節(jié)能墻體的外保溫性能時，施工方盡量選購那些具有保溫、隔熱、防火多重功能的材料，將其用于墻體施工中，有益于強化墻體自身的熱阻性，削弱建筑外部環(huán)境對內部溫度形成的影響，將墻體保溫的功能發(fā)揮到最大化。

酚醛泡沫是新一代保溫、防火、隔噪建材，是由熱固性酚醛樹脂發(fā)泡制造而成的，有質量輕盈、防火、無毒性、無滴落、使用溫度范圍廣（-196～+200℃）、低溫條件下形體不收縮、隔熱性及抗水性良好等諸多優(yōu)勢，是節(jié)能建筑工程設計的理想新材料之一。因為酚醛有苯環(huán)結構，故而尺寸相對較穩(wěn)定，變化率＜1.0%[2]。

2.2 節(jié)能玻璃幕墻

最近幾年中，人們的經濟收入水平有很大提升，針對建筑物提出的要求不只是局限在遮風擋雨等日?；疽蠓矫嫔?，審美要求有不斷上升趨勢。為更好的滿足人們提出的個性化需求，玻璃幕墻被開發(fā)制造，該種材料應用時通常會配合使用硅酮結構膠，確保密封膠、玻璃及索觸及的配套材料之間有較好的兼容性，取得不但無法取得預期的密封效果、美觀性，還可能誘發(fā)安全問題?，F如今，節(jié)能玻璃幕墻在建筑工程設計領域有較高的頻率，但該種新材料應用時，需考慮到建筑熱能交換的問題。既往有研究發(fā)現，和建筑墻體相比較，門窗或玻璃熱量交換量大概是其的6～8倍。針對那些傳統的墻體結構，其門窗面積普遍較為窄小，即便門窗的整個傳熱比偏大，但其能傳遞的熱量有限。鑒于以上情況，若建筑工程施工階段大范圍采用玻璃幕墻，那么很可能加速建筑物內部的熱量流失過程，室溫跌落速率較快。為應對以上情況，在具體設計中，應參照建筑體實際狀況，嘗試采用一些高端技術與節(jié)能方法，應對既往建筑物能量快速流失的問題。當下，已經研發(fā)出一種叫做“雙層皮”的幕墻結構，其在建筑外窗外部增設了一層玻璃幕墻，通常其的外層是單玻，內層為中空玻璃，兩層間距200mm～600mm[3]。并在各層樓中的外層玻璃上下兩端加設可調控的通風口。這樣，當冬季有太陽光照射時，住戶就可以手動開啟上下兩端的通風口，進而使儲留在兩層玻璃之間被陽光“加熱”的空氣流到室內，降低建筑采暖能耗；而在炎炎夏日，若有陽光照射，則可開啟外層上下兩端的通風口，形成向上流通的氣流，驅散熱空氣，降低內層窗戶外表面溫度，進而間接的降低室內溫度，減少空調系統的負荷量。如果還能將一道可調節(jié)的遮陽百葉增加到雙層幕墻的中部，則其舒適度與節(jié)能效果會進一步提高。

2.3 節(jié)能屋頂新材料

建筑屋頂節(jié)能設計情況也和建筑工程節(jié)能效果密切相關，故而為建成節(jié)能型建筑，提升建筑屋頂的設計水平有很大必要性。建筑屋頂長時間裸露在室外，承受著雨水的侵蝕、陽光的直射與暴曬等，很可能因為氣候條件劇烈改變而影響屋頂的構造，降低其保溫性能，對人們的居住體驗形成不良影響[4]。應加強建筑屋頂結構的保溫節(jié)能的設計，以從較基礎環(huán)節(jié)保障建筑的節(jié)能效果。為提升建筑屋頂的節(jié)能設計水平，應加大新型隔熱面板材料的應用力度，確保屋頂有夏季隔熱、冬天保溫的雙重功能，具體設計時應注意如下幾點：一是把屋頂設計成隔空型、植物型及淺色系等，其均有益于減輕因太陽光輻射造成的損傷，規(guī)避太陽光線直接照射的情況；二是將一些有保溫、隔熱屬性的面板安置于屋頂，，減少熱量的傳輸等。

2.4 節(jié)能門窗材料

對于一座建筑物而言，門窗通常是隔熱、保溫效果較差的部位，故而應提升該處設計的精細化水平。通常情況下，若建筑物內門窗結構面積偏大，那么建筑采暖能耗量也會相應增多，故而應精確測算建筑門窗結構面積，合理控制規(guī)格尺寸。為達成建筑節(jié)能設計的目標，盡量選用密封性優(yōu)良的門窗材料，也要選用環(huán)保材料填充門窗縫隙，其在降低室內能源耗損量方面發(fā)揮一定輔助作用，例如，可以選用泡沫塑料封條提升門窗的氣密性，減少室內溫度流失的情況。結合建筑工程實際狀況，可以開發(fā)設計出一套可調節(jié)的窗簾，規(guī)避夏季強光照射。

2.5 加氣混凝土

硅砂或者粉煤灰是該種建材的常規(guī)構成，以此為基礎上和水泥混合，歷經發(fā)泡、高溫蒸壓、養(yǎng)護等諸多工藝，制造出石灰、石膏或膠結料等。該種材料的優(yōu)勢主要表現在如下幾方面[5]：

一是保溫、隔熱、抗裂及抗?jié)B漏性能較強，以上均是提升建筑節(jié)能效果的重要基礎；

二是建筑施工領域采用該材料，砌塊操作時能源損耗量偏低；

三是和普通混凝土相比較，加氣混凝土的用量較少，有益于壓縮工程造價成本；

四是該種材料的傳熱系數偏低，故而保溫能力更強，減少建筑物溫度的損失量，能較為有效的控制建筑能耗；

五是適用范圍較廣，用于工民建、建筑外墻等諸多領域中均表現出較好效能。

3 新工藝在建筑工程設計中的應用

3.1 節(jié)能工藝

節(jié)能工藝是一種新科技，是建設節(jié)能建筑、促進建筑行業(yè)踐行綠色化發(fā)展路線的重要支撐，將其用于工程設計范疇中，宗旨是將建筑物的能源損耗量降到最低，提升各種資源的利用率[6]。使用該項工藝時，需和建筑實況有機整合，在不影響建筑物功能的基礎上，剖析造成能耗量高的成因，有針對性的改進施工時使用的材料，保證工程建設質量的同時，淋漓盡致的彰顯出綠色環(huán)保的現代化建設理念。在有效控制建筑能耗費用的基礎上，能規(guī)避出現和建材嚴重浪費對等的情況。

可以將太陽能、地熱能工藝技術用于建筑施工中，將傳統電能裝置取而代之，實現了對可再生資源利用最大化的目標，減輕建筑設計對傳統能源的依賴性，能源使用階段表現出綠色、環(huán)保特征，且還能較好的滿足建筑在供電、供熱等方面提出的需求。

3.2 生態(tài)工藝

在建筑工程設計中采用生態(tài)工藝，主要是為維護生態(tài)自然的穩(wěn)定性、人類身心健康及建設兩者和諧統一的關系，在很大程度上也為社會經濟持續(xù)發(fā)展注入能量，還能以建筑物態(tài)為載體呈現出自然和社會之間的差別。生態(tài)工藝的應用形式主要表現在如下幾方面[7]：

一是因為采用隔熱、保溫材料時，會對建筑室內溫度形成不同程度的影響，故而工程設計極端要選用適宜性高、針對性強的材料，加強節(jié)能綠化工藝方法的應用，比如把保溫層安放在防水層上方等，借此方式取得較理想的節(jié)能保溫效果；

二是針對樓房的遮蔽陽光等現實問題設計及處理時，可以依照樓房的現實運用情況科學布設，也可以結合樓房的地理位置，設計相配套的裝備；

三是采用生態(tài)工藝設計階段，應加強自然環(huán)境條件的分析與利用，測評既往工藝技術的節(jié)能效果，有針對性的作出完善與改進，一方面確保其和當下社會整體發(fā)展態(tài)勢相契合，另一方面也確保建筑能源利用的合理性，減少污物的排放量。

3.3 智能化工藝

現如今，智能化已經滲透到社會多個領域中，建筑工程設計也要做到與時俱進，加大對智能化控制技術的應用力度。比如，設計實踐中，照明系統運作階段會耗用大量電能，市面上可供選擇的照明燈具類型、型號繁多，節(jié)能效率有一定差異。為減少建筑照明系統啟用時電能損耗量，設計人員在確保符合成本控制標準的基礎上，盡量選擇節(jié)能性優(yōu)良的智能化燈具，該燈具配置的控制系統歷經智能化升級、改造后，具備聲控功能，可以結合用戶真實的照明需求精確調節(jié)照明強度值。

也可將智能化控制用于建筑的溫控系統內。大部分智能溫控系統被安設在室內多個空間結構內，其能自動感知室內空間的真實溫度，精確測量，系統內設定了室內舒適溫度區(qū)間，若檢測到室溫發(fā)生明顯波動并超出標準值，則就會有相關信號反饋到系統的傳感器內，系統會自行調整室內空調設施，以把室溫調控在合理范疇中[8]。為規(guī)避高溫條件下溫控裝置傳送出預警信號的情況，可以在和設備相距較遠的內墻門旁結構上增設溫度監(jiān)測傳感器，不僅能控制室溫測量情況，還能檢測到空調系統的出口風溫度，結合探測結果精確分析空調的真實制冷效率，改進溫控過程。該種智能化控制技術將人力調控形式取而代之，提升了系統運作過程的安穩(wěn)性，減少建筑運行階段不必要的能耗。

3.4 變頻技術

越來越多的新型電氣設備被用于建筑工程建設領域中，且處于不斷改革完善的狀態(tài)中，變頻設備就是其一。變頻技術的原理是對直流電進行逆變處理，而后結合建筑物的現實運行需求，將其轉換為頻率存在差異的交流電，也能將頻率有區(qū)別的交流電轉換成直流電，在以上過程中，僅有電流的頻率發(fā)生改變，設備內的電能恒定。將該項工藝技術用于建筑電氣設備內，可以采用轉換電流頻率的形式節(jié)約更多電能，這同樣是節(jié)能建筑建設的基礎工藝類型。把多種變頻設備裝設到建筑項目內，能動態(tài)化調控電氣設備的真實功率，結合電機的現實運行需求，提供與之相配套的電源電壓。此外，變頻設備還有過流、過壓保護等功能，以防電氣設備運轉階段發(fā)生空載、負載損耗等問題，實現節(jié)能目標。

5 結束語

在節(jié)能建筑工程設計階段，加強新工藝及材料的使用，能創(chuàng)造出不可預估的實用價值，比如推動社會經濟平穩(wěn)發(fā)展、改善建筑環(huán)境等。本文對節(jié)能工藝、生態(tài)工藝、智能化控制即變頻技術等作出分析，且介紹了幾種實用性較強的新材料，為同行選用提供一定理論支持。相關人員在實踐中也要積極滲透節(jié)能環(huán)保理念，結合建筑實況科學選用新工藝及材料等，最大限度的提升建筑功能的節(jié)能效果，造福人類社會。