探討建筑外圍結構節能設計

摘要：在當今節能環保理念植入建筑業并迅速發展的大環境下，建筑節能設計越來越受到人們的關注，其中建筑外圍結構節能設計是人們研究的最主要問題之一。本文指出了建筑外圍結構節能的意義，簡述了外圍結構節能設計原理，分析了建筑外圍結構中外墻保溫與節能、屋面結構節能、透光型圍護結構節能、樓地面的保溫節能技術，以期和業內人士交流探討。

關鍵詞：建筑 外圍結構 節能設計

一、建筑外圍結構節能的意義

目前，人口膨脹、地球變暖、環境污染等問題對能源形成嚴峻的挑戰，能源節約越來越受到人們的重視。隨著我國建筑業迅猛的發展、建筑能耗的不斷增加，建筑節能已經成為社會可持續發展的必然選擇。在整個建筑結構中，建筑的外圍結構損耗的熱能所占比重是最大的，進行建筑外圍結構節能設計是非常必要的。總之，進行良好的外圍結構節能設計的意義，從小的方面講，能夠降低能源浪費、減少污染，極大地改善人們生活和居住環境，從大的方面講，協調居住環境和能源之間的平衡，對促進社會的可持續發展具有非常深遠的現實意義。

二、建筑外圍結構節能設計原理

建筑外圍結構的傳熱過程為室外綜合溫度作用下的非穩態傳熱，是由室外氣象參數決定建筑室內熱環境。建筑外圍護結構是由外墻、屋面、透光型圍護結構、和地面等部位組成的，在這些結構所構成的空間中，其室內熱環境的好壞直接受到室外圍護結構和自然氣候的保溫性的影響。保溫隔熱是影響節能效果的最重要因素，如果建筑外圍結構保溫性能不高，建筑耗能量就會不合理。改善建筑熱環境，減少其對圍護結構的影響，是進行圍護結構節能設計遵循的主要原理。外圍結構的保溫性能是指外圍結構體系在冬季阻止室內向室外傳熱，在夏季空調開啟時阻止冷量外傳，進而保持適當溫度的能力，它的好壞直接影響采暖、制冷設備的運行能耗以及人體舒適度。

三、建筑外圍結構節能設計方法

（一）外墻保溫與節能技術

外墻保溫可分為外墻內保溫和外墻外保溫兩種，這兩種技術并不存在絕對優劣，各有各的優缺點，都是節能技術中比較常用的種類。下面進行簡單介紹。

1.外墻內保溫技術

墻體內保溫就是指將保溫材料用在外墻的內側，保溫材料主要有聚合物砂漿類板材、增強石膏類、內抹膠粉聚苯顆粒保溫漿料、聚苯板等，此種技術優點是相對來說較為成熟，成本費用較低，并且外飾面受氣候影響小、自由度大。缺點是占據較大的室內空間、損壞后便于二次裝修、熱能損失相對較大。

2.外墻外保溫技術

外墻外保溫就是指保溫材料用于外墻的外側，保溫材料主要以聚苯板和擠塑板為主，因為此兩種材料導熱系數小且密度較大。此種技術優點是保溫隔熱性能好、室內占用非常小、不影響室內的裝潢修飾且能夠較好地保護建筑的主體結構總體來說具有的經濟效益比較高，所以此種技術在建筑行業中比較常見。缺點是施工技術要求高、造價費用高。

（二）屋面結構節能設計

屋面結構節能設計要遵循兩個原則，第一，保溫層的保溫材料不宜采用導熱系數高、容重大的，否則屋面的厚度和重量都會過大；第二，保溫層的保溫材料不宜具有較大的吸水率，否則在進行保溫作業時，有可能由于保溫層吸收大量水分，降低保溫性能。常見的建筑屋面節能措施有以下幾種：

1. 倒置式屋面

倒置式屋面是指和傳統屋面結構相反，將保溫層和防水層對調，前者置于后者紙上的措施。和傳統屋面結構相比，這種方法操作簡單、施工條件要求低、抗老化性強及對屋頂負荷較小。

2. 蓄水屋面

蓄水屋面是指儲有一層水的屋面。因為水容易揮發且揮發時需要吸熱，所以能夠對屋頂有降溫作用，蓄水屋面可以在夏季使房間內部保持涼爽的溫度并且降低太陽輻射。但是此種技術施工質量要求比較高，尤其是防水性能，因為防水性能如果不好，房屋會出現滲漏問題，那么在進行蓄水屋面施工時，要采用剛性防水屋面。另外，由于屋頂對水的深度有一定的要求，水深了，屋頂承受負荷較大，水淺了，隔熱效果達不到，所以要采用合適的供水設備及設計合理的水深。

3. 屋面綠化

屋面綠化是指在屋面種植綠色植物，起到凈化環境、節約能源的作用。尤其是在大城市，屋面綠化是一項非常有效和使用的節能技術，因為大城市相對來說綠化面積較小、空氣質量差，在房屋種植綠色植被不但節省空間，還能夠起到改善空氣質量的作用。而且當屋頂土的厚度達到一定數值時，會極大地降低傳熱系數，能夠減少城市在夏天使用空調幾率，減少污染物排放、提高空氣質量的同時還能夠從根本上節約能源。此種技術需要注意一點就是屋頂防水保護措施要做好，通過在屋頂防水層上加一層厚度在2厘米左右的火山灰硅酸鹽水泥砂漿能夠有效地解決

（三）透光型圍護結構節能設計

透光型圍護結構能夠保證充足的光照、視野和通風，常見的透光維護構件有各種玻璃門窗、幕墻等。隨著建筑形式的不斷創新和樣式的現代化，在建筑外立面等應用外墻玻璃幕等透光型維護結構的現象越來越多。受到透明圍護結構又輕又薄缺陷的限制，通過玻璃門窗造成的能耗竟然高達占據建筑總能耗的40% 左右，是外圍結構節能設計的難點之一。設計時應該注意以下兩點：

1.玻璃要具有較高的保溫性能

在外圍結構中大面積使用玻璃裝置時，普通的3毫米厚的透明玻璃無法具備良好的保溫性能，所以在玻璃選取上要注意采用保溫性能較高的新型玻璃，比如現在很多建筑外窗采用中空玻璃，節能效果良好，如果在采用中空玻璃的基礎上再往其內部充惰性氣體，保溫節能效果就更佳，常用的惰性氣體有氙氣、氬氣、和氪氣，它們具有保溫優勢的原理是因為它們不活潑、性能穩定并且比空氣導熱小。其中，氬氣在呼吸的空氣中含量最為多，在1%作用，作用應用起來最經濟實惠。另外，“Low-E”鍍膜中空玻璃的太陽能透射能力較好，在鍍膜作用下，“ Low-E”玻璃反射的熱量回到室內，窗玻璃附近的溫度較高，人在附近也不會有太大的不適感。而由于其能夠使建筑室內溫度相對較高，冬季室內不會結霜，帶給人很大的舒適感。此類玻璃還能夠大量阻止紫外線，對室內物品起到很好的保護作用。

2.窗戶型材要具有較低的熱導率和較好的密閉性

由于塑窗主要含量聚氯乙烯的導熱系數僅為鋼材的1/357，鋁材的1/ 1250。單玻塑窗的隔熱能力比單玻鋁窗高40%，雙玻高50%。且塑窗框扇結合采用搭接和嵌接結構，接合處有彈性密封條，具有較強的密閉性，不僅具有較強的節能能力，防水、防塵能力也比較突出。新型的斷熱型鋁合金窗， 窗、框側斷面為三腔雙密封結構，里外腔由鋁材構成，中間腔由聚酰胺隔板斷熱材料組成， 具有良好的受力、隔熱、隔音、防塵、減震性能，具有良好的密閉性，節能效果極佳。

（四）樓地面的保溫節能技術

1.層間樓板的保溫節能技術

有兩種保溫措施，一種是將保溫層直接設置在樓板的表面或者底面，另一種是采取鋪設實鋪木地板。對于不同地板保溫層應該選用不同材料，在樓板上時，適合選用強度符合地面要求的保溫砂漿材料或硬質擠塑聚苯板、泡沫玻璃保溫板等板材；在樓板底面時，適合選用強度較高的保溫砂漿抹灰材料的保溫層。

2.底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板的保溫節能技術

此種地方比較適合使用外保溫方式，保溫層材料適合用擠塑聚苯板、泡沫玻璃等，還要注意為避免開裂宜采用聚合物沙漿網格布拉接。

參考文獻

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