解析工業與民用建筑施工節能工藝

王忠科

（靈臺縣規劃局，甘肅平涼744400）

解析工業與民用建筑施工節能工藝

王忠科

（靈臺縣規劃局，甘肅平涼744400）

摘要：建筑工程是國家建設的重點工程，在建設的過程中會損耗大量的材料和能源，所以為了社會的可持續發展，在工民建工程中建設者應該堅持以節能為原則，做好建筑資源節約，降低生產成本，為社會主義建設節約更多的資源，進而增加社會效益。在經濟發展對節能減排的要求進一步提高的背景下，做好工業與民用建筑的節能設計必然成為建筑行業未來發展的潮流。基于此，本論述首先概述了我國工業與民用建筑能耗情況，為全文奠定了理論基礎，然后重點解析了工業與民用建筑施工節能工藝，最后對我國未來的工民建節能工藝做出了展望。希望能給相關的工作人員帶來指導與借鑒作用。

關鍵詞：工民建；能耗；節能工藝

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.03.009

隨著我國現代化建設進程的不斷加快和市場經濟水平的快速提升，我國的工業與民用建筑物的數量也呈現出不斷上升的趨勢，這在促進了我國經濟發展的同時，也使得能源消耗問題逐漸成為了社會關注的焦點。因此，在我國的建筑領域中，采用新型節能的施工工藝，從而提升能源利用效率，進而節約資源保護生態環境，最終貫徹經濟社會可持續發展戰略，具有不可忽視的現實意義。

1　我國工業與民用建筑能耗情況概述

我國是世界上能源消耗量僅次于美國的國家，雖然我國早在二十世紀五六十年代就采取了經濟、政策等多方面手段對工民建的能源消耗進行了干預，但由于我國當時的計劃經濟體制重視工業，特別是重工業的發展，為了確保有效建筑面積能夠與高速發展的工民建筑面積需求相匹配，建筑節能問題只好擱置一旁。改革開放后，隨著我國建筑行業的飛速發展，工業與民用建筑的能耗，特別是使用階段的能耗過高問題逐漸凸顯，成為了阻礙我國經濟發展的重要因素。截至到2010年，我國城市化水平已達到45%，我國工業與民用建筑能耗占當年總能耗的27.8%，且隨著經濟水平的提升，這一數值還在不斷加大。其中的原因是多方面的，包括人們對室內環境舒適度要求的不斷提升，圍護結構保溫隔熱性能差、空調采暖系統效率低所導致的單位建筑面積能耗過高（約為同緯度西歐地區城市的3倍左右），能源利用效率高等等。而且，大量因建筑高耗能所排放的大量CO2和SO2煙塵更是達到了溫室氣體排放總量的1/3以上，對我國大氣環境產生了嚴重的影響。因此，在工業與民用建筑上采用合適的節能工藝，積極促進建筑節能，降低建筑能耗，將會是未來數年乃至數十年的大勢所趨。

2　解析工業與民用建筑施工節能工藝

2.1圍護結構節能概述

建筑內部的熱量是通過圍護結構表面散發出去的，而根據熱力學定律，外表傳熱面積和熱量成正比，在不考慮其他因素的條件下，建筑物的采暖耗熱量一般隨體型系數，也就是建筑物外露面積與其體積之比的增大而升高。根據《民用建筑節能設計標準》（JG26-86），為了取得最優的節能效果，應當控制在0.3以下，當大于這個值時，耗熱量指標將會出現明顯的上升。因此，外墻和屋面隔熱作為圍護結構的重要組成，不僅需要避免過多地增大無用表面積以使得建筑的體形系數上升，造成耗熱量增大，還需要采用合適的設計施工節能工藝，以取得更好的節能效果。

2.2屋面結構施工節能

為了降低建筑物內部與外部空間的熱量交換頻率，保溫隔熱屋面施工是不可忽視的。現階段，我國常使用的保溫隔熱屋面的施工方式主要有平屋面施工和坡屋面施工兩種。平屋面施工節能主要是針對傳統的在屋面防水層與結構層安裝憎水珍珠巖塊等無機多孔材料的情況做出了一定的改善。施工過程中，先鋪設屋面防水層，然后再在防水層上利用倒置保溫的施工方式鋪設發泡聚苯板或擠塑型聚苯板形成的保溫層，從而在減薄屋面厚度的基礎上，最大限度保護防水層，減少熱量損失。而坡屋面施工節能又可細分為瓦材粘鋪型施工和瓦材釘掛型施工兩種，區別在于瓦材釘掛型坡屋面多采用防潮礦棉板、EPS聚苯板作保溫層，且多將其安置于順水條下面的橫格木之間，而材粘鋪型坡屋面則多選用防潮礦棉板、膨脹珍珠巖芯板作為保溫層材料，上做二道防水層后再用水泥砂漿粘鋪瓦材，使其能兼顧防水與保溫的雙重效果。

2.3建筑外墻施工節能

建筑外墻施工節能工藝主要包括以下幾點。其一是應當采取不同措施來降低室外綜合溫度，包括在外墻表面上設置遮陽篷或攀援植物，對圍護結構外表面作淺色處理，選用光滑飾面材料等來減少結構表面對太陽輻射的吸收。其二是選用復合墻體或通風墻體，以特朗貝墻這一典型的集熱蓄熱墻為例（見圖1所示），與普通墻體相比，這類墻體往往會在南側墻外側設一塊，中間為空氣層的密閉玻璃框，室外溫度較低時，框內空氣受熱，熱空氣上升，室內冷空氣從下部進入，形成自然循環。室外溫度過高時亦能與遮陽板相配合避免陽光直射。其三是在建筑的內外表面采用反射膜、高效節能玻璃等新型節能建筑材料，可使得直射于建筑表面的紅外射線能夠以較高的反射率反射回去，對建筑物起到保溫隔熱作用，提升使用者的舒適度。值得一提的是，湘潭大學建筑工程系于2013年開發研制了閉孔輕硅保溫隔熱材料，該材料導熱系數僅為粘土磚的1/50，作用于建筑的外墻表面時，僅20 mm厚就相當于1 000 mm厚的磚墻的保溫隔熱效果，具有極高的性價比，雖然還未大規模投入使用，但已經成為了建筑領域未來外墻施工節能的重要發展方向。

圖1　集熱蓄熱墻體示意圖

2.4門窗節能設計施工工藝

門窗一直是工業與民用建筑保溫中的薄弱環節，相關數據表明，以僅有一面外墻的房間為例，門窗的熱損失往往會占據房間總熱損失的68%以上。因此，在門窗的設計與施工過程中采取一定的節能工藝，不僅能夠提升整個建筑的采暖節能效果，還能有效降低室內的采暖耗熱量，具體應注重以下幾點。其一是在設置采光口的同時充分考慮陽光照射對室內溫度變化的影響，在冬冷夏熱地區，應選用軟百頁、布篷等輕便型遮陽方式避免夏季室內溫度過高，而在冬暖夏熱地則可適當將門窗構件與綠化相結合處理，例如在陽臺、凹廊、挑檐等區域種植攀援植物，得出遮陽與隔熱的最優解。其二是正確選擇門窗種類，采用多層窗、單扇雙玻空腹保溫窗來代替傳統的實腹單層玻璃窗，采用空腹塑鋼窗框來代替傳統合金窗框。其三是在施工過程中盡可能降低門窗輻射，施工人員可在窗玻璃的內表面上鋪上透明薄膜，降低室內熱量傳遞到室外環境的熱傳導效率，也可在窗的兩層玻璃板間用氮氣和氮氣填充使窗戶的熱阻得到一定提升。最后，就嚴寒地區的北窗和炎熱地區的西窗而言，采光與保溫隔熱顯然是相互制約的，施工人員和設計人員應當立足于此，盡可能對此進行平衡，并采用合適的節能方式以平衡建筑能耗。

3　清華大學建筑設計研究中心大樓節能工藝分析

本論述以清華大學建筑設計研究中心為例，對以上所述的節能工藝進行簡要總結。清華大學建筑設計研究中心的節能工藝主要體現在以下幾點。首先在設計中利用緩沖層原理有效減少了建筑能，辦公樓的南方向設計了一個大體積的綠化中庭，冬季時，中庭與辦公樓構成了一個全封閉暖房，大大節省了辦公樓內部的供暖能耗。在夏季，中庭南窗的百葉遮陽板系統夠較大限度地避免陽光直射辦公樓，從而充當了辦公樓的“涼棚”，并且中庭南側為上部開設天窗的全玻璃外墻，并利用中庭頂部的反射裝飾板來盡可能保證開敞辦公室的天然光利用，在采光和隔熱之間取得了較好的平衡。其次是針對建筑的西向主入口帶來的西曬問題，選用了大尺度的防曬墻的節能手段，在夏季，該防曬墻能夠完全遮擋直射陽光，且防曬墻與建筑主體之間的空隙效仿了集熱蓄熱墻的做法，留下了一定的空隙以促進室內空氣的流通，而在冬季，該防曬墻也會由于自身與建筑主體之間的空隙而成為一個蓄熱體，在建筑西側形成一個熱保護層，從而有效緩解外部氣溫對建筑內部的影響。最后，在屋頂層面上，該大樓選用了架設太陽能板的方式，這樣一方面可以通過架空層的空氣流動迅速帶走熱量，降低屋頂表面的溫度，還實現了太陽的輻射能量的充分轉換，大大提升了能源利用效率，同時屋頂的棚架結構也為辦公樓今后的發展預留了一定的余地，不可不謂是節能建筑的典范。

4　結束語

印度建筑大師柯里亞曾獨創管式住宅，僅利用露天的院落布局和全坡屋面就構成了冬暖夏涼的完美建筑，為印度建筑的建筑開創了先河。時至今日，中國的工民建筑也開始出現能耗問題引發的諸多弊端，雖然現階段工業和民用建筑在節能工藝方面還存在一定的問題，但我們有理由相信，隨著我國科學技術的不斷成熟，相關的節能工作勢必會取得突破性的進展。

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中圖分類號：TU201.5

文獻標識碼：A

收稿日期：2015-12-29

作者簡介：王忠科（1965-），男，漢族，甘肅靈臺人，大學本科，工程師，主要從事工程項目規劃、建設、施工管理工作。