淺述外圍護結構的建筑節能技術

周 杭，沈金權

（浙江聯合建工設計研究院有限公司，浙江 紹興 312000）

隨著我國工業化和城市化的高速發展，我們對能源的需求將更加迫切，但我國是一個能源相對短缺的國家，減少能源的消耗成為國家發展的必要條件。在我國，建筑能耗占總能耗的25%左右，居各種能耗首位。我國建筑不僅耗能高，而且能源利用效率很低，建筑節能已是社會發展的必然。建筑節能設計也越來越引起我國廣大建筑工作者的重視。

建筑的外圍護結構是由墻體、屋面、門窗等圍合起來的空間，這一空間熱環境的優劣，取決于室外自然氣候的優劣和圍護結構的保溫隔熱性能的高低。我國現有居住建筑外圍護結構的熱工性能普遍較低，直接影響了室內熱舒適度。提高建筑外圍護結構的熱工性能是建筑節能的最有效手段。因此，改善建筑外圍護結構的熱工性能，是建筑節能的首要問題。

1 墻體節能設計

墻體是建筑外圍護結構的主體，通過墻體散失的熱量約為總耗熱量的22%，因此加強墻體圍護結構的保溫至關重要。外墻節能有外墻外保溫系統、外墻內保溫系統、外墻自保溫系統3類。

1.1 外墻外保溫系統

外墻外保溫系統是將保溫材料置于建筑物外墻的外側，不僅適用于北方冬季需保溫地區的采暖建筑，也適用于南方夏季需隔熱地區的空調建筑。既適用于新建建筑，也適用于既有建筑的節能改造。具有節能效率高、保溫效果明顯、減少溫度應力引起墻體開裂、延長使用壽命、改善居室環境、便于室內裝修和翻新維護等優點，但是施工較為復雜，系統內部存在空腔。目前主要做法有外掛式外保溫、聚苯板與墻體一次澆筑成型、聚苯顆粒料漿做外墻保溫。

1.2 外墻內保溫系統

外墻內保溫就是在外墻的內側使用苯板、保溫砂漿等保溫材料，從而使建筑達到保溫節能的作用。具有不增加建筑面積、不影響外墻面上各類施工、施工受氣候影響小等優點，但是節能效率低，熱橋現象和室內結露掛霜現象嚴重，對減小墻體厚度無幫助。因為減少使用面積，溫度應力引起墻體開裂，無法為建筑物提供有效的保護，對延長建筑物使用壽命無幫助。由于其增加了室內火患，不方便進行室內裝修，不便于翻新與維護保養。由于內保溫在技術上的不合理性，目前比較少做，已逐步被外保溫所替代。

1.3 外墻自保溫系統

外墻自保溫體系可最大限度的實現建筑節能設計標準的預期目標，可實現建筑節能效果達65%以上；一般將保溫材料置于結構內部，因而可保持與建筑物相同的使用壽命；其一般是工廠化生產，現場拼裝，因而可保證建造施工質量；其成本較傳統保溫體系造價低 20%～25%；施工工藝中若將絕熱材料設置在外墻中間，則有利于較好的發揮墻體本身對外界的防護作用，因而對保溫材料強度要求也可相應下降。但目前自保溫體系主要用于填充墻或低層建筑承重墻，其不能用于既有建筑的墻體節能改造，即使用范圍受到一定限制；其與外保溫對比墻體厚度較大，由于新型材料的吸水率和砂漿問題，因而其墻體粉刷層較易出現開裂現象。

2 門窗節能設計

建筑圍護結構熱工性能最薄弱的環節是門窗，室內熱量損失中，約40%是經過門窗損失的。因此改善門窗和提高門窗的節能保溫性能至關重要。

2.1 控制窗墻的比例

窗墻比例系指窗戶面積與窗戶面積加上外墻面積之比。一般來說，窗戶的傳熱系數大于同朝向、同面積的外墻傳熱系數。因此，采暖耗能熱量隨著窗墻比例的增加而增加。在采光通風條件的允許下，控制窗墻比例比設置保溫窗簾和窗板更加有效。

2.2 改善窗戶保溫效果

首先，增加窗玻璃層數，使用雙層或三層窗，利用玻璃之間的密閉空氣間層增大熱絕緣系數，降低窗戶的傳熱系數?？梢源蟠蟾纳拼皯舻谋匦阅?。其次使用真空玻璃，真空玻璃不僅隔音性能優良，而且保溫性能極佳，可以大幅度提高窗戶的保溫性能及建筑節能效果。再次改變窗框材料，窗框部分的保溫效果主要取決于窗框材料的導熱性能。在選擇窗框材料時，盡量選擇導熱系數低、不容易變形和老化的材料。

2.3 減少冷風滲透

在我國住宅中多數門窗，特別是鋼窗的氣密性很差，冬季室外冷空氣通過門窗縫隙進入室內，從而增加了供暖能量的消耗。因此增設密封條是提高門窗氣密性的手段之一。密封條應彈性良好，鑲嵌牢固嚴密，經久耐用，使用方便，價格適中。同時，密封條品種的選擇要與門窗的類型、縫隙的寬度、使用的部位相互匹配。根據門窗的具體情況，分別采用不同的密封條，如橡膠條、塑料條或橡塑結合的密封條。然而，當密封過于嚴實，又與居室的衛生環境（通風換氣）發生矛盾，為使正常的通風換氣問題得到解決，在要求普遍安設密封條的同時，還應開發使用簡便的微量通風器。微量通風器可以設置在窗框內，手動調節它的啟閉程度。

2.4 加強戶門、陽臺門的保溫

以前，我們一般大都采用實心木板或復合板作為戶門和陽臺門，一方面它們的保溫隔熱性能較差，同時不利于安全防火。另一方面，戶門和陽臺門一般與外界接觸，自然界的風霜雨雪對戶門產生很大的負面影響（變形、裂縫、腐爛）。有些地方雖然使用空腹薄板當作戶門，這對改善戶門的保溫隔熱雖然能起到一定的作用，但是戶門的強度性較差，在外界各種力的作用下，空腹薄板戶門容易損壞，而且維修不方便，價錢昂貴。因此，可將空腹薄板置于居室內側，鋁合金置于外側，使兩者相得益彰，這樣不僅達到保溫隔熱的效果，而且又達到安全防護的作用。由于陽臺的形式多種多樣（凸型陽臺、四型陽臺、半凹半凸型陽臺），應根據不同的特點處理好各自的保溫隔熱關系，但是不管陽臺形式怎樣（封閉陽臺除外），它們都有一個共同的特征：在陽臺門的小部件制作鋼材門心板，在上面貼上絕緣材料，上部透明部分采用雙層玻璃，中間應留一定厚度，使之形成空氣層。這樣，其保溫隔熱效果大有改善。

3 屋面節能設計

屋面節能的原理與墻體節能一樣，通過改善屋面層的熱工性能阻止熱量的傳遞。

3.1 選用新型保溫材料

選用熱導率小、重量輕、強度高的新型保溫材料，如選用現噴硬質聚氨酯泡沫塑料，這種新型的保溫材料不僅重量輕，熱導率極小，保溫效果好，施工方便，而且適用于形狀比較復雜的屋面。另外，這種保溫材料是閉孔的材料，不僅吸水率非常小，而且在一定程度上還具有防水的功能。所以在進行屋面保溫工程設計時，在綜合考慮經濟發展水平的情況下，應優先采用熱導率小、重量輕、吸水率低、抗壓強度高的新型保溫材料。

3.2 增加保溫層的厚度

要使建筑物整體達到節能 50%、65%的目標，應根據建筑物耗熱量指標及所選用保溫材料的品種、屋面相關層次的構成以及當地的室外計算溫度，在確保室內溫度的條件下，通過計算增加保溫層的厚度，以降低熱量的損失。

3.3 做好防水層，降低保溫層內的含水率

滲漏水通過防水層進入保溫層，使保溫層內的含水量大為提高，從而降低了保溫效果。所以要降低熱量損耗就必須做好屋面防水層，以確保保溫層的含水率相當于當地自然風干狀態下的平衡含水率。

3.4 采用吸水率低的保溫材料

既然保溫層所用材料的熱導率與其含水率的大小有密切關系，而一些保溫材料，如水泥膨脹珍珠巖、加氣混凝土板等保溫材料，由于吸水率很高，容易使保溫層的熱導率增大。故在進行屋面保溫工程設計時，宜選用一些吸水率低的保溫材料，如瀝青膨脹珍珠巖、聚苯乙烯板等。

3.5 設置排汽屋面

設置排汽屋面的目的就是要將保溫層內的水分逐步排入大氣中，以降低保溫層的含水率，使保溫層能達到當地自然風干狀態下的平衡含水率，從而減少屋面部分的熱量損耗，確保保溫效果。

3.6 采用生態型的節能屋面

利用屋頂植草栽花，甚至種植灌木或蔬菜，使屋頂上形成植被，成為屋頂花園，起到了良好的隔熱保溫作用。種植屋面又分為覆土種植屋面和無土種植屋面兩種，覆土種植屋面是在屋頂上覆蓋種植土壤，厚度200 mm左右，有顯著的隔熱保溫效果。無土種植屋面是用水渣、蛭石等代替土壤作為種植層，不僅減輕了屋面荷載，而且還大大提高了屋面的隔熱保溫效果，降低了能源的消耗。

4 結束語

建筑節能工作是一項大而廣、內涵豐富、情況復雜的巨大工程，是實現建筑領域可持續發展的必由之路。據有關文獻報道，外圍護結構散出的熱量占建筑能耗量的70%以上， 因此必須踏踏實實做好外圍護節能工作每一個環節，為我國建設節約型社會，實現可持續發展戰略做出應有的貢獻。