寒冷地区绿色建筑墙体节能几项技术适用性研究

武 欣 阎 阳 路 军 史建平

(河北建筑工程学院建筑与艺术学院，河北 张家口 075024)

0 引 言

建筑能耗是我国三大能源消耗的构成之一，约占能源总耗的35%，降低建筑能耗是我国节能工作的重点，而大力发展绿色建筑是建筑节能的重要途径.但是许多人甚至是业内人士对绿色建筑的认识存在一定的误区，认为绿色建筑是各种技术的堆砌；是高成本的贵族建筑.其实，只要是在全寿命周期内，能最大限度节约资源、保护环境、减少污染的建筑，都是绿色建筑.大规模发展绿色建筑的关键是降低其成本，也就是说，我们在考虑绿色建筑节能方面，不仅要注重可再生能源利用的相关新技术，已有技术的改进和低成本技术的运用也非常重要.

墙体是建筑物的围护结构，其面积占外墙面积的60%左右，墙体的热量损失占建筑物围护结构热量损失的45%.提高外墙的保温、隔热能力，不仅能够增加建筑物的热舒适性，还节约了能源，降低了成本，是建筑物实现绿色建筑的重要一环.本文旨在不增加或少增加建筑成本的前提下，提出几种适合寒地绿色建筑墙体保温与隔热的技术做法，用来改善寒地建筑的舒适性.

1 外墙的保温技术改进做法

1.1 保温材料的接缝处理

图1 外墙保温材料接缝

北方采暖地区城市的建筑量为全国总建筑量的26%左右，但是建筑能耗却站到了全国建筑总能耗的40%～50%.对采暖地区的绿色建筑而言，只有提高了建筑的保温性能，才能从根本上实现节约能源.寒冷地区目前较常用的保温方式是外保温，常用的保温材料是挤塑聚苯板等板状保温材料.关于板状保温材料的接缝，现在均采用平缝的方式，错缝搭接.这种做法在保温材料接缝处易发生“热桥”现象，从而影响保温效果.故在寒冷地区，保温材料可采用企口缝的铺贴方式(图1、2、3).

图2 阳角处的接缝

图3 阴角处的接缝

板状保温材料接缝为企口缝有以下优点：1、有效防止保温材料“热桥”现象的产生，进一步增加了建筑物的保温性能，降低建筑能耗.2、防止雨水从保温层缝隙直接渗入到外墙身，提高了建筑物外墙的防水性能.3、由于板与板之间是紧扣在一起的，所以能够增强板与板之间的连接性能，能较好的抵抗风荷载作用.

1.2 墙体与窗洞的关系

在寒冷地区保温效果比较好的窗主要有塑钢窗、断桥铝合金窗还有铝木窗.即使保温效果最好的铝木窗框，按双层中空玻璃测定，其导热系数接近2W/m2·K的值也远远高出了外墙常用建材的K值，所以窗户一直是建筑围护结构热工的薄弱环节.但是现在窗户“大窗洞，低窗台”设计的潮流，导致许多建筑无论南向还是北向的阳台，均被设计成为落地窗；甚至许多住户为了美观，还自行将阳台上的普通窗改为落地窗.其实，从保温角度而言，窗口面积越小越好.

对于寒冷地区，南向的阳台，优选落地窗的设计，因为此时落地窗在冬天能够形成阳光房，有助于室温的提升.但是北向的阳台冬天没有太阳照射，若设计成落地窗，屋内的热量会从玻璃、窗框及缝隙大量溢出.现对位于河北张家口市的一栋采暖居住建筑的两个阳台进行实测，2014年当地一月份气温，平均最高1 ℃，平均最低-11 ℃.一层的两个单元户型完全一样，同样是9.36 m2面积的北向阳台，一户将阳台的普通窗改为落地窗，落地窗采用中空双玻的断桥铝合金；另外一户阳台保持原貌，阳台栏板高度为1.05 m，材料加气混凝土，在栏板外贴了60厚的挤塑聚苯板，窗户采用中空双玻的塑钢窗.经过测定，结果表明，安装落地窗比不安装落地窗时室内空气温度低2.6 ℃～3.2 ℃.

2 外墙的隔热做法

寒冷地区外墙除了要考虑冬季保温外，还应当兼顾夏季隔热.西晒的山墙夏季受太阳直射时间长，所以西墙的隔热应作为墙体隔热的重点部位.考虑节能环保，降低成本等因素，可以选择垂直绿化作为西墙的隔热方式.由于在西晒山墙上窗洞口数量不多；且洞口主要用于卫生间的通风，对采光要求不高，洞口面积不大；植物能够大面积的覆盖山墙，故此种做法在寒冷地区西晒的山墙应大量推广.种植的植物不仅能够降低建筑物墙体表面的温度，改善居住舒适度，还能够丰富建筑立面，降低噪声，增加空气中负氧离子含量，净化空气.下图为对天津两栋80年代住宅西墙的实测结果，两栋住宅均为6层，一栋西墙外侧基本被爬山虎覆盖，另外一栋住宅西墙未被覆盖，且两栋住宅西墙外60米范围内均无任何遮挡.测量时间为2013年7月，住宅外墙为370 mm的普通黏土砖墙，内外侧均为20 mm厚的水泥砂浆抹灰.由下表可以看出，种植爬山虎的墙体内表面温度曲线较为平缓，温度变化幅度较小，且墙体内表面温度最高值低于室外空气温度，与未种植的墙体内表面温度最大差值为6.3 ℃，平均温度比未种植低2.3 ℃.可见，垂直绿化对建筑物的隔热性能提高显著，在炎热的夏季有十分重要的意义.

图4 夏季西墙垂直绿化前后对比

图5 种植床平面图

垂直绿化在寒地应选择耐寒、耐旱、耐贫瘠、浅根系、生命力强的植物，爬山虎就是较好的选择，它除了上述优点外还具有吸附能力强，生长速度快，绿化覆盖面积大等优点，一条茎粗2厘米的藤，两年墙面绿化的覆盖面积可达到30～50 m2，且在第二年便可以粗放管理.为加快墙面的绿化覆盖的速度，除了在首层进行种植外，还可以每三层设置种植床，种植床可按照阳台出挑的方式来进行设置.防止外墙与种植床底板处易产生的“热桥”现象，种植床底板应设置保温层；考虑外墙身及底板的渗水，还需在底板及外墙设置防水层.为便于植物的攀爬，在种植床外侧可以搭种植架，所种植物与墙体应保持一定的距离，一般500 mm左右；所以，种植床的出挑长度可为600 mm，高度可为450 mm(图5、6、7)，以此保证植物不紧贴外墙，有助于墙体的散热.这种出挑种植床的方式，在建造及维护成本上，要远远低于植物挂笼，种植盆，种植毯等其他垂直绿化的方式，特别适用于寒冷地区选择攀爬植物作为西墙隔热的多层及小高层建筑.

图6 种植床侧立面图 图7 种植床详图

3 结 语

寒冷地区常用的保温材料，容易在接缝处产生“热桥”，使用企口缝的做法能有效避免“热桥”，提高建筑的保温性能，具体拼接方式可参照前面所述内容.对于寒地建筑不同朝向的墙，应根据不同季节，考虑因素有所侧重.如，北向外墙，重点考虑冬季保温，应避免窗洞口尺寸太大；西向的山墙，在考虑冬季保温的因素外，还应当考虑夏季隔热.适用于寒地的隔热方式为用出挑种植床的方式种植攀爬植物，这种方式不但隔热效果显著，产生的增量成本也很少.

参 考 文 献

[1]蔡丽敏，孙大明，王有为.浅议建筑垂直绿化[J].城市环境与城市生态，2009(4):16～23

[2]中国城市科学研究会.中国绿色建筑2013[M].北京：中国建筑工业出版社，2013

[3]柳孝图.建筑物理[M].北京：中国建筑工业出版社，2007