浅议建筑围护结构节能技术

叶建阳

摘要：正文对建筑围护结构的节能技术的架构及发展进行了浅议，可为实现建筑节能提供有价值的参考服务。

关键词：围护结构；节能技术

建筑从最初开始，就体现隔热保温的功能。这一功能不断发展。现代化的建筑，其围护结构在更好地完成室内外热冷流交换控制功能同时，需要最大限度减少其巨大的能源消耗量。围护结构节能技术已经取得了较大的发展，也清晰地显示建筑围护结构对建筑节能的巨大功能。

1建筑围护结构的节能技术架构

建筑围护结构的节能技术，存在着功能和节能之间的矛盾，良好的透光性能使建筑可以获得更好的视野，但同时可能造成冬季隔热时的困难和夏季室温的升高，而良好的通风性能同样可能造成节能困难。建筑围护结构的节能主要包括从建筑形体的设计，建筑墙体、门窗和屋面的设计和施工来完成。

1.1建筑形体与节能

建筑形体的设计，更多属于建筑学范畴。长期以来，建筑师多对建筑外观及使用功能进行精心设计，而从建筑节能角度进行的综合设计只能说是初步的。建筑形体的变化会改变建筑物与环境的热交换。相对来说，塔式建筑比板式建筑与环境进行更多的热交换，在其他条件相同的情况下一般高出10%以上，复杂的体形和较大的表面积带来更多的热交换。建筑物的体形系数反映建筑物外表面与体积的比例关系，建筑体形系数每增大1%，能耗指标大约增加2.5%左右，对建筑物节能效果影响很大。

建筑物体形系数的减少，将限制建筑师的设计空间。因此，建筑物的体形系数应该在建筑造型和节能需求之间综合平衡，一般应该控制在0.3以下。建筑物体形系数的控制，主要通过减少建筑面宽，加大建筑幢深，增加建筑层数，增加建筑组合以及减少建筑外形的过多变化来实现。

建筑形体设计中的节能，可以同时考虑各面平均有效传热系数。

1.2建筑墙体与节能技术

建筑墙体的隔热保温技术，大体分为墙体自身隔热保温和通过复合材料进行隔热保温两种类型。

墙体自保温技术通过墙体主体结构材料如加气混凝土墙体、黏土(空心)砖墙体、砌体砌块墙体、钢筋混凝土墙体等的隔热保温功能实现。为了增加墙体隔热保温性能，通常通过隔热材料与墙体主体材料的复合构成复合墙体实现隔热保温功能。复合节能墙体由于采用了高效的绝热材料，增加了施工难度和成本，但可以实现较好的热工性能。

复合墙体保温隔热技术大多采用外保温技术或内保温技术，其他如中间保温技术应用相对较少。复合墙体所应用的绝热材料，，主要是聚苯乙烯塑料、岩棉、玻璃棉、矿棉、膨胀珍珠岩和加气混凝土等。

1.2.1墙体外保温技术

墙体外保温技术指绝热材料复合在建筑物外墙外侧的隔热保温技术。一般采用导热系数小于0.05W/(m•K)的高效保温隔热材料。

墙体外保温技术有以下特点:①对消除冷热桥效果相对较好;②外保温层受建筑使用造成保温层破坏的危险相对较小;③减少墙体本身温度变化，环境温度的变化对建筑温度综合影响较小;④外保温技术与内保温技术相比，施工难度相对加大。

1.2.2墙体内保温技术

墙体内保温技术绝热材料复合在建筑物外墙内侧，墙体内保温技术需要在高效的保温隔热材料表面应用如石膏板等保护层覆面。

墙体内保温技术有以下特点:①施工方便，室内连续作业，室外气候对质量的影响较小，效率较高，但室内结构吊挂的安全要求更高;②室内供热效果较好，避免热量冷量为外墙所吸收，但减少外墙冷热积蓄使室内温度随冷热量的供应变化而产生较大变化;③外墙本身温度变化较大，增加传热系数，而且容易产生冷桥热桥，形成结露;④占据一定的室内空间，既有建筑节能改造施工也会影响建筑物正常使用。

1.2.3建筑門窗与节能技术

在建筑物墙体、屋面、门窗和地面4大围护结构部件中，门窗因其通风采光等的功能要求，隔热保温性能相对较差，对室内热环境的影响也最敏感，是建筑节能需要考虑的重要因素。门窗的节能措施主要通过减少窗墙面积比，增加门窗气密性和提高施工质量解决。

节能标准对建筑的窗墙面积比作了具体规定，如表1所示。

表1窗墙面积比规定

建筑窗户的气密性是指空气通过关闭状态窗户的性能指标，由于窗户结构在窗框、窗扇以及在施工中的镶嵌缝隙，空气流通产生能量流失。普通单层钢窗空气渗透量q0<6.0m3/h，属1级，普通双层钢窗空气渗透量q0<3.5m3/h，属2级，都不能达到节能标准要求。

建筑节能窗户的使用，对建筑节能效果增加较大，可以节省采暖费用，其经济性能较好。

1.2.4建筑屋面与节能技术

建筑屋面保温大多数属外保温屋面，有混凝土保温屋面、乳化沥青珍珠岩保温屋面、憎水型珍珠岩保温屋面、聚苯板保温屋面、岩棉保温屋面、玻璃棉板保温屋面、浮石砂保温屋面、彩色钢板聚苯乙烯泡沫夹芯保温屋面、彩色钢板聚氨酯硬光夹芯保温屋面等。

实体材料层的保温隔热屋面，需要考虑屋面保温层的负荷，不宜选择密度过大的材料。

倒置式屋面是将保温层设于防水层之上的保温方法，与传统屋面构造中保温层与防水层位置相反。由于屋面蓄能量较小，室内的热交换相对较小，是一种较好的节能屋面形式。

通风屋面是建筑屋面节能的另外一种屋面节能方式，在我国夏热冬冷地区和夏热冬暖地区被广泛采用。这是一种将屋面实体结构变为带有空气间隔层的结构形式，通风屋面内表面温度变化比一般实体屋面延滞3～4h，具有通风好，散热快的特点。

种植屋面利用屋顶种植花草形成屋顶花园，具有较好节能和生态效果。分为覆土种植和无土种植两类，由于花草本身的光合作用、蒸腾作用和植物本身的呼吸作用，产生很强的热吸收效果，温度的调节能力优于通风屋顶。

蓄水屋面是在屋面上贮存水层进行屋面隔热的一种节能技术，水在蒸发时吸收大量热量，阻断夏季屋面热量的传导，起到隔热效果。蓄水屋顶的屋面水层增加的屋面负荷量，是在设计中需要考虑的因素。

2我国建筑围护结构节能技术发展

我国建筑节能工作近30年来取得了巨大的发展，先后发布实施了《民用建筑热工设计规范》GB50176-93、《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》JGJ26-95、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2003、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005、《既有采暖居住建筑节能改造技术规程》JGJ129-2000、《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411-2007以及《外墙外保温工程技术规程》JGJ144-2004等系列标准。近年来，我国对建筑节能工作犹为重视，建筑节能技术发展迅速，国外先进的建筑节能技术也纷纷传入中国并开始积极应用建筑围护结构节能技术已经逐步形成体系。近年来，在国家建筑节能技术政策和节能标准的推动下，建筑围护结构节能技术取得了令人瞩目的成绩，但与国外发达国家的差距依然巨大，我国建筑围护结构的实践也反映出许多问题，主要表现在以下几方面。

1)我国对建筑节能体系的研究和实践仍显不足，政策标准体系尚缺乏系统性，标准规范体系还不配套;建筑设计规划中对建筑整体节能的整合能力较差，设计能力良莠不齐，建筑节能总体设计采用面不足，也没有形成专业化建筑节能相关的施工能力;建筑节能效果的检测验收方法仍未形成系统等。

2)建筑围护结构保温材料品种不多，产量和质量均不能满足当前建筑节能急剧发展的要求。大多数建筑节能产品和材料供应商也没有形成规模，技术含量相对较低，质量不稳定，配套能力差。

3)自主创新能力薄弱，独立研发的建筑节能新技术、新材料、新产品较少，进入市场也相对滞后。目前在我国建筑节能中大量应用了国外材料和国外的建筑节能技术。

4)建筑节能的设计方法和技术措施的应用，尚缺乏系统评价，应该从建筑生命周期的技术性能，经济性能，环境性能进行系统分析。

3结语

建筑围护结构的节能技术，包括了墙体、门窗、屋面等节能技术，对建筑节能起到至为关键的作用。但节能技术更需要考虑整合应用，考察其综合节能效果，提高我国总体建筑节能水平。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。