建筑围护结构节能设计浅析

建筑围护结构节能设计浅析

本文通过对建筑外围结构能耗的分析，从外墙、门窗及屋顶等几个方面入手，提出了进行节能设计的策略，以充分促进我国建筑业节能设计的可持续性发展。

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从实际中我们可以得知，建筑物的能耗通常是由冷风渗透，以及围护结构这两方面造成的。大量试验结构表明，住宅围护结构的能耗量要占到整个采暖热耗的1/3以上，其保温隔热性能直接关系到室内环境的热稳定性和舒适性，对降低建筑能耗起着至关重要的作用。因此，如果建筑围护结构本身就具有良好的保温隔热性能，那么就可以减少夏季室外传入室内的热量以及冬季室内传出室外的热量，从而减少建筑物的能耗损失。

1 外墙节能设计

外墙在整个建筑外围护结构中所占的比例最大，对建筑能耗的影响也最大，50%的建筑节能中就有25%是通过建筑维护结构外墙的保温隔热性能来实现的。在严寒地区，冬季室内外温差甚至可达30℃～60℃以上，墙面传热造成的热损失非常可观。因此，外墙的保温隔热设计是建筑节能的一个非常重要的部分。

现阶段，我国常用的建筑外墙保温材料有聚苯板、保温砂浆、聚氨酯（EPS，XPS）及墙体自保温四大体系。其中，聚苯板和保温砂浆的市场占有率较大，但保温性能相对较差，阻燃性能较差，且聚苯板的施工工艺也较为繁琐。聚氨酯保温性能较好，但传统的聚氨酯硬泡板材不适用于复杂立面的墙体保温。市场上新出现的聚氨酯现场发泡喷涂保温材料具有良好的保温性和憎水性，施工方便，可适用于各种复杂的外墙体保温设计和无接缝施工。

由于建筑节能的需要，传统的单一材料的墙体已经渐渐淡出市场，而新型的复合墙体应运而生。目前，我国正提倡使用新型复合墙体自保温系统和外隔热保温技术。新型复合墙体的主要原理为：用砖或钢筋砼做承重墙，并与聚苯板、矿棉、膨胀珍珠岩、加气砼等绝缘保温材料复合，以达到改善整个墙体的保温隔热性能。目前，复合墙体有三种做法：①内保温，即将绝缘材料复合在承重墙内侧。这种方法施工工艺简单，是目前最为广泛的。②夹心保温，即将绝缘材料设在外墙与内墙中间，取得良好的保温性能，缺点是若无填充密实，则内部会出现空气对流现象。③外保温，即将绝缘材料复合在承重墙外侧。此种方法热稳定性好，但外保温材料要经得起日晒雨淋和冰冻的侵袭，从而对外保温材料的耐久性提出了很高的要求。复合墙体良好地结合了两种材料的优点，既不会使墙体过厚，又能承重，而且保温效果良好，因此，发达国家新建建筑已基本采用此种方法。我国要达到节能设计50%的设计要求，除部分需采用加厚的加气砼单一墙体外，使用新型复合墙体将是大势所趋。

墙体的节能设计除了保温材料，新型墙体的使用外，还可以通过增加特殊构

造来达到节能的效果。如巴格达地区为了适应当地干燥气候条件在墙体中的风口设计，马来西亚槟榔屿州大厦的外墙则增加了一种“捕风墙”的特殊构造设计，从而有效地控制室内的通风。或采用双层复合外皮等等这种措施，起到一个环境过滤器的作用。

2 外窗节能设计

窗户为薄壁的轻质构体，在建筑外围护结构中，是耗能的薄弱环节。据统计，普通单层玻璃窗的能量损耗约占建筑物夏季降温或冬季保温能耗的50%以上。因此，解决好门窗节能的问题相当严峻。

首先，我们要合理控制窗墙比，根据不同地区的气候特征来进行窗墙比的合理控制。比如，在炎热干燥地区，由于白天太阳辐射强度大，夜间温度低，且建筑外墙体比较封闭，可采取较小的窗墙比，这样就可以减少白天透过窗户的太阳辐射热和夜间室内热量的流失，同时还可以保持室内空气的湿润。而相反地，在温热湿润的地区，建筑的窗墙比可适当设计大一些，则夏季可利用较大的南向窗户进行自然通风，冬季则可以获得较多的太阳辐射热。

为了进一步减少窗户热能耗，除控制窗墙比外，还需要增加玻璃门窗的热工性能。如设计时选用单层或多层中空或低辐射玻璃和经热断桥处理的门窗型材，同时加强窗墙间、框扇间的接缝气密性设计。窗框部分还可以采用“热断桥”型材，像钢塑窗框、木塑窗框、塑料窗框等，节能效果都比较好。

当然，除了选用节能性能良好的窗和窗框外，增加外墙玻璃窗的遮阳设计，如在玻璃间层中设百叶或格栅，或设水平式外遮阳，垂直式外遮阳等措施，都可使窗户具有良好的遮阳隔热功能。此外，退凹式开窗设计，设置窗帘等也可以提高遮阳的效果。

3 屋顶节能设计

大量研究表明，屋顶耗热量约占整个建筑物耗热量的7%～8%。有关数据表明，夏季顶层室内的温度要比其他层高3℃左右。因此，在不断改进建筑外墙，外窗的保温性能后，还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。

节能屋面设计考虑因素较多，通常采用以下几种做法：

3.1 高效保温材料保温屋面：是通过提高围护结构本身的热惰性和热阻指标来提高隔热能力，一般选用聚苯板或再生聚苯板作为保温层。据统计，设计有隔热层的屋面比未设置隔热层的屋面表面温度要低7℃左右。

3.2 种植隔热屋面：种植屋面是在钢筋砼屋面板上鋪土，然后种植作物，利用植物的蒸腾作用，光合作用以及对太阳辐射的遮挡作用，来减少太阳辐射对屋面的影响。同时，土层能保持一定的水份，也有一定的蓄热能力，通过水分的蒸发吸热也能提高一定的隔热效果。但是，种植屋面的植土不能太厚，植物扎根远

不如地面，因此只适用与弱风环境。如果屋顶不种植，也可设置花架，种植攀援植物等来进行遮阳。虽然效果不如种植屋面，但也有一定的隔热效果。

3.3 蓄水屋面：利用水的比热大，在平屋顶上蓄一定厚度的水层（一般为3～5cm），这样不仅在白天多风，在气候干燥的地区能有效进行隔热，在湿热地区效果也同样明显。

3.4 架空型保温屋面：屋顶的最外层是遮阳板，下带通风空气间层，遮阳板拦截了直接照射在屋顶的太阳辐射热，并通过遮阳板与空气接触的上下两表面把所吸收的太阳辐射转移到空气中并随风带走，且风速越大，带走的热量越多，隔热的效果也就越好。

3.5 倒置式屋面：采用倒铺法，将吸水性小的保温材料放置在防水层的上方，使防水层不直接受日光暴晒，使其延缓衰老，使之耐久，遮阳对节能和建筑防水都有好处。

另外，还可以采用坡屋顶，利用阁楼层来进行通风散热，从而进一步达到节能设计的规范要求。

4 结束语

节能设计作为一项系统工程，除了外围护结构外，还涉及到其他方方面面的问题。因此，今后我们在进行节能设计的过程中，不能仅限于满足热工规范的层次，我们应该树立全方位的节能意识，在满足节能规范的条件下，降低建筑能耗，为缓解我国能源瓶颈出一份绵薄之力。

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