墻體自保溫技術在建筑節能設計中的應用

谷文琳

摘要：在當前的建筑市場發展背景下，綠色建筑設計的理念逐漸深入人心，在建筑工程設計中充分體現低碳、節能、環保為主題的構思理念，形成人與社會和諧相處的環境氛圍，那么在建筑設計建造中作為封閉主體的圍護結構部分就顯得至關重要，墻體自保溫技術的應用使建筑工程進入了新的領域，設計環保節能的優良建筑也是當今建筑行業發展的趨勢所在。

關鍵詞：墻體自保溫；節能設計

引言

目前，我國在建筑施工領域中有著大量的能源消耗，使用能降低能源消耗的新型材料已經迫在眉睫，綠色建筑的設計也越來越受到人們的重視。本人參與了鄭州市航空港河東五號安置區學校建設項目的建筑設計工作，以墻體自保溫技術以及新型材料的實施應用作為案例分析，介紹本人在項目設計工作中遇到的問題以及解決的方法，推動墻體自保溫技術在實際建筑設計中的應用，實現能源的極大節約。

1、工程實例概況

鄭州航空港經濟綜合實驗區（鄭州新鄭綜合保稅區）河東五號安置區學校建設項目，坐落于河南省鄭州市，南側為鄰里東路，北接幸安西路，冬臨和睦路東側，西至規劃六路。本項目建筑物使用性質為公共建筑，2#行政綜合樓為高層建筑，其它均為多層建筑，本工程規劃總用地面積64304.49㎡，總建筑面積55349.86㎡，建筑基地面積12525.06㎡，容積率0.75，綠化率35.58%。

2、工程實例項目設計方案論述

2018年初始，項目組接到了該設計任務，實地考察該項目位置的地質地貌。鄭州地處中原，屬于溫帶季風氣候，四季氣溫變化明顯，冬季天氣比較寒冷最低溫度能達到零下十幾攝氏度，春秋風沙嚴重，夏季多雨悶熱是該地氣候的主要表征。依據規范要求，建筑面積單棟建筑大于300㎡的，或建筑面積單棟小于或等于300㎡但建筑群總建筑面積大于1000㎡的列為甲類建筑[1]。該節能類型為甲類建筑，建筑用途為學校，氣候分區為寒冷地區，建筑朝向為南向，建筑結構類型為框架結構。在對墻體的節能體系進行選擇時，首先想到的就是傳統的外墻外保溫技術，采用該技術可以達到很好的外立面效果，有效的消除熱橋帶來的負面影響，但是同樣也存在如施工工藝復雜、檢測費用較高等問題，提高了建筑物的整體成本。為了增加學校教學用房使用時的舒適度，提高學校的整體使用年限，針對該項目的相關數據以及地理位置的特殊性，本人翻閱了的大量建筑節能資料，提出采用新型墻體自保溫技術設想，這樣既能提高整個體系的防火性、安全性和耐用性，又能縮減保溫層的施工流程，加快施工進度，使建筑物在外觀美感度上有所提升，在環保節能領域上有所創新。甲方與單位領導對該提議表示贊同，下面著重對2#行政綜合樓的墻體節能設計做全方位的介紹。

3、墻體自保溫技術在節能設計中的應用

3.1 基層墻體材料

該學校建設項目外墻采用的是蒸壓加氣混凝土砌塊作為自保溫的基層墻體，外墻使用蒸壓加氣混凝土砌塊材料是常用的做法之一，就是用主成分含有鈣和硅物質材料為原材料，添加發氣劑后利用水進行攪拌，經過化學反應后使得物質間間隙加大，再經過澆筑成型、預養切割和蒸壓養護等處理，最后形成多孔硅酸鹽砌塊，它通常在一些單位體積較大、建筑結構施工技術簡單的建筑中應用。業界對蒸壓加氣混凝土砌塊的制品有著較為成熟的經驗，不管是制品技術或者是質量控制都較為成熟，可以使用此類材料實現對墻體的自保溫節能，通過目前的報道，已經能夠達到超過一半的節能保溫標準[2]。

3.2 墻體熱工設計

采取合理的墻體布置結構，也有利于節能計算，經計算2#樓節能計算總建筑面積為5395.03m2，建筑外表面積為5814.11m2，建筑體積部分為23342.39 m3，總高28.50m，建成共7層的鋼筋混凝土框架結構主體，體型系數為0.25，建筑功能主要有師生閱覽室、閱覽休息室、教師辦公室、行政辦公室、社團協會活動中心等。因本項目處于寒冷地區，需要對墻體中的鋼筋混凝土柱、梁、過梁、構造柱等熱橋部位外側做外保溫方式處理，使熱橋部位不結露，同時又滿足抗裂、防水、防火等功能，進而滿足熱工性能的相關建筑節能標準。

如下圖所示為本項目2#行政綜合樓的節能模型，表格為本項目2#行政綜合樓的外墻主體部分構造、熱橋梁的具體參數：

表中砌塊墻體的導熱系數以及蓄熱系數采用1.05的修正系數主要原因是考慮專用砂漿對其的影響，因此對整個自保溫體系性能來說抹灰砂漿的選擇至關重要，普通水泥砂漿的容重一般為 1800kg/m3，導熱系數為0.93W/（m·K），大大高于墻體材料的導熱系數，而專用的抹面砂漿的導熱系數能達到 0.20W/（m·K）[3]。因此降低抹灰砂漿的導熱系數，使其導熱系數無限接近墻體材料，充分發揮其保溫隔熱的作用，又同時具有抗裂性能，是對抹灰砂漿最主要的要求[4]。

3.3 墻體自保溫構造

砌塊墻體自保溫體系的設計包括砌塊墻體主體部位和熱橋部位的設計。為了達到建筑節能標準對墻體保溫體系的要求，在應用砌塊墻體的同時對熱橋實施保溫措施。砌塊墻體自保溫體系中的熱橋部位外保溫可采用砌體挑出方式處理，挑出尺寸不宜大于墻體厚度的1/4，且不大于60mm，挑出形成的凹槽經保溫處理后宜與砌塊墻體表面齊平[3]。砌塊墻體與結構構件連接處結構構件外表面保溫隔熱如圖所示。砌塊墻體挑出數值應建立在對砌體局部受壓承載力計算的基礎上，結構構造措施也要保證是適宜的。

4、墻體自保溫技術在建筑設計應用中存在的問題分析

通過本項目的節能設計，也發現了自保溫技術存在的一些問題。（1）墻體自保溫技術僅適用于夏熱冬冷地區，寒冷地區等，如果用在北方一些地區，盡管在體系中附加保溫砂漿，經計算也會發現外墻厚度過大，顯然是不合理的。（2）墻體自保溫砌塊的各項指標性能對建筑物的整體絕熱效果至關重要，要有嚴格的規范和圖集加以約束，對各項指標進行檢測從而形成標準，設置專業的機構對產品各項數據進行測量，還要有監督部門定期抽查，只有這樣才能保證自保溫基層墻體的質量，從而達到保溫絕熱效果。

墻體自保溫技術的大量運用需要長時間的磨合，在實踐中總結出一套適合建筑群體自保溫技術的應用方法，在城市的發展規劃中，設計環保節能的建筑理念已經排在前位，這是未來城市建筑設計發展的趨勢。

對墻體自保溫技術有以下幾點感觸和建議：首先在項目實施過程中，每一階段都要認真負責，從一開始的設計方案選擇到設計方案的最終確定，再到采購、施工階段，以及工程主體收尾等，這些重要環節都要環環緊扣嚴格把關，規范管理墻體自保溫技術在市場中的運用，不能推廣缺乏冷、熱橋配套技術措施、和一些不具備條件的自保溫體系技術；其次對于這樣一個系統的工程，隨著自保溫技術的不斷發展，新型材料的開發也是必然存在的，相關部門要做好相應工作，避免新型技術收到低質量材料的沖擊，確保新型材料能有廣闊的發展空間，最后建筑設計人員在日常工作中要不斷積累專業技術資料，對地方標準和相關規程要深入了解并逐步完善，在實踐中總結經驗彌補不足，為新能源建筑的注入打好基礎。

5、結論

通過對河東五號安置區學校墻體自保溫技術的節能設計分析可以看到，墻體自保溫砌塊的運用屬于結構保溫一體化模式，施工起來比較方便、成本較低又體現了保溫好絕熱性能好的優點，不僅是技術性能還是在經濟方面都有著顯著地優勢。而傳統的保溫模式隨著時間的推移其保溫材料的性能會大大降低，而墻體自保溫砌塊則具有良好的耐久性能，此外自保溫砌塊還能達到A級的防火要求，目前對于人員密集場所供我們選擇的材料相對還是比較少。

選用此項技術也要綜合考慮建筑物的地理環境以及其他圍護結構熱工性能等條件，因地制宜才能把自保溫體系技術較好的呈現在建筑設計實體中。好的建筑設計工作者要在實踐中不斷探索，了解建筑市場新的變化需求，才能將完美的建筑設計作品呈現在人們的視野中。綠色節能環保是百年大計，也是我們新一代建筑設計人的責任。

參考文獻

[1]河南省公共建筑節能設計標準 DBJ41/T 075-2016

[2]李錚、萬才濤等. 墻體自保溫技術的應用及發展趨勢[J].磚瓦，2019（01）

[3]砌塊墻體自保溫體系技術規程 DBJ 41/T100-2015

[4]陳紅霞、謝厚禮等.非承重墻體自保溫體系技術性能要求與分析[J].墻材革新與建筑節能，2011（01）

（作者單位：上海華都建筑規劃設計有限公司 200092 上海）