节能的辩证认识外围护结构中的窗墙和屋顶

怎样从节能的角度辨证的认识外围护结构中窗、墙和屋顶

摘要：建筑节能有利于从根本上促进能源资源节约和合理利用; 有利于加快发展循环经济, 实现经济社会的可持续发展; 有利于长远的保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众生活质量、贯彻落实科学发展观。建筑设计是其中一个很重要的环节。本文从建筑节能的基础出发，对建筑节能设计方面进行了探索。关键词: 建筑节能；建筑节能设计；窗；墙；屋顶

引言：

建筑节能是整个建筑全寿命过程中每一环节节能的综合，是指建筑在选址、规划、设计、建造和使用过程中，通过合理的规划设计，采用节能型的建筑材料、产品和设备，执行建筑节能标准，合理设计建筑围护结构的热工性能, 提高采暖、制冷、通风、给排水和管道系统的运行效率, 以及利用可再生能源, 在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下, 降低建筑能源消耗, 合理、有效地利用能源。以下分窗、墙和屋顶分别介绍其节能设计。

一、窗户节能

在建筑围护结构的门窗、墙体、屋面、地面四大围护部件中，门窗的绝热性能最差，是影响室内热环境质量和建筑节能的主要因素之一。从围护结构的保温节能性能来看，窗户是薄壁轻质构件，是建筑保温、隔热的薄弱环节。窗户不仅有与其他围护结构所共有的温差传热问题，还有通过窗户缝隙的空气渗透传热带来的热能消耗。对于夏季气候炎热的地区，窗户还有通过玻璃的太阳能辐射引起室内过热，增加空调制冷负荷的问题。就我国目前典型的围护部件而言（见表1），通过门窗的能耗约为墙体的4倍，屋面的5倍，地面的20多倍，约占建筑围护部件总能耗的40%--50%。因此增强门窗的保温隔热性能，减少门窗能耗，是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。

表1 我国目前典型围护部件的传热系数

（一）改善窗的保温隔热性能有以下措施：

1、采用适当的窗墙面积比。

节能标准对窗墙面积比的规定见表2.新标准将北向窗户的窗墙面积比由原来的0.20改为0.25，主要原因是：原窗墙面积比0.20，窗户面积约为1.2m×1.4m。这种尺寸的窗户对于北向面积稍大的房间来说常嫌小，实践中常被突破；此外，由于新标准中围护结构的保温水

2、改善窗户的保温性能

(1)采用节能玻璃

节能玻璃技术中的中空、真空玻璃主要是减小其传热能力，而表面镀膜技术主要是为了降低其表面向室外辐射热的能力和阻隔太阳辐射热透射。应用较广泛的节能玻璃有：热反射玻璃，Low-E玻璃，真空玻璃。

（2）提高窗框的保温性能

3、提高窗的气密性，减少冷风渗透

我国多数门窗，特别是钢窗气密性较差，冬季室外冷空气通过门窗缝进入室内，是供暖能耗增加。改进窗户设计，提高制作安装质量，采用自粘性密封条，是提高其气密性的重要措施。

（二）节能窗的经济评价

节能窗型在建筑应用中有一个很重要的问题：节能窗与1980年住宅通用设计中采用的窗户对比，能节约多少耗煤量，每个供暖期可节省多少采暖费用，以及因采用节能窗多投资部分在多长时间内可以收回，从而得出一系列的评价标准：节煤量（ΔQ）、节能投资（I）、节能收益（A）、节能投资回收期（n）。此处不一一赘述。

二、墙体节能

（一）新型墙体材料的主要类型

1、砖墙：实心砖或空心砖墙，在外墙内表面抹水泥型或石膏型膨胀珍珠岩砂浆。

2、加气混凝土墙：加气混凝土热导率低，宜用于框架填充墙和多层住宅外墙。

3、轻骨料混凝土墙：采用以浮石、火山灰渣或其他轻骨料制作的多排孔混凝土空心砌块，并用保温砂浆的墙体。

4、内保温复合墙：复合墙体是指由承重材料与高效保温材料进行复合组成的墙体。保温材料设在承重墙外侧的称为外保温复合墙体；设在内侧的称为内保温复合墙。目前，由于内保温复合墙体宜于安装施工，采用较多；外保温复合墙体施工较复杂，采用较少。

内保温复合墙应注意对抗震柱、楼板、隔墙等周边部位“热桥”的构造处理。

5、外保温复合墙

优点：

（1）保温材料对主体结构具有保护作用。

（2）有利于消除或减弱热桥的影响。

（3）由于储热能力较强的主体结构位于室内的一侧，有利于房间的热稳定性，减少室温的波动。

（4）避免二次装修对内保温层造成的损失。

（5）既有建筑改造施工时，可减少对住户干扰。

（6）增加使用面积1.8%--2%，可提高经济效益。

6、夹芯复合墙：将保温层夹在墙体中间。

（二）建筑墙体节能技术存在问题的探索

1、墙体保温体系技术创新能力不足

2、保温系统的耐久性还有待时间和实践的考验

3、保温工程安全性及抗裂结束还有待提高

4、常用外保温的有机绝热材料的防火性能不高

5、保温系统的检测及评估方法不完善

三、屋顶节能

屋顶保温做法绝大多数为外保温构造，这种构造受周边热桥影响较小。为了提高屋面的保温性能，以满足新标准的要求，屋顶的保温节能设计，主要以轻质高效、吸水率低或不吸水的，可长期使用，性能稳定的保温材料作为保温隔热层，以及改进屋面构造，使之有利于排出湿气等措施为主。目前较先进的屋顶保温做法，是采用轻质高强、吸水率低的挤塑型聚

苯板作为保温隔热层的倒铺屋面，保温隔热效果

出色。图1为构造图。

（一）几种节能屋面热工性能指标

1、高效保温材料保温屋面

这种屋面保温层选用高效轻质的保温材料，

保温层为实铺。屋面构造做法见图2.一般情况防

水层、找平层与找坡层均大体相同，结构层可用

现浇钢筋混凝土楼板或是预制混凝土圆孔板。

图1

2、架空层保温屋面

在屋面内增加空气层有利于屋面的保温效果，同时也有利于屋面夏季的隔热效果。架空层的常见规格做法为，以2-3皮实心粘土砖砌的砖墩为肋，上铺钢筋混凝土板，架空层内铺轻质保温材料。

3、保温、找坡结合型保温屋面

这种屋面常用浮石砂作保温与找坡结合的构造层。

4、倒置型（外）保温屋面

外保温屋面是把保温层置于防水层的外侧，而非传统采用的屋面构造把防水层至于整个屋面的最外层。优点是：（1）防水层设在保温层的下面，这样可以防止太阳光直接辐射其表面，从而延缓了防水层老化进程，延长其使用年限；防水层表面温度升降幅度大为减小。（2）屋顶最外层为卵石层或烧制方砖保护层，这些材料蓄热系数较大，在夏季可充分利用其蓄热能力强的特点，调节屋顶内表面温度，使温度最高峰值向后延迟，错开室外空气温度的峰值，有利于屋顶的隔热效果。

5、种植屋面

种植屋面是利用屋面上种植的植物阻隔太阳光照射，能防止房间过热的一项隔热措施。其隔热原理：一是植被茎叶的遮阳作用，可以有效的降低屋面的室外综合温度，减少屋面的室外综合温度，减少屋面的温差传热量；二是植物的光和作用消耗太阳能用于自身的蒸腾；三是植被基层的土壤或水体的蒸发消耗太阳能。

四、建筑节能的重要意义

建设资源节约型社会，是我国为实现可持续发展目标而作出的战略决策。节约能源是资源节约型社会的重要组成部分。而建筑用能是节能潜力最大的用能领域，因此应将其作为节能工作的重点。建筑节能的重要意义具体体现在以下三个方面：

1、经济可持续发展的需要。

2、大气环保的需要。

3、宜人的建筑热环境的需要。

参考文献：

1、王立雄. 建筑节能. 北京：中国建筑工业出版社，2009

2、徐占发. 建筑节能技术实用手册. 北京：机械工业出版社，2004

3、李德英. 建筑节能技术. 北京：机械工业出版社，2006

4、龙恩深. 建筑能耗基因理论与建筑节能实践. 北京：科学出版社，2009

5、涂逢祥. 建筑节能.50. 北京：中国建筑工业出版，2010

6、罗忆、刘忠伟. 建筑节能技术与应用. 北京：化学工业出版社，2007