綠色建筑節(jié)能設(shè)計中的圍護結(jié)構(gòu)保溫技術(shù)

李佳

（北方工業(yè)大學建筑與藝術(shù)學院 北京 100043）

0 引言

全世界范圍內(nèi)環(huán)境污染現(xiàn)象層出不窮，建筑綠色可持續(xù)發(fā)展的重要性逐漸得到重視。20世紀90年代，綠色建筑概念引出中國。

我國現(xiàn)在城鎮(zhèn)化發(fā)展增速，建筑業(yè)推動著經(jīng)濟的發(fā)展，改善著人民的生活，但與此同時，建筑生產(chǎn)活動帶來的環(huán)境污染與能源消耗問題也是巨大的。數(shù)據(jù)顯示，當下建筑能耗約占總能耗的30%～40%[2]。我國現(xiàn)有建筑及每年新建建筑大多為高能耗建筑。我國大部分采暖地區(qū)外圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能相比氣候相近的發(fā)達國家較差，建筑節(jié)能狀況落后，應(yīng)用圍護結(jié)構(gòu)保溫技術(shù)是我國發(fā)展綠色節(jié)能建筑的關(guān)鍵[3]。

1 外墻保溫技術(shù)

由于建筑外墻大面積直接面向外部環(huán)境，其熱損失占據(jù)建筑物總能量損失絕大部分，因此有效減少建筑外部環(huán)境對內(nèi)部環(huán)境的影響，保證室內(nèi)溫度趨于穩(wěn)定的關(guān)鍵就是對墻體進行節(jié)能優(yōu)化，應(yīng)用外墻保溫節(jié)能技術(shù)。

1.1 外墻保溫做法

從保溫材料的敷設(shè)位置可以分為外墻內(nèi)保溫和外墻外保溫兩種形式。

1.1.1 內(nèi)保溫技術(shù)

即保溫材料敷設(shè)在外圍護結(jié)構(gòu)墻體內(nèi)側(cè)。優(yōu)點在于對溫材料自身耐候性和防水性要求低；不影響對墻體外飾面材料的選取與施工。缺點在于外墻樓板處由于無法敷設(shè)保溫材料會形成冷橋；影響室內(nèi)裝修并減少內(nèi)部使用面積；不利于后期修復。

1.1.2 外保溫技術(shù)

即保溫材料敷設(shè)在外圍護結(jié)構(gòu)墻體外側(cè)。優(yōu)點在于可保護外圍護結(jié)構(gòu)減少受到外環(huán)境的損害；對維護結(jié)構(gòu)包裹完整，有效減少冷橋產(chǎn)生，冷凝問題得到控制；利于室內(nèi)裝修。缺點在于，室外作業(yè)不易于施工；保溫材料選取需考慮外飾面材料與結(jié)構(gòu)構(gòu)造。

外保溫技術(shù)的保溫隔熱性較好，使得建筑整體性較高，項目中多采用墻體外保溫技術(shù)。外保溫技術(shù)類型包括，外掛式外墻保溫技術(shù)，EPSXPS板抹灰施工技術(shù)，聚苯板和墻體一次性澆灌技術(shù)。

1.2 新型墻體材料結(jié)構(gòu)類型

混凝土作為多數(shù)建筑主要材料，保溫性能不足。新型墻體材料具有質(zhì)地輕、強度高、保溫、節(jié)能、節(jié)土、裝飾性強等優(yōu)良特性。有空心粘土磚、混凝土制品、煤矸石燒結(jié)制品、粉煤灰制品、自保溫砌塊等。

2 屋面保溫技術(shù)

建筑屋面的保溫隔熱措施對于改善室內(nèi)熱環(huán)境和節(jié)約建筑能耗具有重要意義。室內(nèi)由于冷氣下降，熱氣上升，最終作用在屋面上，室外屋面也是建筑外圍護結(jié)構(gòu)承受溫度最高的地方。屋面存在結(jié)構(gòu)熱阻不夠和產(chǎn)生熱橋問題，所以建筑屋面的構(gòu)造形式及保溫隔熱材料性質(zhì)是節(jié)能的關(guān)鍵。

2.2.1 倒置式屋面技術(shù)

倒置式屋面常應(yīng)用于平屋頂建筑中，即在屋面構(gòu)造中將保溫層置于防水層上部，同時在保溫層上部鋪設(shè)礫石或混凝土砌塊。相對于將保溫層置于防水層之下的傳統(tǒng)做法，可以保護防水層延長其使用期限；利于保溫層和下部找平層內(nèi)的水分和蒸汽排除，防止保溫層吸水降低保溫效果，保溫材料需滿足吸水率低。

2.2.2 高反射率飾面技術(shù)（冷屋頂）

節(jié)能降溫涂料可避免太陽光的熱量在物體表面累積升溫并自動輻射熱量散熱降溫，有效降低物體表面溫度。其中高反射顏填料可反射太陽光中95%的可見光和90%的紅外線，總反射率達89%，遠高于市場同類產(chǎn)品[4]。

2.2.3 種植屋面

大量硬質(zhì)鋪裝會引發(fā)環(huán)境問題。種植屋面，夏季可作為隔熱層，冬季起到保溫層的作用，均在一定程度上減少建筑能耗。

種植屋面分為覆土栽培屋面和無土栽培屋面。覆土種植屋面是在屋頂上鋪100mm左右厚的覆土，其上種植綠化植物，因此會增加屋頂結(jié)構(gòu)荷載，造價提升。無土種植屋面指鋪蓋硅石、營養(yǎng)鋸末等材料，具有質(zhì)輕、松散、透水性好的優(yōu)點。對于保溫隔熱效果，無土種植屋面要優(yōu)于覆土種植屋面。另外，研究發(fā)現(xiàn)葉片面積較大，基質(zhì)層厚度增加，基質(zhì)層含濕量增加均可增強種植屋面的保溫隔熱性能[5]。

2.2.4 吸濕被動蒸發(fā)隔熱屋面

吸濕被動式蒸發(fā)隔熱屋面是利用吸潮劑和釋放吸潮濕的空氣，利用液氣相變儲水，實現(xiàn)儲熱功能，通常采用膨脹珍珠巖作為吸潮劑，具有吸濕性能好，經(jīng)濟，保溫隔熱能力強的優(yōu)點[6]。

2.2.5 蓄水屋面

水具有良好的隔熱性，蓄水屋面即在屋面蓄積一定厚度水層來吸收太陽輻射熱，降低屋面及室內(nèi)溫度，屋面水深以20cm為宜，屋面坡度不宜超過5%。蓄水屋面可有效降低2℃～5℃。具有簡單、經(jīng)濟、環(huán)保的優(yōu)點。缺點為夜間難散熱，屋面荷載增加，增大屋面滲漏可能性，水質(zhì)易惡化[7]。

2.2.6 架空隔熱屋面

架空屋面即在屋面防水層上采用薄型制品架設(shè)一定高度的空間，起到隔熱作用。薄型制品一般采用鋼筋混凝土薄板，支設(shè)方法一般采用半塊黏土磚砌磚墩，適宜于通風較好的平屋頂，不宜在寒冷地區(qū)采用。

3 節(jié)能外窗技術(shù)

外窗能源消耗占據(jù)建筑的1/5。外窗保溫隔熱效果受當?shù)貧夂颉⒋皦Ρ取⒋翱蚣安ＡР牧线x擇的影響[8]。

3.1 外窗節(jié)能方式

3.1.1 玻璃材料的改善

（1）改變玻璃材質(zhì)：玻璃中加入化學元素改變其顏色，可削弱部分陽光熱量，適用于光照強氣候炎熱地區(qū)。

（2）玻璃表面鍍膜：應(yīng)用最多的是熱反射玻璃和低輻射玻璃。熱反射鍍膜玻璃，可有效降低玻璃的遮陽系數(shù)，反射率高，熱反射玻璃在幕墻上應(yīng)用廣泛；低輻射鍍膜（Low-E玻璃），采光性能好，熱加工及化學性能穩(wěn)定，具有成本低、生產(chǎn)效率高的優(yōu)勢。

（3）高性能中空玻璃：由兩層或多層普通玻璃構(gòu)成，中間填入干燥空氣或惰性氣體，四周用高氣密性粘結(jié)劑密封。可以攔截太陽輻射到室內(nèi)的部分能量，避免引起目眩，節(jié)能效果優(yōu)良。

（4）真空玻璃：保溫隔熱。同時，可有效減少空調(diào)電耗，減少溫室氣體排放，防止結(jié)露，有效隔聲降噪，并且應(yīng)用不受海拔限制。

3.1.2 窗框材料的選擇

（1）鋁合金窗框：應(yīng)用廣泛，具有輕便、加工性能良好、耐用性強的優(yōu)點。由于鋁合金熱導性好，寒冷地區(qū)鋁合金窗框快速傳遞低溫，與熱空氣凝結(jié)成水，可采用斷熱型材解決此問題。

（2）復合材料窗框：保溫隔熱性能優(yōu)良、耐腐蝕、強度高。一般面材采用金屬合金，基材為塑料，內(nèi)框為實木。

（3）木制窗框：保溫隔熱性能十分優(yōu)良，用藥水浸泡、表面刷防受潮物質(zhì)方式解決其易腐蝕、蟲蛀的問題。

3.1.3 加設(shè)遮陽設(shè)施

遮陽系數(shù)為影響外圍結(jié)構(gòu)保溫隔熱性的最大因素，建筑遮陽可以改善室內(nèi)光熱環(huán)境質(zhì)量，降低空調(diào)能耗。遮陽組件材料種類較多，包括混凝土、木材、金屬材料等多種材料。遮陽技術(shù)有雙層立面，智能玻璃幕墻，自動遮陽組件等[9]。

3.1.4 窗戶開啟方式選擇

（1）推拉式：采光性能好，通風性能不足，密封性差，保溫隔熱性能一般。

（2）平開式：通風性采光性密封性良好，內(nèi)開清潔方便占用空間，外開相反。

（3）上懸式：保溫隔熱效果最佳，通風性一般，打開尺度小。

就節(jié)能效果而言平開窗和固定窗都屬于節(jié)能建筑外窗的范圍，固定窗的保溫效果要優(yōu)于平開窗。新型外窗結(jié)合推拉和平開兩種方式，效果最佳。

3.1.5 合理設(shè)計窗墻比

在滿足通風和光照的前提下，窗墻比越小保溫隔熱的效果越好，節(jié)能效果越佳。控制窗墻比設(shè)置保溫窗簾和窗板更為有效。窗墻比和應(yīng)根據(jù)規(guī)范并結(jié)合當?shù)厍闆r進行適當調(diào)整[10]。

4 結(jié)語

建筑節(jié)能是綠色建筑的基礎(chǔ)，建筑節(jié)能設(shè)計，要根據(jù)用戶需求，結(jié)合當?shù)貧夂蛱卣鳌⒔?jīng)濟現(xiàn)狀、文化傳統(tǒng)，充分利用可再生資源、新興材料、新興構(gòu)造方式、新興施工建造技術(shù)以及合理的設(shè)計手法，構(gòu)筑宜人的室內(nèi)環(huán)境與和諧的室外環(huán)境，盡量把能耗、污染實現(xiàn)最小化。