居住建筑围护结构对建筑能耗影响的研究

蒋诚 林叶童 聂晨阳 徐婉怡 姜雪莹

摘要：我国是一个能源相对来说比较短缺的国家，特别是随着国家节能减排口号的提出，各行各业都开始进行了节能减排。就拿我们生活中常见的建筑来说，建筑围护结构好坏，对建筑在能源的消耗上是有一定影响的。一个设计合理的建筑围护结构，是能够帮助整个建筑降低能耗的，所以对居住建筑围护结构的研究必不可少。通过对居住建筑围护结构进行优化，可以达到降低建筑能耗的目标，这对于降低我们国家的能源消耗是有一定深远影响意义的。

关键词：建筑围护;建筑能耗;研究

现如今，随着能源的日益短缺，降低能耗，作为一种各行各业都在积极推进的目标，已广泛得到关注[1]。就拿建筑行业来说，建筑的维护结构能够影响建筑的能源消耗。例如在夏季，我国南方地区普遍高温，因此空调的使用率大幅增加。人们在享受空调带来凉爽的同时，却增大了电能的消耗，因此针对南方建筑的维护结构进行适当的优化，能够降低建筑内的温度，从而达到降低空调使用率的目的。而在冬季，我国北方地区天气比较寒冷，大多采用燃煤取进行取暖，因此，如果对北方建筑物的建筑围护结构进行合理设计，从而达到保温的效果，这对于降低燃煤的消耗，能够起到良好的帮助作用[2]。所以由此可见，居住建筑的围护结构是能够影响建筑物的能源消耗的。

一、研究的意义

现如今全世界面临的三大问题是环境、资源和人口。而能源作为资源中的重要一部分，拥有足够的能源，是一个国家强大的标志。而能源的获取在于开源和节流，但是现如今，随着地球上自然资源的不断减少，显然开源这个方式并不能满足整个国家日益增长的能源需求[3]。因此，降低能源消耗这种节流的方式，是保障一个国家能源供应的重要手段。就拿人们居住的建筑来说，全世界每年用于居住建筑的制冷和供暖所消耗的能源占到全世界每年能源消耗的7.6%以上。由此可见，降低居住建筑的能源消耗是多么的重要。居住建筑作为人们日常生活居住的建筑，主要包括宿舍、公寓、住宅等。而这些居住建筑的围护结构是整个居住建筑能量消耗的大户[4]。其整个能量消耗值可以占到整个建筑能量消耗的70%以上。其中，围护结构的能量消耗主要体现在两个方面：1、热交换，例如在冬季取暖时，室内的热量会通过围护结构传到外面，因此这就需要消耗更多的煤炭来维持室内的温度。2、冷风渗透，例如在夏季，由于室外温度较高，人们为了维护舒适的居住环境会利用空调来降低室内的温度，这就势必会造成大量的电能消耗。因此，进行居住建筑围护结构对建筑能耗影响的研究，能够帮助我们找到切实可行的手段来降低北方地区冬季建筑物的热量消耗。增强南方地区夏季建筑物的热量快速散失。这对于降低能源的消耗是有深远影响意义的。

二、围护结构节能技术

（一）夹心保温

所谓夹心保温，就是在建筑物外墙的中间设置一层保温材料。其优点是这种材料一般价格不高，且对施工季节没有太大的要求。只是在施工条件上，需要在内外叶墙的竖直和水平方向上设置拉结钢筋或者是丝网片，从而加强内外业强的连接。

（二）外墙保温

外墙保温主要分为外墙外保温和外墙内保温。

外墙外保温主要使用的材料有玻璃棉、酣醛复合保温板和岩棉板。其中玻璃棉属于一种玻璃纤维，是一种人造的纤维，在外墙保温中，如果使用玻璃棉的话，需要在玻璃棉的表面附加一层如玻璃丝布、防火布等饰面，其作用是可以保证吸声特性，否则就会造成玻璃棉纤维的脱落。而酚醛复合保温板实际是一种酚醛泡沫，这种材料的优点是防火性高，且保温性能更好。而岩棉板则是一种天然矿物质，且这种物质无毒无害，并且耐久性和防火性也更好。因此，岩棉板这种材料通常应用于防火等级较高的建筑物上。但是这种材料易吸水，特别容易受潮，因此对于施工工艺的要求较高。

外墙内保温与外墙外保温相比，其特点是将保温材料设置在外墙体的室内一侧。外墙内保温的优点在于对材料的防水等级要求不高，同时施工简单不复杂。这是因为由于外墙内保温材料只设置在外墙体的室内一侧，因此不会受到雨水的淋湿。同时，由于内保温的材料的施工通常在一个层高范围内进行，因此不需要搭设脚手架，所以施工更为方便。但是外墙内保温也具有一些缺点，例如占用室内空间、对于住户二次装修产生影响，另外，工程造价也会较高。

（三）屋面节能设计技术

屋面指的是建筑物的顶面，其特点是在整个房屋接受到的太阳辐射量上，屋顶所接受的太阳热量一般占建筑总能耗的10%左右。因此，对屋面进行节能设计，对于降低室内温度，从而减少空调的使用频率来说，是很有意义的。现如今，为了降低建筑屋面受太阳光照射的影响，通常会设置倒置式屋面、通风屋面和种植屋面三种模式。其中倒置式屋面是至将传统屋面的防水层和保温层调换位置进行设置，其作用是当太阳的热量传到屋面的保温层上时，可以延缓热量向屋内传播的速度，从而达到降低室内温度的目的。通风屋面的特点就是在屋面设置一个通风结构，其特点是利用结构的外围来挡住太阳光传输的热量，在通风结构当中，通过自然风可以将太阳传送的热量吹送到外面，同时为了加大通风效果，也可以采用机械送风的方式。而种植屋面就是在建筑物的屋面上种植一些绿植来阻挡太阳光的热传递。通过在屋面种植绿植，除了能够降低太阳光热量传递之外，还能够达到美观的效果。特别是种植屋面如果广泛的应用在城市中，对改善城市空气质量、降低城市热岛效应，能够起到很好的帮助作用。

结语

居住建筑围护结构对影响建筑物的能源消耗是有深远影响意义的，对居住建筑围护结构进行良好的设计，能够帮助居住建筑降低能源的消耗。例如针对北方地区，通过在围护结构上设置合适的保温材料，能够有效降低热量的散失，从而降低冬季取暖煤炭的消耗量;而对于南方地區，通过对居住建筑围护结构的设计可以减缓太阳热量直接向屋内传输的速度，从而达到降低室内温度，减缓空调的使用频率目的，这对于节约电能是很有帮助的。总之，通过对居住建筑围护结构进行优化，能够实现节能减排的目的，这对于改善我们国家的能源结构是很有影响的。

参考文献：

[1]程晖. 夏热冬冷地区围护结构对公共建筑能耗影响研究[D].西南交通大学，2019.

[2]张伟强.某北方城市居住建筑围护结构对建筑能耗影响模拟分析[J].绿色建筑，2018，10（04）：28-30.

[3]季永明. 寒冷地区高气密性居住建筑围护结构空气渗透量预测模型研究[D].大连理工大学，2018.

基金项目：国家级大学生创新训练计划项目（202010147015）;辽宁省自然科学基金指导计划项目（2019-zd-0044）;辽宁省教育厅高校科研基金资助项目（LJCL001，LJ2017QL035）