建筑外围护结构的节能构造技术研究

曹苇 石亮

摘要：建筑外围护结构对居住建筑节能而言起着重要作用。外围护结构起到保温、隔热、隔声、防火、防水等多方面的作用。本文将重点放于外墙和屋顶，通过改善建筑外围护结构构造措施，提高外墙和屋顶的热物理性能，大力提倡使用当地建材和新型建材，从而改善居住环境，提升居住品质。

关键词:陕南地区 居住建筑 建筑外围护结构 节能构造技术

1．陕南地区概况

陕南地区位于陕西省的南端，与甘肃、四川、湖北、河南交界，在《节能标准》中被划定为夏热冬冷地区，夏热冬冷地区的气候特征是夏季闷热，冬季湿冷，气温的日较差小，年降水量大，日照偏少。因此，陕南地区的居住环境状况并不理想。

2．陕南地区居住建筑节能存在的问题

陕南地区由于经济发展较为缓慢，节能意识较差，该地区住宅建筑的设计对保温隔热无明确要求，建筑材料大都是烧结粘土砖不保温不环保，屋顶多为平顶不隔热，门窗缝隙大，既不遮阳又不挡风。

同时，社会缺乏建筑节能意识，对建筑节能标准的重视度不够，还有一些建设单位认为实施建筑节能投资很大，不愿意做。目前，陕南地区多采用煤、电等能源采暖制冷，能源利用率低，并没有达到基本的冷暖要求，更谈不上舒适要求。

3．建筑外围护结构节能构造技术方案

要实现《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134-2001)对本地区住宅节能50%的要求，甚至未来65%的目标，提高新建建筑外墙和屋面这些外围护结构薄弱环节的热工性能是其中相当的一个环节。

1）建筑外墙的节能技术

目前，在陕南地区，主体墙体材料主要是KPl多孔砖，空心砖(大孔砖)，KF大孔砖，混凝土空心砌块，加气硅砌块，蒸压灰砂砖，页岩砖和钢筋混凝土等。墙体节能技术又分为复合墙体节能与单一墙体节能。

单一墙体节能指通过改善主体结构材料本身的热工性能来达到墙体节能效果。目前陕南地区常用的墙材中加气混凝土、空洞率高的多孔砖或空心砌块可用作单一节能墙体，但必须增加墙体厚度才能满足《节能标准》要求，这样相应地增加了建筑结构面积，而减少了建筑使用面积，同时增加了自重，带来建筑造价的上升。

复合墙体节能是指在墙体主体结构基础上增加一层或几层复合的绝热材料来改善整个墙体的热工性能。目前运用的组合形式一般为:外墙的构造组成=外墙材料+粘合层+保温层+保护层+饰面层。

砖墙+保温砂浆

据调查，汉中市目前新建建筑的非承重墙体中主要使用240mm厚的大孔砖(即空心砖)，在承重墙体主要采用240mm厚的KPl多孔砖，内抹保温砂浆30mm厚，该构造形式正好能满足节能标准规定的。

b.高效保温材料组成的复合墙体

聚苯乙烯泡沫塑料板是目前采用较多，且运用效果较好的一种保温隔热材料，运用较多的是膨胀聚苯乙烯(EPS)板和挤塑聚苯乙烯泡沫硬质板材(XPS)。

c.空气间层的墙体

空气间层具有较好的保温隔热效果，在建筑设计中常利用封闭的空气间层作为围护结构的保温，或者在己有保温层的情况下再增设空气间层以加强保温效果。在新建建筑中使用空气间层，可以得到较好的节能效果和提高综合经济技术指标。

空气间层在墙体中的位置，对墙体的保温隔热也有一定的影响。一般采用外保温做法，将空气间层置于保温层的高温侧，并且将保温层和墙体承重层紧密相贴。陕南地区多雾，阴雨天多，空气潮湿，一般最好在墙体内层设置隔气层。

2) 建筑屋顶的节能技术

目前，在陕南地区，常有屋顶一般有三种形式:平屋顶，坡屋顶，平屋顶和坡屋顶相结合。

提高屋面自身的热工性能是改善顶层“冬冷夏热”状况、减少常规能源消耗的关键。在居住建筑的围护结构中，屋顶所占面积较小，能耗约占总能耗的8%-10%，因此，加强屋顶保温对建筑造价影响不大，节能效益却很明显。

我们通过整体设计原则，将气候、经济、资源等外部因素与建筑构件、设备相协同，寻求一种适合在陕南地区发展的具有一定可行性的居住建筑屋面技术。从屋面所用保温隔热材料及其构造方式，利用室内外温差、空气对流等自然手段来调节室内微气候的被动式屋面构造作法:利用太阳能设备及屋面植被等方面来探讨有助于提高本地区住宅屋面热工性能的适宜性技术，并满足舒适、美观、节能、经济的要求。

a.平屋顶的构造形式

(1)采用高效保温隔热材料的屋面构造形式

与墙体一样，为了提高屋面的保温隔热性能，采用高效屋面保温材料是一个很有效的途径。在陕南地区，平屋顶中高效保温材料一般布置在防水层和结构层之间，随着屋顶吊顶工程增多，现在也有许多建筑将保温材料直接铺设在吊顶层中间。 目前越来越多的屋顶采用倒置式保温构造形式，它能克服一般屋面防水层使用寿命短、排气困难等问题，一般选择憎水性、性能稳定的保温材料铺设在防水层上面。

(2)空气间层屋面构造形式

空气间层可分为封闭型和开放型两类。开放型空气间层通常是为了利用气流带走多余热量；而封闭型则是指采用双层构造形成密闭空间，在住宅屋面和外部环境之间形成一个缓冲区域，利用空气的热阻减少外部不良气候条件对室内环境的影响。

在陕南地区，许多新建建筑的屋顶直接做成通风间层屋顶，通过架空面层阻隔太阳辐射热，并利用间层内流动的空气带走部分热量。

封闭空气间层有助于加强材料的热阻，与普通保温材料相结合，有助于提高屋面的保温隔热性能。

(3)生态屋面

①反射屋面

在屋面上喷涂或涂刷一层白色的涂层，依靠涂层对太阳辐射热的高反射性来遏制涂层下面的基层对太阳辐射热的吸收，从而降低屋顶表层温度和減少昼夜的波动温差，达到改善顶层方面热舒适环境和避免保温层失效的技术目的。

②种植屋面

采用轻质合成土，草坪的覆土厚度为20^25cm，荷载约100kg/m2，增加热阻，从而达到了节能标准要求。此种隔热层能使室内空气温度下降2-3℃，室内温度基本恒定在29℃左右，而且屋顶花园比传统屋面结构寿命长。总之，利用屋顶花园隔热，集美化环境、节能、经济、环保、改善城市热岛效应于一体，有着明显的社会效益和经济效益，是值得推广的一种隔热层形式。

③吸湿散热屋面

蓄水屋面荷载太大，我们也可用CaC12.6H20等盐分介质做成吸湿散热屋面，以液、汽两相的转换来达到散热目的。

b.坡屋顶的构造形式

近年来，坡屋顶在民用建筑，尤其是住宅建筑中的应用越来越普遍。坡屋顶之所以发展迅速，主要是因为它具有以下多方面的优点:

①美化住宅造型，改善城市景观形象。

②提高住宅屋顶的防水性能，增强住宅商品的耐久性。

③有较好的保温隔热能力，利于建筑节能。据资料介绍，同地区同层数的住宅建筑，坡屋顶与平屋顶的顶层房间，室内温度可相差5℃左右。这就表明:在相同的供热或制冷条件下，坡屋顶顶层房间的室内热环境比平屋顶要好得多；在室内热环境相同时，坡屋顶建筑的使用能耗要比平屋顶节省。

③带动新型建材产业的发展。在坡屋顶中，目前正在大力推广使用新型屋面材料，如多彩复合玻纤瓦、彩色水泥瓦以及彩钢夹芯屋面板等。

(1)一般坡屋面的保温隔热构造形式

在陕南地区，目前采用最为普遍的屋顶形式就是平屋顶十坡屋面组成的复合构造形式。

(2)通风坡屋面的保温隔热构造形式

在陕南地区，新建建筑中大多采用坡屋顶形式，其坡屋顶是在保温隔热的基础上再采用通风形式，以达到更好地保温隔热效果。

4．陕南地区可利用发展的新型建筑材料

新型建筑围护结构的材料应充分利用当地资源，陕南的主要城市(这里指安康和汉中)位于汉江上游，地势平坦，人口密度较大，这里可利用的资源就有粉煤灰，汉江淤泥，建筑垃圾，工业废渣。

利用沿江河淤泥可生产轻质、高强、节能、保温、高性能的多孔、空心、微孔烧结砖。

利用电厂排放的粉煤灰，可生产轻质、承重和高性能加气混凝土砌块，充分发挥承重加气混凝土砌块容重轻、隔热保温性能好、强度高的特点。

建筑垃圾的再利用。目前我国正处于建筑高潮期，大量的混凝土废块、废弃砖瓦、建筑部件残渣及拆除旧房的碎砖瓦屑，也可作为生产新型墙体材料很好的原材料。

5．陕南地区可利用的清洁能源—太阳能

陕南地区的太阳能资源较为丰富，全年日照时数1400^2200小时，全年总辐射能100-120万kcal/mz。目前，陕南地区太阳能热水器利用率较高，平均90%住户都使用了太阳能热水器。

随着太阳能热水器的普及使用，太阳能热水器在屋顶上的随意搁置，有损整个城市的面貌。如果能将太阳能热水器和屋顶综合考虑后进行设计，做成太阳能热水中心一体化建筑，既有利于充分利用太阳能资源，也可以节约屋顶材料，美化城市环境。

太阳能热水中心一体化建筑就是集热器与储热器分离，集热器可以成为建筑构件的一部分“长”在平楼顶、坡屋面、立面墙上，杜绝视觉污染。这种系统还可以集中供热水，每户按热水表收费，不但进一步降低了费用，也使住在底层的用户能分享太阳能之热。

6．结语

随着社会的进步、经济的发展，在建筑围护结构的主体材料中，将更多的使用廉价的、环保利废性的当地资源，为了达到舒适、节能、健康的室内住居环境，高效保温隔热材料和生态型的构造形式将成为陕南地区建筑围护结构的发展趋势。