零能耗建筑围护结构设计特点

零能耗建筑围护结构设计特点

发表时间：2016-05-19T09:00:57.330Z 来源：《基层建设》2016年1期作者：韩晓琴

[导读] 浙江建工幕墙装饰有限公司在社会发展的进程中，由于资源的耗损越来越严重，人们开始重视进行节能。

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摘要：本文主要从围护结构的设计方法展开论述，并从四个方面对零能耗建筑围护结构的节能设计进行详尽的分析，从而总结得出零能耗及摁住围护结构设计的特点，希望通过本文的分析，能够为相关的人员提供一定的借鉴和参考。

关键词：零能耗建筑；围护结构；设计特点

在社会发展的进程中，由于资源的耗损越来越严重，人们开始重视进行节能。而建筑是能源消耗最为严重的项目，实施零能耗建筑设计可以有效的减少能源的消耗，达到节能的目的。而在进行零能耗建筑设计的过程中，需要密切注意到围护结构的设计要求，尽可能的对围护结构实施优化设计，这对于降低能源消耗有着重要的影响意义。下面本文就主要针对零能耗建筑围护结构设计特点进行深入的分析。

一、围护结构设计方法

一般来说，建筑的围护结构主要有两种，其一是外围护结构，其二是内围护结构，对这两种结构都是建筑的主体构成部分。外围护结构能够对室内起到保护的作用，使得室内不会被外界的自然天气所影响。而内围护结构则主要可以起到分隔空间的作用，使得建筑功能能够得到最大限度的利用。

围护结构具有较强的热工性能，而且这种热工性能在一定程度上会造成较大的能源消耗，因此，在进行零能耗建筑设计的过程中，需要更为合理的对围护结构实施节能设计。就目前来说，很多的西方国家已经针对零能耗建筑进行了传热系数的限制，并且有效的降低了围护结构的传热系数，使得建筑的冷热负荷得到了一定程度上的降低，从而推动了零能耗建筑的发展。

零能耗建筑围护结构本身有着一定的特殊性，英国政府做出了设计的指示报道（见表1）。在设计上，要想使得建筑可以减少散热的面积，使得总能耗可以得到有效的降低，就需要在设计的过程中，可以选用紧凑的建筑构架进行围护结构设计，另外，要注意实施保温设计，使得屋面、外墙和楼板能够有效的实现节能，在保温设计过程中，需要采用的是具有较强巨热效应的外层，尽可能的将外墙传热的系数值设定在0.11W/（㎡•K）的范围内，这样就能够有效的减少能源的消耗。而为了能够使得冷风的进入量相对的减少，就需要合理的对零能耗建筑门窗进行优化设计，使得门窗保持良好的气密性，从而降低传热的系数，最大限度的降低能源的消耗。

表1 英国零能耗建筑围护结构设计指导

二、墙以及屋顶的设计特点

在围护结构中，墙和屋顶的能源消耗较大，针对这两个区域进行节能设计，可以使得能源消耗最大限度的降低。

建筑外墙主要是用来为室内外的冷暖空气进行传导的载体，在建筑内部和外部，温差相对较大，而且墙面面积也有着较大的差距，这样的情况下，围护结构的外墙冷热负荷也相对较大，在进行外墙设计的过程中，需要对建筑墙体的颜色和结构等进行系统化的设计，最大限度的降低热量的散失，以达到节能的效果。

屋顶由于独特的位置，直接接受太阳辐射，对于顶层人员的热舒适性影响最大，所引起的建筑能耗不可忽视。在建筑设计中，应注重屋顶节能设计，需从屋顶形状、材质、隔热保温措施等处着手。

在已有的世界各地零能耗建筑中，常用的外墙和屋顶节能措施主要有：合理选用保温材料，使围护结构传热系数降到最低值；采用隔热板；外墙设流动空气问层；建筑外立面采用高效节能材料等。

动态空气墙还与太阳能光伏发电板一起组成屋顶，其内层与主动式动态空气墙体一样，外层为太阳能光伏电池板（薄膜太阳能光伏玻璃）。电池板既是建筑结构的瓦，也是动态空心墙的外层。动态空心墙的出风口由屋顶无动力风机完成，既是动态空气墙，也是动态空气屋顶的出风口，既调整墙体的保温、隔热性能，又为太阳能电池降温，提高发电效率。此类围护结构不仅达到了屋顶防水要求，且安装费用低，施工方便，总发电量高。

在不少零能耗建筑围护结构设计中，采用了废物利用、变废为宝的措施。以“沪上生态家”为例，结构材料全为固体废料，混凝土用再生混凝土作辅料，水泥用量只有普通混凝土用量的30%，另外70%用的是粉煤灰和矿渣粉。外墙为淤泥砖，内隔墙用的是由建筑垃圾、生活垃圾、粉煤灰等废弃物制成的砖。无独有偶，上海世博会伦敦零碳馆围护结构设计也采用了变废为宝的方式，所用建筑材料为混合型水泥，含50%建筑废料，包括煤灰、煤矸石、矿渣等，该水泥保温性好，且安全环保。通过这些废物利用措施，减小了建筑负荷，也大大降低了成本。

建筑围护结构是建材消耗大户，因此，在设计和施工阶段均应注意节约材料，以促进节能减排工作发展。

三、门的节能设计

在建筑围护结构中，门所占的比例一般相对较小，但对于零能耗建筑而言，为达到更好的节能效果，应节约一切能源，使建筑能耗降到最低值。所以，门的节能措施在零能耗设计中同样不可忽视。

据相关资料介绍，门窗占围护结构耗热量的50%以上，故对其进行节能设计可显著提高节能效果。在门的设计中，首先应注重合理选材，以降低传热系数，另外还应注重气密性设计，降低冷风渗透负荷，使建筑冬季热负荷有效减小。此外，设计过程中，门的尺寸、位置

等因素都应考虑在内。

四、窗的节能设计

在建筑总能耗中，通过窗户产生的能耗是一个非常重要的指标。减少窗体能耗，可从两方面入手：①降低传热系数，主要从玻璃及窗体材料上入手；②通过调控使传热系数呈现动态变化规律，这是适应气候变化的降低窗体能耗的最佳解决方案。

在已有的世界各地零能耗建筑中，常用的窗节能措施主要有：合理设计窗的朝向和窗墙比例；采用Low-E玻璃等节能材料；窗框选用优质隔热材料；窗户宜内设遮阳卷帘等。

由于窗的传热系数大，设计时应合理控制窗户热量损失，在保证室内采光的前提下，宜通过确定合理的窗墙比，减少窗户面积。此外，窗的遮阳设计也应考虑，遮阳的类型及遮阳角度应以方位、太阳高度角等因素而定，并参考玻璃的遮阳系数及构造、种类等选定材料。

五、结束语

综上所述，我国的零能耗建筑围护结构从门、窗、墙和屋顶这四个方面开展设计，明确了解这四个方面的设计特点，以更好的达到零能耗的目标。但是就我国的零能耗建筑的发展实际情况来分析，零能耗建筑在我国还处于发展的初级阶段，在针对维护结构实施设计的过程中，需要充分的考虑到我国的国情，融合其他国家的经验，追寻先进科技发展方向，尽可能的与发达国家质检缩小差距，使得我国的零能耗建筑围护结构设计可以得到进一步的发展，从而实现零能耗建筑的长远发展。

参考文献：

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[2]张评衔.建筑节能及太阳能建筑[J].工程建设与设计.2009（07）

[3]陈一飞，李琼，倪英杰.零能耗窗原理及其性能指标分析[J].门窗.2008（11）

[4]王大伟.“零排放”建筑在中国的实现——从宁波诺丁汉大学“零排放”建筑说起[J].中国建设信息.2008（09）