寒冷地区装配式建筑外围护结构节能设计研究

寒冷地区装配式建筑外围护结构节能设计研究

对世界各国建筑行业的发展经验以及我国当前建筑行业的能耗水平进行综合考虑，可以明显

了解到，大约两年之后，我国建筑行业的能量消耗大约就会占到我国总能源消耗量的三分之

一左右，这个数值将明显的超过我国其他几个主要的行业，比如农业以及工业等等。显而易见，如果想要更好的节约能源，那么就要实现建筑行业的节能。实现建筑行业的最有效的方

法就是推行装配式建筑。装配式建筑和其他建筑相比，有着很多方面的优势，比如说施工周

期相对较短，现场的湿作业情况比较少，工程的施工不受到季节的影响同时也具有相对较高

的资源循环利用率，因此有越来越多的人选择装配式建筑作为自己的住宅，为了建筑行业能

够更好的发展，相关设计人员必须对装配式建筑的节能减排设计有足够的重视。我国地大物博，南北方向随着地域的不同，气候条件也存在着很大的不同，寒冷地区的建筑主要在冬季

保温以及夏季减缓热量的时候有很大的能源消耗，因此对寒冷地区的装配式建筑进行节能设

计有着很大的研究意义。

1 装配式建筑的概念以及其节能设计的标准

装配式建筑有着很多的优点，首先它的施工质量相比普通建筑比较高，同时施工的时候对工

人的数量要求也比较低，建造的速度也相对较快，另外一点相比普通建筑的建造过程，气候

条件对装配式建筑的施工往往没有很大的影响。这主要是因为装配式建筑在所需要使用的建

筑构件往往能够实现工业化的生产，比如外墙板以及内墙板等，因此在装配式建筑的建造过

程中，往往只需要在现场对构件进行装配，而没有很多的现浇流程。随着建筑行业的不断发展，装配式建筑已经逐渐能够满足建筑的施工以及装修的一体化。随着建筑构件的设计越来

越标准，并且对装配式建筑的建造过程进行信息化管理，这就使得装配式建筑的构件生产速

度越来越快，因此装配式建筑的建造过程更加的快速高效。本文主要对寒冷地区的装配式建

筑外围护结构的节能设计进行研究，研究外围护结构对建筑的采暖以及制冷负荷的相关影响，以此来探讨装配式建筑能否达到绿色建筑的相关标准。

2 装配式建筑采暖以及制冷负荷的影响因素

对装配式建筑的运行负荷造成影响的因素在整体上分为两大类，分别是外因以及内因。外因

主要指的是对建筑室内的热环境造成干扰的因素，主要包括建筑室外空气的温度湿度以及建

筑内部的人员在运动过程中以及设备在运行过程中产生的热度湿度等因素。对于不同的人员

以及地区，外因的影响存在着很大的差异，因此在对建筑的能耗进行计算的时候，外因对装

配式建筑运行负荷的影响可以忽略不计。

2.1 外墙保温层的厚度对装配式建筑运行负荷的影响

在装配式建筑的节能设计中，外围护结构的保温隔热技术有着非常重要的意义。以一个采暖

的装配式居住建筑作为例子，在这个建筑的外围护结构的热损失占到整个房屋热损失的五分

之四，而在这五分之四的热损失中，建筑的外墙以及外窗就占到了二分之一，因此为了能够

让装配式建筑有更好的节能效果，相关设计人员需要加强对其外围护结构的节能设计，让外

围护结构的传热系数以及冷热的损失情况得到有效的降低，以此来降低因为空调的采暖而产

生的能源消耗。本文主要对我国装配式建筑外墙板中的混凝土聚苯乙烯复合外墙板进行研究，这个负荷外墙板传热系数的最主要影响因素就是其保温层的厚度。经过相关的研究发现，装

配式建筑的运行负荷与墙体保温层的厚度有着非常紧密的联系，随着保温层厚度的不断增加，建筑的运行负荷越低，同时也有着非常明显的降低幅度。整个负荷变化趋势在大体上是相同的，但是最明显的就是建筑采暖负荷，有着很明显的变化，但是制冷负荷的变化相对来说不

是非常明显，因此可以发现，如果改变墙体的保温层厚度，那么就能够让建筑的采暖负荷得

到有效的降低，而在保温层厚度在7厘米的时候，建筑运行负荷的下降趋势就变得平缓，因

此在对外墙的保温层厚度进行选择的时候，最好的厚度就是7厘米。

2.2 外窗类型窗墙比对建筑运行负荷的影响

2.2.1 外窗类型的影响

在对寒冷地区装配式建筑的外围护结构节能设计进行研究的时候，需要对建筑的外窗类型进

行研究。因为透光率、遮阳传热系数以及经济成本的原因，在寒冷地区一般的装配式建筑中，外窗的类型往往是断桥塑钢中空玻璃，在那些窗墙比较小的装配式建筑中，往往外窗类型选

择为断桥塑钢普通双玻。通过对几种不同的外窗类型进行研究，可以选择出具有最强节能的

外窗类型，也就是中空玻璃塑钢窗作为寒冷地区装配式建筑的外窗。

2.2.2 南北向外窗的窗墙比

在不同的塑钢窗户以及南北向不同的外窗窗墙比条件下，对建筑的运行负荷进行模拟分析，

可以发现所选择的三种外窗无论是在外窗朝向为南向的时候，还是在外窗朝向为北向的时候，窗墙比增加的时候，建筑运行的总负荷也在不断的增加，中空玻璃以及单框双层塑钢窗相比

单层玻璃塑钢窗，有着更加缓慢的运行负荷增长，因此在寒冷地区南北向外窗类型的建筑中

最好的外窗类型是中空玻璃塑钢窗以及单框双层塑钢窗，并且在建筑其他条件、比如日照采

光以及建筑的通风条件得到相应满足情况下尽可能的降低装配式建筑的窗墙比。

2.2.3 东西向外窗的窗墙比

在不同的塑钢窗户以及东西向不同的外窗窗墙比条件下，对建筑的运行负荷进行模拟分析，

可以发现所选择的三种外窗无论是在外窗朝向为东向的时候，还是在外窗朝向为西向的时候，窗墙比增加的时候，建筑运行的总负荷也在不断的增加，中空玻璃以及单框双层塑钢窗相比

单层玻璃塑钢窗，有着更加缓慢的运行负荷增长，因此在寒冷地区东西向外窗类型的建筑中

最好的外窗类型选择与南北向的选择相同，是中空玻璃塑钢窗以及单框双层塑钢窗，并且中

空玻璃塑钢窗适用于东西向的窗墙比小于0.4的情况，而单框双层的塑钢窗则适用于东西向

窗墙比大于0.4的情况。

3 结束语

综上所述，为了更好的完成对寒冷地区的装配式建筑外围护结构的节能设计，那么在设计过

程中，对外墙保温层厚度的选择最好为7厘米，对于外窗类型的选择最好的是中空玻璃塑钢窗，另外在满足相关条件的前提下，需要尽可能的降低装配式建筑的窗墙比。如果对装配式

建筑进行以上的节能设计，那么就能让装配式建筑实现更好的节能效果。

参考文献

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[2]徐峰,周爱东,刘兰.建筑围护结构保温隔热应用技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[3]叶增平.建筑工业化装配式复合外墙板的发展现状与趋势[J].福建建设科技,2016.