建筑圍護結構節能設計探議

摘 要：為了達到建筑的節能建設目的，需要重視建筑圍護結構設計規劃，從屋面、門窗、外墻三個層面進行精心設計，在結構設計中融入節能思想，節約能源，從長遠的角度考慮，促進資源的可持續利用，社會的可持續發展。

關鍵詞：建筑；圍護結構；節能設計

隨著全球氣候的急劇變化，能源與環境問題已經越來越成為人們關注的焦點，發展節能建筑，能有效緩解世界能源的壓力。建筑行業的節能設計可體現在建筑設計的各個層面，從建筑圍護結構設計的角度來看，可在門窗、外墻、屋頂三個層面采用有效的設計辦法，降低能耗。例如在我國北方地區，注重墻體的保溫設計，從而降低冬季的供熱消耗，節約能源，促進可持續發展。建筑結構節能設計的一個關鍵點是要了解建筑體形系數，這一系數表示建筑物與室外大氣的大氣表面積與所包圍體積的比值，設計時注重圍護結構在建筑物體系中所占的比例，尋求有效的圍護結構設計辦法。

1 屋面節能設計

作為建筑圍護結構的主要部件，屋面是房屋最上部的結構，能接受大量的太陽輻射，與外界進行能量交換。

1.1 通風隔熱屋面設計

在夏熱冬冷的地區，通風隔熱屋頂被廣泛使用，這種屋頂帶有通風、封閉的空氣間層結構，能夠提升屋蓋的隔熱功效。實驗證明，在炎熱的重慶夏季，測試兩組不同隔熱結構的建筑，一組實驗針對通風屋面，一組實驗針對石砌屋面，通風屋面的表面平均溫度和最高溫度分別為34.1℃和36.0℃，而石砌屋面的平均溫度與表面溫度則分別為35.1℃和37.3℃。這樣明確的溫度對比發現，通風屋頂具有更好的隔熱與散熱的效果。

1.2 種植屋面設計

我國華南地區普遍采用種植屋面，利用屋頂植花種草，這種生態型的節能屋面，具有良好的隔熱保溫的效果，在我國的四川、湖南、廣西等地都較為廣泛的采用。植被屋頂可以分為無土種植與覆土種植兩種形式，覆土種植在屋頂上覆蓋厚土壤，在厚土壤上種植花草，這種方式比具有通風間層的屋頂效果更好，但是增加了屋頂的自重。而無土種植的自重較輕，具有防水滲漏的特點，利用木屑、水渣替代土壤，這種無土種植屋頂的隔熱效果，與植被覆蓋密度、培植基質的厚度相關。草被屋面可以粗放管理，草的耐氣候能力與生長能力都比較強，這樣的植被屋頂不僅可以增加屋面的美觀程度，還可以改善建筑的熱環境，創造良好的空氣質量。

2 門窗節能設計

門窗節能設計通常是保溫、節能設計中的薄弱環節，門窗節能設計需要從兩個層面考慮，一是提升門窗保溫隔熱的性能，二是增強門窗采光、通風、美觀的性能。

2.1 提升窗戶保溫性能的節能措施

采用多層玻璃窗的形式能提升窗戶保溫性能，利用空氣的導熱系數低于玻璃導熱系數這一特點，在玻璃間增添一定厚度的空氣間層，發揮空氣間層的作用，保持室內溫度。為了更好地利用空氣間層的作用，需要減少空氣間層與外部空氣的對流換熱，保持空氣間層的封閉狀態。在選用窗框材料時，一定要選擇隔熱性能好的材料，塑鋼門窗隨著不斷的推廣使用，已經成為一種比較成熟的建筑材料，塑鋼門窗的使用，不僅改善了室內的聲環境，也改變了室內的熱環境，該材料的使用在節約能耗上發揮了重大的作用。玻璃鋼窗也是一種比較綠色環保的節能建筑材料，且尺寸穩定、不易變形，加之于中空玻璃相結合，據有良好的隔熱保溫效果。

2.2 窗戶遮陽

夏季，太陽輻射較強，如果進入室內的溫度過高，則會增加空調的負荷，隨著全球氣候的變暖，窗戶夏季的遮陽效果的好壞已越來越成為工程建設的重點。為了遮陽，可以采用遮陽板，遮陽板可以分為活動與固定的兩種，因寒冷地區夏季陽光多來自西面，因此設置為固定的遮陽板。為了達到窗戶這樣的目的，可在普通玻璃上粘貼節能薄膜作為一種鑲嵌材料，達到遮陽的目的，這種遮陽玻璃不僅價格較低，而且比較美觀，適用范圍廣，抵擋輻射的功效強。

3 墻體節能設計

外墻的節能功效主要體現在增加外墻的隔熱性能，減少冬季的熱能損耗，降低空調能耗。當前外墻設計，主要有兩種形式，一種是承重墻與單一保溫材料相結合，另一種是保溫層與承重墻復合的保溫墻體。自保溫外墻是由單一材質制成具有保溫隔熱功效的材料砌筑而成的，自保溫外墻一般用到的材料為礦渣混凝土、加氣混凝土、粉煤灰保溫砌塊等，這種利用墻體的材料實現整個建筑結構的保溫功效，需要墻體自重很重，否則難以達到較強的保溫效果。而在我國的北方地區，由于冬季的時候室內外的溫差比較大，采用單一保溫材質很難實現保溫效果，需要增加使用外墻內保溫的方式，來滿足室內熱環境的要求。綜合內保溫與外保溫技術，外保溫墻面具有突出特點，能防止保溫層受潮、避免產生熱橋，同時外保溫有助于建筑室內的熱舒適與熱穩定，在此基礎上，延長建筑物的使用壽命，促進整個建筑物系統的節能改造。目前我國外墻外保溫的構造還存在很多問題，泄水構造措施的缺失，導致在雨水天氣時，墻體很容易進水，保溫層上設置鋼絲網片，后涂抹抗裂砂漿，這樣的構造，如果抗裂砂漿的含沙量過大，就容易造成外部的涂料出現剝落、脫皮的情況。為了改進外墻外保溫構造，需要在建筑外墻外側的找平層上設置一層隔氣層，這樣可以防止保溫層受潮，保溫板與隔氣層中間留有一定空隙，使進入的雨水可以順利排出。

4 結語

能源危機已經成為全球建筑行業關注的重點，建筑圍護結構節能設計能在設計的層面巧妙的節約能源。從建筑結構的角度考慮，主要在屋面、門窗、外墻三個層面進行節能設計，考慮到不同地區不同氣候條件的限制，根據現實狀況，進行恰當的節能設計，從而降低建筑能耗，促進資源的可持續利用。

參考文獻

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作者簡介：王秀蘭（1961- ），女，漢族，山東人，建筑工程師，研究方向：建筑工程施工管理及工民建工程設計。