论文部分内容阅读
摘要：外围护结构在建筑节能中起着重要作用，对外围护结构进行合理的设计选择，能极大地降低建筑能耗。文章针对外围护结构，从墙体、屋面、门窗3方面提出了一些提高外围护结构热保温性能的措施，从而改善建筑节能，以供借鉴。
关键词：建筑节能；墙体；屋面；门窗
中图分类号：TU111.4 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2010）36－0154－02
随着我国工业化和城市化的高速发展，我们对能源的需求将更加迫切，但我国是一个能源相对短缺的国家，减少能源的消耗成为国家发展的必要条件。在我国，建筑能耗占总能耗的25%左右，居各种能耗首位。我国建筑不仅耗能高，而且能源利用效率很低，建筑节能已是社会发展的必然。建筑节能设计也越来越引起我国广大建筑工作者的重视。
建筑的外围护结构是由墙体、屋面、门窗等围合起来的空间，这一空间热环境的优劣，取决于室外自然气候的优劣和围护结构的保温隔热性能的高低。我国现有居住建筑外围护结构的热工性能普遍较低，直接影响了室内热舒适度。提高建筑外围护结构的热工性能是建筑节能的最有效手段。因此，改善建筑外围护结构的热工性能，是建筑节能的首要问题。
1墙体节能设计
墙体是建筑外围护结构的主体，通过墙体散失的热量约为总耗热量的22%，因此加强墙体围护结构的保温至关重要。外墙节能有外墙外保温系统、外墙内保温系统、外墙自保温系统3类。
1.1外墙外保温系统
外墙外保温系统是将保温材料置于建筑物外墙的外侧，不仅适用于北方冬季需保温地区的采暖建筑，也适用于南方夏季需隔热地区的空调建筑。既适用于新建建筑，也适用于既有建筑的节能改造。具有节能效率高、保温效果明显、减少温度应力引起墙体开裂、延长使用寿命、改善居室环境、便于室内装修和翻新维护等优点，但是施工较为复杂，系统内部存在空腔。目前主要做法有外挂式外保温、聚苯板与墙体一次浇筑成型、聚苯颗粒料浆做外墙保温。
1.2外墙内保温系统
外墙内保温就是在外墙的内侧使用苯板、保温砂浆等保温材料，从而使建筑达到保温节能的作用。具有不增加建筑面积、不影响外墙面上各类施工、施工受气候影响小等优点，但是节能效率低，热桥现象和室内结露挂霜现象严重，对减小墙体厚度无帮助。因为减少使用面积，温度应力引起墙体开裂，无法为建筑物提供有效的保护，对延长建筑物使用寿命无帮助。由于其增加了室内火患，不方便进行室内装修，不便于翻新与维护保养。由于内保温在技术上的不合理性，目前比較少做，已逐步被外保温所替代。
1.3外墙自保温系统
外墙自保温体系可最大限度的实现建筑节能设计标准的预期目标，可实现建筑节能效果达65%以上；一般将保温材料置于结构内部，因而可保持与建筑物相同的使用寿命；其一般是工厂化生产，现场拼装，因而可保证建造施工质量；其成本较传统保温体系造价低20%～25%；施工工艺中若将绝热材料设置在外墙中间，则有利于较好的发挥墙体本身对外界的防护作用，因而对保温材料强度要求也可相应下降。但目前自保温体系主要用于填充墙或低层建筑承重墙，其不能用于既有建筑的墙体节能改造，即使用范围受到一定限制；其与外保温对比墙体厚度较大，由于新型材料的吸水率和砂浆问题，因而其墙体粉刷层较易出现开裂现象。
2门窗节能设计
建筑围护结构热工性能最薄弱的环节是门窗，室内热量损失中，约40%是经过门窗损失的。因此改善门窗和提高门窗的节能保温性能至关重要。
2.1控制窗墙的比例
窗墙比例系指窗户面积与窗户面积加上外墙面积之比。一般来说，窗户的传热系数大于同朝向、同面积的外墙传热系数。因此，采暖耗能热量随着窗墙比例的增加而增加。在采光通风条件的允许下，控制窗墙比例比设置保温窗帘和窗板更加有效。
2.2改善窗户保温效果
首先，增加窗玻璃层数，使用双层或三层窗，利用玻璃之间的密闭空气间层增大热绝缘系数，降低窗户的传热系数。可以大大改善窗户的保温性能。其次使用真空玻璃，真空玻璃不仅隔音性能优良，而且保温性能极佳，可以大幅度提高窗户的保温性能及建筑节能效果。再次改变窗框材料，窗框部分的保温效果主要取决于窗框材料的导热性能。在选择窗框材料时，尽量选择导热系数低、不容易变形和老化的材料。
2.3减少冷风渗透
在我国住宅中多数门窗，特别是钢窗的气密性很差，冬季室外冷空气通过门窗缝隙进入室内，从而增加了供暖能量的消耗。因此增设密封条是提高门窗气密性的手段之一。密封条应弹性良好，镶嵌牢固严密，经久耐用，使用方便，价格适中。同时，密封条品种的选择要与门窗的类型、缝隙的宽度、使用的部位相互匹配。根据门窗的具体情况，分别采用不同的密封条，如橡胶条、塑料条或橡塑结合的密封条。然而，当密封过于严实，又与居室的卫生环境（通风换气）发生矛盾，为使正常的通风换气问题得到解决，在要求普遍安设密封条的同时，还应开发使用简便的微量通风器。微量通风器可以设置在窗框内，手动调节它的启闭程度。
2.4加强户门、阳台门的保温
以前，我们一般大都采用实心木板或复合板作为户门和阳台门，一方面它们的保温隔热性能较差，同时不利于安全防火。另一方面，户门和阳台门一般与外界接触，自然界的风霜雨雪对户门产生很大的负面影响（变形、裂缝、腐烂）。有些地方虽然使用空腹薄板当作户门，这对改善户门的保温隔热虽然能起到一定的作用，但是户门的强度性较差，在外界各种力的作用下，空腹薄板户门容易损坏，而且维修不方便，价钱昂贵。因此，可将空腹薄板置于居室内侧，铝合金置于外侧，使两者相得益彰，这样不仅达到保温隔热的效果，而且又达到安全防护的作用。由于阳台的形式多种多样（凸型阳台、四型阳台、半凹半凸型阳台），应根据不同的特点处理好各自的保温隔热关系，但是不管阳台形式怎样（封闭阳台除外），它们都有一个共同的特征：在阳台门的小部件制作钢材门心板，在上面贴上绝缘材料，上部透明部分采用双层玻璃，中间应留一定厚度，使之形成空气层。这样，其保温隔热效果大有改善。
3屋面节能设计
屋面节能的原理与墙体节能一样，通过改善屋面层的热工性能阻止热量的传递。
3.1选用新型保温材料
选用热导率小、重量轻、强度高的新型保温材料，如选用现喷硬质聚氨酯泡沫塑料，这种新型的保温材料不仅重量轻，热导率极小，保温效果好，施工方便，而且适用于形状比较复杂的屋面。另外，这种保温材料是闭孔的材料，不仅吸水率非常小，而且在一定程度上还具有防水的功能。所以在进行屋面保温工程设计时，在综合考虑经济发展水平的情况下，应优先采用热导率小、重量轻、吸水率低、抗压强度高的新型保温材料。
3.2增加保温层的厚度
要使建筑物整体达到节能50%、65%的目标，应根据建筑物耗热量指标及所选用保温材料的品种、屋面相关层次的构成以及当地的室外计算温度，在确保室内温度的条件下，通过计算增加保温层的厚度，以降低热量的损失。
3.3做好防水层，降低保温层内的含水率
渗漏水通过防水层进入保温层，使保温层内的含水量大为提高，从而降低了保温效果。所以要降低热量损耗就必须做好屋面防水层，以确保保温层的含水率相当于当地自然风干状态下的平衡含水率。
3.4采用吸水率低的保温材料
既然保温层所用材料的热导率与其含水率的大小有密切关系，而一些保温材料，如水泥膨胀珍珠岩、加气混凝土板等保温材料，由于吸水率很高，容易使保温层的热导率增大。故在进行屋面保温工程设计时，宜选用一些吸水率低的保温材料，如沥青膨胀珍珠岩、聚苯乙烯板等。
3.5设置排汽屋面
设置排汽屋面的目的就是要将保温层内的水分逐步排入大气中，以降低保温层的含水率，使保温层能达到当地自然风干状态下的平衡含水率，从而减少屋面部分的热量损耗，确保保温效果。
3.6采用生态型的节能屋面
利用屋顶植草栽花，甚至种植灌木或蔬菜，使屋顶上形成植被，成为屋顶花园，起到了良好的隔热保温作用。种植屋面又分为覆土种植屋面和无土种植屋面两种，覆土种植屋面是在屋顶上覆盖种植土壤，厚度200 mm左右，有显著的隔热保温效果。无土种植屋面是用水渣、蛭石等代替土壤作为种植层，不仅减轻了屋面荷载，而且还大大提高了屋面的隔热保温效果，降低了能源的消耗。
4结束语
建筑节能工作是一项大而广、内涵丰富、情况复杂的巨大工程，是实现建筑领域可持续发展的必由之路。据有关文献报道，外围护结构散出的热量占建筑能耗量的70%以上， 因此必須踏踏实实做好外围护节能工作每一个环节，为我国建设节约型社会，实现可持续发展战略做出应有的贡献。
Brief Discussion on the Construction Energy Efficiency
Technology of External Envelope Structure
Zhou Hang，Shen Jinquan
Abstract：The external envelope structure plays an important role in construction energy efficiency. Making reasonable design choice for external envelope structure can significantly reduce construction energy consumption. In this paper, according to external envelope structure, the author, from three aspects including the walls, roof, windows and doors, makes a number of measures to improve thermal insulation performance and improve energy efficiency for reference.
Key words：construction energy efficiency; wall; roof; doors and windows
关键词：建筑节能；墙体；屋面；门窗
中图分类号：TU111.4 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2010）36－0154－02
随着我国工业化和城市化的高速发展，我们对能源的需求将更加迫切，但我国是一个能源相对短缺的国家，减少能源的消耗成为国家发展的必要条件。在我国，建筑能耗占总能耗的25%左右，居各种能耗首位。我国建筑不仅耗能高，而且能源利用效率很低，建筑节能已是社会发展的必然。建筑节能设计也越来越引起我国广大建筑工作者的重视。
建筑的外围护结构是由墙体、屋面、门窗等围合起来的空间，这一空间热环境的优劣，取决于室外自然气候的优劣和围护结构的保温隔热性能的高低。我国现有居住建筑外围护结构的热工性能普遍较低，直接影响了室内热舒适度。提高建筑外围护结构的热工性能是建筑节能的最有效手段。因此，改善建筑外围护结构的热工性能，是建筑节能的首要问题。
1墙体节能设计
墙体是建筑外围护结构的主体，通过墙体散失的热量约为总耗热量的22%，因此加强墙体围护结构的保温至关重要。外墙节能有外墙外保温系统、外墙内保温系统、外墙自保温系统3类。
1.1外墙外保温系统
外墙外保温系统是将保温材料置于建筑物外墙的外侧，不仅适用于北方冬季需保温地区的采暖建筑，也适用于南方夏季需隔热地区的空调建筑。既适用于新建建筑，也适用于既有建筑的节能改造。具有节能效率高、保温效果明显、减少温度应力引起墙体开裂、延长使用寿命、改善居室环境、便于室内装修和翻新维护等优点，但是施工较为复杂，系统内部存在空腔。目前主要做法有外挂式外保温、聚苯板与墙体一次浇筑成型、聚苯颗粒料浆做外墙保温。
1.2外墙内保温系统
外墙内保温就是在外墙的内侧使用苯板、保温砂浆等保温材料，从而使建筑达到保温节能的作用。具有不增加建筑面积、不影响外墙面上各类施工、施工受气候影响小等优点，但是节能效率低，热桥现象和室内结露挂霜现象严重，对减小墙体厚度无帮助。因为减少使用面积，温度应力引起墙体开裂，无法为建筑物提供有效的保护，对延长建筑物使用寿命无帮助。由于其增加了室内火患，不方便进行室内装修，不便于翻新与维护保养。由于内保温在技术上的不合理性，目前比較少做，已逐步被外保温所替代。
1.3外墙自保温系统
外墙自保温体系可最大限度的实现建筑节能设计标准的预期目标，可实现建筑节能效果达65%以上；一般将保温材料置于结构内部，因而可保持与建筑物相同的使用寿命；其一般是工厂化生产，现场拼装，因而可保证建造施工质量；其成本较传统保温体系造价低20%～25%；施工工艺中若将绝热材料设置在外墙中间，则有利于较好的发挥墙体本身对外界的防护作用，因而对保温材料强度要求也可相应下降。但目前自保温体系主要用于填充墙或低层建筑承重墙，其不能用于既有建筑的墙体节能改造，即使用范围受到一定限制；其与外保温对比墙体厚度较大，由于新型材料的吸水率和砂浆问题，因而其墙体粉刷层较易出现开裂现象。
2门窗节能设计
建筑围护结构热工性能最薄弱的环节是门窗，室内热量损失中，约40%是经过门窗损失的。因此改善门窗和提高门窗的节能保温性能至关重要。
2.1控制窗墙的比例
窗墙比例系指窗户面积与窗户面积加上外墙面积之比。一般来说，窗户的传热系数大于同朝向、同面积的外墙传热系数。因此，采暖耗能热量随着窗墙比例的增加而增加。在采光通风条件的允许下，控制窗墙比例比设置保温窗帘和窗板更加有效。
2.2改善窗户保温效果
首先，增加窗玻璃层数，使用双层或三层窗，利用玻璃之间的密闭空气间层增大热绝缘系数，降低窗户的传热系数。可以大大改善窗户的保温性能。其次使用真空玻璃，真空玻璃不仅隔音性能优良，而且保温性能极佳，可以大幅度提高窗户的保温性能及建筑节能效果。再次改变窗框材料，窗框部分的保温效果主要取决于窗框材料的导热性能。在选择窗框材料时，尽量选择导热系数低、不容易变形和老化的材料。
2.3减少冷风渗透
在我国住宅中多数门窗，特别是钢窗的气密性很差，冬季室外冷空气通过门窗缝隙进入室内，从而增加了供暖能量的消耗。因此增设密封条是提高门窗气密性的手段之一。密封条应弹性良好，镶嵌牢固严密，经久耐用，使用方便，价格适中。同时，密封条品种的选择要与门窗的类型、缝隙的宽度、使用的部位相互匹配。根据门窗的具体情况，分别采用不同的密封条，如橡胶条、塑料条或橡塑结合的密封条。然而，当密封过于严实，又与居室的卫生环境（通风换气）发生矛盾，为使正常的通风换气问题得到解决，在要求普遍安设密封条的同时，还应开发使用简便的微量通风器。微量通风器可以设置在窗框内，手动调节它的启闭程度。
2.4加强户门、阳台门的保温
以前，我们一般大都采用实心木板或复合板作为户门和阳台门，一方面它们的保温隔热性能较差，同时不利于安全防火。另一方面，户门和阳台门一般与外界接触，自然界的风霜雨雪对户门产生很大的负面影响（变形、裂缝、腐烂）。有些地方虽然使用空腹薄板当作户门，这对改善户门的保温隔热虽然能起到一定的作用，但是户门的强度性较差，在外界各种力的作用下，空腹薄板户门容易损坏，而且维修不方便，价钱昂贵。因此，可将空腹薄板置于居室内侧，铝合金置于外侧，使两者相得益彰，这样不仅达到保温隔热的效果，而且又达到安全防护的作用。由于阳台的形式多种多样（凸型阳台、四型阳台、半凹半凸型阳台），应根据不同的特点处理好各自的保温隔热关系，但是不管阳台形式怎样（封闭阳台除外），它们都有一个共同的特征：在阳台门的小部件制作钢材门心板，在上面贴上绝缘材料，上部透明部分采用双层玻璃，中间应留一定厚度，使之形成空气层。这样，其保温隔热效果大有改善。
3屋面节能设计
屋面节能的原理与墙体节能一样，通过改善屋面层的热工性能阻止热量的传递。
3.1选用新型保温材料
选用热导率小、重量轻、强度高的新型保温材料，如选用现喷硬质聚氨酯泡沫塑料，这种新型的保温材料不仅重量轻，热导率极小，保温效果好，施工方便，而且适用于形状比较复杂的屋面。另外，这种保温材料是闭孔的材料，不仅吸水率非常小，而且在一定程度上还具有防水的功能。所以在进行屋面保温工程设计时，在综合考虑经济发展水平的情况下，应优先采用热导率小、重量轻、吸水率低、抗压强度高的新型保温材料。
3.2增加保温层的厚度
要使建筑物整体达到节能50%、65%的目标，应根据建筑物耗热量指标及所选用保温材料的品种、屋面相关层次的构成以及当地的室外计算温度，在确保室内温度的条件下，通过计算增加保温层的厚度，以降低热量的损失。
3.3做好防水层，降低保温层内的含水率
渗漏水通过防水层进入保温层，使保温层内的含水量大为提高，从而降低了保温效果。所以要降低热量损耗就必须做好屋面防水层，以确保保温层的含水率相当于当地自然风干状态下的平衡含水率。
3.4采用吸水率低的保温材料
既然保温层所用材料的热导率与其含水率的大小有密切关系，而一些保温材料，如水泥膨胀珍珠岩、加气混凝土板等保温材料，由于吸水率很高，容易使保温层的热导率增大。故在进行屋面保温工程设计时，宜选用一些吸水率低的保温材料，如沥青膨胀珍珠岩、聚苯乙烯板等。
3.5设置排汽屋面
设置排汽屋面的目的就是要将保温层内的水分逐步排入大气中，以降低保温层的含水率，使保温层能达到当地自然风干状态下的平衡含水率，从而减少屋面部分的热量损耗，确保保温效果。
3.6采用生态型的节能屋面
利用屋顶植草栽花，甚至种植灌木或蔬菜，使屋顶上形成植被，成为屋顶花园，起到了良好的隔热保温作用。种植屋面又分为覆土种植屋面和无土种植屋面两种，覆土种植屋面是在屋顶上覆盖种植土壤，厚度200 mm左右，有显著的隔热保温效果。无土种植屋面是用水渣、蛭石等代替土壤作为种植层，不仅减轻了屋面荷载，而且还大大提高了屋面的隔热保温效果，降低了能源的消耗。
4结束语
建筑节能工作是一项大而广、内涵丰富、情况复杂的巨大工程，是实现建筑领域可持续发展的必由之路。据有关文献报道，外围护结构散出的热量占建筑能耗量的70%以上， 因此必須踏踏实实做好外围护节能工作每一个环节，为我国建设节约型社会，实现可持续发展战略做出应有的贡献。
Brief Discussion on the Construction Energy Efficiency
Technology of External Envelope Structure
Zhou Hang，Shen Jinquan
Abstract：The external envelope structure plays an important role in construction energy efficiency. Making reasonable design choice for external envelope structure can significantly reduce construction energy consumption. In this paper, according to external envelope structure, the author, from three aspects including the walls, roof, windows and doors, makes a number of measures to improve thermal insulation performance and improve energy efficiency for reference.
Key words：construction energy efficiency; wall; roof; doors and windows