低碳節(jié)能裝配式建筑技術(shù)研究

何大謀

（西安曲江華清文教有限公司，陜西 西安 710000）

經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展需要環(huán)境友好型的發(fā)展模式，裝配式建筑作為一種新型的建筑建造形式，在環(huán)境保護(hù)、低碳節(jié)能方面有顯著優(yōu)勢，更符合當(dāng)下建筑業(yè)發(fā)展的需要。在裝配式建筑中引入低碳節(jié)能概念，尤其是新型材料的引入，一方面在生產(chǎn)過程中減少自然資源的消耗和廢棄物的產(chǎn)生，另一方面新型建材在建筑物使用過程中隔熱和保溫更佳，通過兩方面的綜合效果達(dá)到了節(jié)能目標(biāo)[1]。

1 裝配式建筑的主要結(jié)構(gòu)類型特征

1.1 裝配式建筑的應(yīng)用場景

裝配式建筑應(yīng)用可以在加工和建造過程中減少污染排放，因工廠統(tǒng)一定型加工的模式，因此建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)場作業(yè)較少，現(xiàn)場施工作業(yè)等相對較短，不僅可以縮短施工工期，還能一定程度上減少施工現(xiàn)場建筑污染物和建筑垃圾的排放[2]。

在應(yīng)用裝配式技術(shù)建造過程中，通過大量使用綠色環(huán)保建材，能夠有效降低環(huán)境污染，發(fā)揮其優(yōu)良的節(jié)能性能，幫助建筑物實現(xiàn)低碳節(jié)能。

1.2 裝配式建筑各階段低碳節(jié)能的應(yīng)用

在項目實施的各個階段，裝配式建筑在低碳環(huán)保節(jié)能方面的應(yīng)用表現(xiàn)主要體現(xiàn)在以下幾個部分：

（1）在項目設(shè)計初期，針對建筑物的節(jié)能目標(biāo)便已經(jīng)確定，通過確定節(jié)能的技術(shù)參數(shù)要求，比如建筑體型系數(shù)等，還通過選擇合理的保溫隔熱設(shè)計外墻構(gòu)造，門窗選型等，通過諸多參數(shù)來確定建筑物的整體耗能情況，通過工廠的裝配式生產(chǎn)加工，實現(xiàn)了資源有效利用并降低整體能耗。

（2）在建設(shè)項目實施階段，通過現(xiàn)場組裝工廠加工好的構(gòu)件，現(xiàn)場作業(yè)流程已大大簡化，各個施工細(xì)節(jié)更便于控制，同時針對建筑地域的不同，采用不同的隔熱保溫墻體材料，進(jìn)一步控制了建筑材料對環(huán)境能源的消耗和浪費等。

（3）在項目建設(shè)管理方面，由于裝配式建筑的靈活性遠(yuǎn)比傳統(tǒng)建筑要好，項目管理過程中更便于進(jìn)行施工規(guī)劃，通過準(zhǔn)確的施工計劃和靈活的施工方案，更有利于施工管理控制，管理效率的提高對于環(huán)境更友好，產(chǎn)生更少的環(huán)境污染物等。

通過不斷提升建筑技術(shù)和建筑管理水平，根本目標(biāo)就是貫徹人與自然和諧相處，貫徹綠色環(huán)保發(fā)展理念，促進(jìn)建筑行業(yè)向精細(xì)化低碳節(jié)能方向的發(fā)展，提升整體的人居環(huán)境和水平[3]。

2 低碳節(jié)能在建筑施工中的重要意義

低碳主要是用更少溫室氣體的排放來帶來更多的經(jīng)濟社會效益，在建筑項目實施過程中就是在建筑材料的生產(chǎn)加工過程中、施工過程中減少不可再生能源的使用，通過更加先進(jìn)的建造技術(shù)來降低碳排放，當(dāng)今社會低碳節(jié)能已經(jīng)成為社會發(fā)展的主要目標(biāo)，我國的建筑業(yè)也朝著低碳節(jié)能方向發(fā)展[4]。

2.1 低碳節(jié)能建筑的實現(xiàn)途徑

在應(yīng)用效益方面，低碳節(jié)能的應(yīng)用主要包括資源有效利用、環(huán)境保護(hù)實施、施工過程管理三個方面，通過每個方面細(xì)化落實相應(yīng)指標(biāo)，來幫助實現(xiàn)資源的可再生回收、資源利用效率的提高、強化施工過程中的管理等。低碳節(jié)能施工的三大主要效益如圖1所示。

圖1 低碳節(jié)能施工的三大主要效益

同時，實現(xiàn)過程中要形成一個完善的評價體系和流程，對資源節(jié)約情況、綠色施工情況等進(jìn)行綜合評價，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，實現(xiàn)低碳節(jié)能的目標(biāo)。

2.2 低碳節(jié)能建筑材料的應(yīng)用優(yōu)勢

低碳節(jié)能墻體建筑材料的應(yīng)用優(yōu)勢：

（1）更有效地節(jié)約自然資源，降低環(huán)境污染，相比普通的墻體材料采用黏土等燒制，需要消耗大量的土地資源，新型材料使用工業(yè)廢棄物加工制成，不僅減少固體廢棄物污染還節(jié)約土地。

（2）更短的建設(shè)周期，新型墻體材料主要包括砌塊、板材等，施工過程中方便砌筑，且其體積較大、重量較輕，更快的施工速度和更短的施工周期，同時減少了磚縫砂漿用量。表1為新型材料規(guī)格參數(shù)和導(dǎo)熱性能參數(shù)。

表1 新型材料規(guī)格參數(shù)和導(dǎo)熱性能參數(shù)

建筑墻體新型建材的應(yīng)用，可大大增強其隔熱性能，新型保溫砌體材料因加入了復(fù)合材料，其有更高的熱傳導(dǎo)效率，與傳統(tǒng)建筑材料相比，新型墻體建材有更小的溫度波動空間，更符合低碳節(jié)能的需求。隨著建筑行業(yè)的高速發(fā)展，建筑材料的創(chuàng)新應(yīng)用不斷提高，通過針對保溫材料配合比、制作流程、以及產(chǎn)品應(yīng)用推廣方面的不斷增強，對墻體保溫技術(shù)和產(chǎn)品提升了一個新臺階，也必將提升整個工程建設(shè)的水平[5]。

建筑屋面低碳節(jié)能，屋面不僅保證建筑防排水功能的需要，更是隔熱保溫的重要構(gòu)件，屋面的節(jié)能應(yīng)用方式比較多，新型建筑材料如聚苯板、發(fā)泡板等，還比如鋼筋混凝土屋頂中的金屬復(fù)合板，不僅有很強的保溫防水性能，還具有輕質(zhì)高強、工業(yè)化安裝生產(chǎn)等優(yōu)點。

為保證屋面結(jié)構(gòu)和保溫性能，屋面設(shè)計主要采取從外到內(nèi)為彩鋼保溫板、植物板材、防水保溫材料、防水布、鋼結(jié)構(gòu)、反光膜等構(gòu)成，內(nèi)側(cè)的反光膜可以增強屋內(nèi)亮度，采取輕質(zhì)高強的材料可以保證屋蓋重量較輕，既保證了保溫性能，又滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。

門窗作為結(jié)構(gòu)墻面的主要組成部分，其通風(fēng)性好，但是散熱能力也比較強，一方面是通過窗體自身的散熱作用，另一方面是透過縫隙散熱，因此采取技術(shù)更先進(jìn)的門窗材料是低碳節(jié)能應(yīng)用關(guān)注的重點?，F(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)一般采用雙層玻璃塑鋼窗和真空窗，其低碳節(jié)能效果顯著。例如：對于簡單的單層門窗其空氣層100到140厚，傳熱系數(shù)約2.0W/m2·K，單框雙層厚度達(dá)到16mm，傳熱系數(shù)達(dá)到2.62.0W/m2·K。因此，選取合適的門窗結(jié)構(gòu)是保障保溫節(jié)能效果的基礎(chǔ)。

低碳節(jié)能的實現(xiàn)離不開建筑材料和構(gòu)配件的應(yīng)用，在裝配式建筑應(yīng)用過程中，首先通過專項的節(jié)能設(shè)計來保證預(yù)制構(gòu)配件符合節(jié)能環(huán)保的要求?，F(xiàn)場組裝加工過程中重點處理好構(gòu)件連接和空隙，在裝配式建筑施工過程中針對建筑結(jié)構(gòu)用外墻保溫、屋頂結(jié)構(gòu)、門窗等節(jié)能性能也要重點關(guān)注，選擇新型建筑材料和構(gòu)配件，低碳綠色環(huán)保配件的應(yīng)用一方面減少了其加工過程中的能源消耗和環(huán)境污染，另一方面給建筑結(jié)構(gòu)帶來了長期節(jié)能降耗的環(huán)境優(yōu)勢。裝配式結(jié)構(gòu)實施過程中，根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境情況進(jìn)行綜合選擇并應(yīng)用，也與國家大力提倡綠色環(huán)保節(jié)能理念相匹配[6]。

3 低碳節(jié)能技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用案例分析

3.1 工程概況

新建裝配式商品房住宅項目，項目位于西安市未央?yún)^(qū)，規(guī)劃建設(shè)9棟小高層建筑，每棟建筑設(shè)置16層，層高均為3m，采用剪力墻結(jié)構(gòu)，其中1～3棟為裝配式住宅，建筑高度45.8m，基礎(chǔ)采用樁筏基礎(chǔ)，設(shè)置地下2層地下車庫。

裝配式建筑住宅根據(jù)設(shè)計圖紙先進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拆分工作，并深化設(shè)計每個構(gòu)件，制定專項的設(shè)計方案和吊裝運輸方案，運抵現(xiàn)場進(jìn)行安裝工作。

3.2 低碳節(jié)能的應(yīng)用分析

在施工過程中為保障低碳節(jié)能的目標(biāo)實現(xiàn)，要在施工過程中掌控資源消耗量，重點針對構(gòu)配件加工過程中能源消耗和廢棄物再利用，以及構(gòu)配件設(shè)計是否符合低碳節(jié)能的設(shè)計理念。綠色施工的低碳節(jié)能應(yīng)用可以從以下幾個方面來展示：

（1）鋼材、混凝土、周轉(zhuǎn)性建材以就近使用，降低運輸過程中的損耗和資源浪費為原則。

（2）預(yù)制構(gòu)配件加工過程中采用周轉(zhuǎn)可重復(fù)利用模板等工具，大大降低一次性模板等使用產(chǎn)生的資源浪費，大大提升經(jīng)濟性指標(biāo)。

（3）構(gòu)配件的運輸過程，充分利用更加先進(jìn)的運輸車輛和運輸支架，大幅度降低在構(gòu)配件運輸過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染和較大能源消耗[7]。

（4）施工過程中要針對場地進(jìn)行綜合考慮布置、做到現(xiàn)場堆放有序、且需要綜合考慮周圍建筑和管線等影響，便于施工取用和減少場內(nèi)二次倒運引起的能源消耗。

（5）通過施工過程中信息化管理臺賬，及時跟進(jìn)材料使用情況，做到隨用隨進(jìn)的節(jié)約化管理。

裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工過程的低碳節(jié)能應(yīng)用能有效提高工程建設(shè)項目的綠色節(jié)能水平，是低碳節(jié)能實現(xiàn)目標(biāo)的重要內(nèi)容。

在建筑設(shè)計及后續(xù)使用過程中的低碳節(jié)能主要采取以下幾個方面：

（1）采用外側(cè)掛設(shè)裝配式混凝土掛板，并在對應(yīng)內(nèi)側(cè)部位安設(shè)XPS板，共同作用保障墻體保溫隔熱性能，降低建筑結(jié)構(gòu)能耗[8]。

（2）采用更加節(jié)能的門窗幕墻配件，玻璃幕墻一般是采用玻璃和合金之間進(jìn)行熱量傳遞，因此在進(jìn)行幕墻設(shè)計過程中需要考慮材料的選型和專項的保溫隔熱設(shè)計參數(shù)。通過實踐表明，幕墻節(jié)能材料中有熱反射、低輻射鍍膜玻璃、中空玻璃等應(yīng)用比較廣泛。通過兩層以上的玻璃組合，并通過橡膠層形成封閉空間，以這樣的構(gòu)造模式有效實現(xiàn)了隔熱保溫的效果。如果玻璃中空采用惰性氣體時，還能進(jìn)一步提升低碳節(jié)能效果[9]。

（3）填充墻體采用混凝土空心砌塊作為主要形式，可采用EPS板的外保溫設(shè)計，從內(nèi)側(cè)至外側(cè)可以采用1裝飾面層、2玻纖布、3EPS板、4膠黏劑、5砂漿找平、6砌塊、7混合砂漿、8反光膜的構(gòu)成模式，設(shè)計圖如圖2所示。

圖2 新型保溫墻體設(shè)計簡圖

針對裝配式建筑低碳節(jié)能設(shè)計方面，突破傳統(tǒng)建筑形式，使用新型可再生節(jié)能環(huán)保材料和施工工藝。從施工過程到應(yīng)用中隔熱保溫功能的實現(xiàn)，最大限度降低能耗使用和環(huán)境污染，提升環(huán)境友好型裝配式建筑質(zhì)量和居住舒適度。

4 結(jié)語

本文針對裝配式建筑在低碳節(jié)能方面的應(yīng)用研究，從裝配式建筑的實施過程和應(yīng)用場景進(jìn)行綜合說明，通過住宅案例展示表明：

相比傳統(tǒng)建筑來說，裝配式建筑在設(shè)計施工過程中更能體現(xiàn)綠色環(huán)保建設(shè)的需要，采用工業(yè)廢棄物等可回收材料制作的砌體和墻體材料，具有減少環(huán)境污染、降低生產(chǎn)成本、提升耐火和隔熱保溫性能等一系列優(yōu)點，符合新型城市建設(shè)的需要。

在建筑應(yīng)用過程中采用一系列新的建筑材料和工藝，比如新型隔熱保溫門窗等，能有效減少建筑物在門窗洞口處產(chǎn)生的能量損失和消耗。提升了人居環(huán)境，滿足日常生產(chǎn)生活的需要，具有很大的經(jīng)濟和社會效益。

低碳節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑中去，利于建筑結(jié)構(gòu)類型適應(yīng)環(huán)境變化的需要，達(dá)到建筑和環(huán)境相融合，不僅符合當(dāng)下建筑生產(chǎn)的相關(guān)規(guī)定要求，更是針對減少碳排放，提升整體自然環(huán)境的良好舉措。