圍護結構構造措施對夏熱冬冷地區建筑節能的影響

夏一云

摘要：圍護結構是屬于建筑的室內與室外的分隔構件，室內熱環境主要受室內和室外環境要素的影響，以夏熱冬冷地區為例（這個氣候區域的氣候特點是夏季炎熱、冬季寒冷），圍護結構設計的重點應該是夏季避免太陽輻射，冬季保證圍護結構保溫。

關鍵詞：圍護結構 墻體 節能 構造措施

1圍護結構傳熱的基本原理

由于構件接觸的外界環境的溫度是變化的，所以外圍圍護構件與室外環境的傳熱隸屬于非穩態的傳熱，并以對流、輻射和熱傳導的方式進行熱量交換。以夏熱冬冷地區為例，國標JGJ134-2010明確規定了各種情況下建筑外窗的傳熱系數。

室內環境和室外環境都是影響建筑室內熱環境的重要因素，室內與室外的相對濕度和空氣溫度、風、太陽隊房屋的輻射程度等都是這些因素的都成部分。夏熱冬冷地區建筑的節能設計要點主要一是夏季避免熱輻射，通過維護建筑構造的措施嚴格控制熱量進入室內的傳入，減弱太陽對房屋的熱輻射并使得室內的熱量盡可能在最短時間內散發出去；二是冬季盡量爭取保溫，是的室內原有的熱量盡可能的保持在室內，減少與外界的傳熱。

2建筑墻體節能

建筑的墻體節能一般是在建筑的外側或者內側增加保溫隔熱材料來增強墻體整體的保溫隔熱能力以滿足墻體對熱工的要求。一般采用的兩種方式是保溫隔熱材料在墻體的內側，稱之為內保溫；保溫隔熱材料在墻體的外側，稱之為外保溫。還有一種方式是復合結構，即保溫隔熱材料在墻體的中間，但是這種形式對墻體和保溫隔熱材料尤其是外墻的技術要求和造價都比較高，因此一般不采用。

外保溫系統的優點是保溫層位于結構層外側，有效隔斷熱量的傳遞，避免了冷熱橋對熱量的散失，能夠保護圍護結構主體，是外墻的壽命和耐久性更強，溫度變形小，保溫效果較好；缺點是保溫層易損壞，施工成本較高難度大，對外墻的要求較高。

內保溫系統的保溫層位于結構層的內側，優點是造價低，施工方便，對外墻的施工要求不高；缺點是占用室內的使用面積、保溫效果差、容易出現冷凝現象，影響后期房屋內部的裝修。

綜合考慮，外墻采用外保溫系統更符合建筑的節能設計要求。

3門窗構造節能

門窗是建筑圍護構件的重要組成部分之一，并且在兼顧建筑采光和通風的同時也造成建筑的熱量損失加大，近年來對門窗的節能設計也成為節能行業的重點。門窗與外界交換能量的方式分為與其他構件相同。由于在對門窗熱工性能嚴格控制的同時還要實現通風和采光，所以嚴格控制熱量的散失和傳入，是門窗設計節能的關鍵。

研究表明，在采暖環境下普通的單層玻璃損失的熱量占整個熱量散失的40%左右。增加熱阻，降低玻璃的導熱系數，加大窗戶熱阻是實現門窗節能的重要手段之一。所以中空玻璃比普通玻璃的導熱系數要低很多。在材料相同的情況下，玻璃中層的厚度越大，熱阻越高，對于建筑的節能系數提高越多。

選用導熱系數低、熱阻大、氣密性好的窗框材料也是實現門窗節能的重要措施。不同材料的導熱系數存在較大的差異，比如以前常用做窗框的鋁合金的導熱系數為174.4，而一些復合材質的窗框材料導熱系數遠比鋁合金要低得多，比如塑鋼的導熱系數為2.0。

優化建筑的窗墻面積比在一定程度上可以影響建筑的耗熱量指標。《民用建筑熱工設計規范》（GB50176-93）規定：居住建筑各朝向的窗墻面積比北向不大于0.2，東西向不大于0.25，南向不大于0.35。

4建筑屋面節能

屋頂作為建筑最上部的外圍構件，對夏熱冬冷地區的室內熱環境非常重要。屋頂的保溫隔熱處理方法多種多樣，可供選擇的余地較大。常見的有以下幾種：

4.1節能屋面采用實體材料的處理方法來實現保溫隔熱。選用導熱系數較小蓄熱性能較大的材料，保證選用材料一定范圍內的絕熱性能并且還要考慮材料自重對屋面荷載的影響。屋面選用隔熱材料的厚度也是保證其保溫隔熱的效果的關鍵，需要經過嚴格的熱工計算。

4.2建筑屋面的被動式節能設計通常會選用通風屋面，根據構造形式和構造節點的不同分為架空通風隔熱屋面和頂棚通風隔熱屋面。

4.3種植屋面作為華南農村地區的民居常用的建筑屋面節能形勢，其做法主要是在防水層的上方鋪設有保溫效果的種植介質，利用種植植物層來減小屋面內外表面溫度變化及波動幅度。

參考文獻：

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