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1、Doors &Windows TM2010.12 建筑外围护结构综合节能技术 徐 浩 何磊磊 西安建筑科技大学建筑学院摘 要 :本文通过对建筑外围护结构性能的分析 , 对建筑外围护结构设计中外窗及幕墙 、 外墙 、 屋顶等所采取的节能技术 措施及其特点作了论述 , 并对这些节能措施目前的研究及应用现状作出归纳 , 从而明确了常用节能技术措施的应用效果 , 使人 们进一步了解节能技术在建筑外围护结构中的应用 。关键词 :外窗 ; 玻璃幕墙 ; 节能技术 ; 外围护结构 ; 屋顶1引言由于建筑外 围护结构的 传热性能直 接影响着 建筑用采暖空调的能源消耗量 , 因此提高建筑外围 护结构的保温隔热性
2、能是降低建筑能耗的关键 。 建 筑外围护结构主要包括门窗 、 外墙 、 屋顶等 , 它们相 互影响 、 相互制约 , 单纯地加强某一个或几个方面 的节能性能 , 并不一定能达到良好的节能效果和实 现节能的经济性 。2外窗及幕墙保温隔热技术随着建筑形式的多样化 , 外窗和玻璃幕墙等透 光型外围护结构所占外表面的比例越来越高 。 然 而 , 由于通常透光型外围护结构的热工性能大大低 于非透光型外围护结构 , 因此外窗和玻璃幕墙成为 影响建筑能耗的重要因素 。 提高外窗和玻璃幕墙的 保温隔热性能的技术措施有很多 , 通常是采用改善 窗框 、 玻璃的热工性能和安装技术等 , 隔热重点是 利用遮阳技术
3、。2.1节能窗节能窗采用性能良好的塑料型材 、 铝塑和木塑 复合型材 、 断热型铝合金型材和配套附件及密封材 料 , 使用平开 、 复合内开等开启方式 。 北方寒冷严寒 地区采用单框双层中空玻璃窗 、 单框三层玻璃窗或 双 层 节 能 窗 。 高 效 节 能 窗 的 传 热 系 数 应 控 制 在 2.0W/(m2K 以下 。 在施工安装中窗口的密封处理非 常重要 , 应尽量减少窗的空气渗透 。为提高外窗的热工性能 , 宜采用充填惰性气体 的中空玻璃或特种玻璃 , 如 Low-E 玻璃 、 真空玻璃 、 热反射镀膜玻璃等 , 见图 1。 建设部借鉴国外经验 , 组织研发了适合我国国情的门窗性能
4、评价标识体 系 , 已开始试行 , 以规范节能门窗市场 。图 1节能窗实例2.2遮阳技术夏季太阳辐射透光玻璃照射到室内 , 使大量的 热量传递到室内并使室内温度升高 。 采取有效地技 术手段遮阳 , 可大幅度降低空调能耗 , 或者不开空 调即可得到舒适的室内热环境 。 在北方地区冬季可 以调节遮阳装置 , 使其不遮挡阳光进入室内 , 有的 遮阳产品在冬季的夜晚还可以启动保温作用 。 外遮 阳可以通过外围护结构设计外挑阳台或遮阳构 件 实现 , 也可以安装可调节遮阳装置 , 如可移动遮阳 板 、 织物或金属卷帘 , 安装中间夹带活动百叶的外 窗等 。建筑节能27Doors &WindowsTM2
5、010.12建筑节能2.3幕墙技术采用全玻璃幕墙会大大增加建筑能耗 , 应尽量避免 。 近年来 , 我国引进了欧洲先进的呼吸式幕墙 的设计理念和方法 , 并在一些高档建筑中采用 。 呼 吸式幕墙即为双层幕墙 , 双层幕墙之间形成空气夹 层 , 通过在幕墙的不同部位开口 , 形成自然通风 , 或 安装通风设备实现机械通风 , 从而使幕墙起到保温 隔热的作用 。 双层幕墙种类很多 , 采用这种幕墙体 系应根据不同气候条件 、 不同建筑类型分别设计建 造 , 不可简单地抄袭 、 照搬 。3外墙节能技术外围护结构中墙体占了很大一部分 , 因此应重点提高外墙的热工性能 。 提高外墙的热工性能 , 一 是
6、要选用热工性能好的主体材料 ; 二是要增加保温 材料的厚度 ; 三是要处理好构造热桥 。外保温技术适用范围广 , 技术合理 、 成熟 , 工程 造价比较低 , 是目前我国采用最广泛的墙体节能技 术 。 外保温技术不仅适用于新建建筑工程 , 也适用 于既有建筑节能改造 。 与内保温相比 , 外保温有明 显 的 优 越 性 , 除 了 保温效果优良 , 外保温体系包在 主体结构的外侧 , 较好地解决了构造热桥结露问题 , 提高了居住的舒适度 , 同时还能够保护主体结构 , 延 长建筑物的寿命 , 并增加建筑的有效使用空间 。3.1外贴保温体系外贴保温体 系是将保温 材料粘贴或 加锚栓固定在外墙主体
7、结构上 , 然后加装玻璃纤维网格布或 钢丝网增强 , 外抹抗裂砂浆 , 再做外装饰面层 。 保温 材料有膨胀聚苯板 (EPS 、 挤塑聚苯板 (XPS 、 聚氨 酯板 、 岩棉板等 。 其中聚苯板因具有优良的物理性 能和低廉的成本 , 使用最为广泛 。 目前 , 外贴保温 体系的最大缺陷是现场施工质量很难控制 , 使用 寿命短 , 工程存在很多表面开裂 、 保温层剥落等质 量问题 。另一种做法 是用专用的 固定件将保 温板固定 在外墙上 , 然后将铝板 、 天然石材 、 彩色玻璃等饰面 材料外挂在预先制作的龙骨上 , 直接形成装饰面 。 保温面和装饰层之间形成空气间层 , 既保护了保温 材料免
8、受结露和渗透雨水的侵蚀 , 又增强了墙体的 热工性能 。 由于这种体系成本较高 , 多用于公共建 筑和高档住宅 。近年来 , 为减少现场湿作 业 , 提高外保 温体系 的使用寿命 , 并满足工程项目外观的需要 , 保温装饰复合墙板体系发展很快 。 即在工厂内生产好标准 的带有保温材料和装饰面层的复合墙板 , 然后在工 程现场粘贴或用锚栓固定在主题墙面上 , 一次性满 足保温和装饰的要求 。 装饰面层通常采用氟碳涂 料 , 也可采用新型墙面砖 。为满足低能耗建筑的要求 , 应增加保温材料的 厚度 。 例如 , 在北方地区满足节能标准要求一般采 用 6cm8cm厚的聚苯板 , 建造低能耗建筑要采用
9、10cm 以上的聚苯板 。 3.2聚苯板与墙体一次浇筑成型技术体系 该技 术 是 在 混 凝 土 框 剪 体 系 中 将 聚 苯 板 放置于建筑模板内即将浇筑的墙体外侧 , 然后浇筑 混凝土 , 使混凝土与聚苯板一次浇筑成型为复合墙 体 。 由于外墙主体与保温层一次成活 , 工效提高 , 工 期大大缩短 。 在冬季施工时聚苯板起保温的作用 , 可减少外围护保温措施 。 但在浇筑混凝土时要注意 均匀 、 连续浇筑 , 否则由于混凝土侧压力的影响会造 成聚苯板在拆模后出现变形和错茬 , 影响后续施工 。4屋面节能技术尽管屋面造成的热损失有限 , 对建筑物总能耗的影响不大 , 但是对于顶层房间的室内
10、热环境影响 很大 , 造成顶层用户生活工作环境的舒适性差 , 能 源费用高 。 此外屋面保温隔热技术措施不好 , 还会 造成屋面冬季发生冻裂 , 夏季发生热胀裂 , 导致屋 面开裂漏水事故频发 。4.1倒置式保温隔热屋面体系倒置式屋面就是将传统 屋面构造中 的保温层与防水层颠倒 , 把保温层放在防水层的上面 。 倒置 式屋面保温隔热性能优良 、 施工简易 、 工期短 、 无需 特 别 要 求 , 屋 顶 结 构 负 荷 小 , 耐 老 化 , 屋 顶 可 再 利 用 , 防水层维护方便 , 见图 2。 目前 , 我国北方地区和 大中城市多采用聚苯板 、 加气混凝土板等板型保温 材料及现场发泡聚
11、氨酯等浇注型保温材料 。图 2挤塑板用于倒置式屋面保温做法屋面钢筋混凝土结构板 (找平或原浆收光 防水层XPS 挤塑板保温隔热层 (厚度按设计 镀锌钢丝网或扎钢筋砂浆保护层 (收光或刷素水泥浆 28Doors &WindowsTM2010.12! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 国家重点节能技术推广目录第三批发布为贯彻落实 中华人民共和国节约能源法 、 国务院关于加强节能工作的决定 和 国务院关于
12、进一步加大工作力度确保实现 “ 十一五 ” 节能减排目标的通知 , 加快重点节能技术的推广普及 , 引导用能单位采用先进的节能新工艺 、 新技术和新 设备 , 提高能源利用效率 , 国家发展和改革委员会组织编制了 国家重点节能技术推广目录 (第三批 , 并于近日公布 。本目录涉及煤炭 、 电力 、 钢铁 、 有色金属 、 石油石化 、 化工 、 建材 、 机械 、 纺织 、 建筑 、 交通等 11个行业 , 共 30项高效节能技术 。 其中包括适用于建材行业的 Low-E 节能玻璃技术 、 烧结多孔砌块及填塞发泡聚苯乙烯烧结空心砌块节能技术 、 节能型 合成树脂幕墙装饰系统技术 、 预混式二次
13、燃烧节能技术 , 用于公共建筑 、 住宅建筑等的采暖供冷系统节能的温湿度独立调节 系统 , 应用于各等级公路沥青路面大中修养护工程中的沥青路面冷再生技术在路面大中修工程中的应用技术 , 以及可应用于电力 、 钢铁 、 化工 、 水泥等行业的高压变频调速技术等 。建筑节能4.2绿化屋面屋顶绿化对夏季隔热效果显著 , 可以节省大量 空调电耗 , 见图 3。 据有关专业报道 , 屋面覆土厚度 大于 200mm 时 , 其传热系数 K 1.0W/(m2K , 夏季绿 化屋面与普通隔热屋面相比 , 表面温度平均要低6.3 , 屋面下的室内温度要低 2.6 。 对于多层和低层建筑群 , 屋顶绿化还可明显降
14、低建筑物周围环境 温度 , 减少热岛效应 , 从而降低空调电耗 。 同时冬季 还可以起到保温的作用 。 此外 , 由于土壤在吸水饱 和后会自然形成一层憎水膜 , 可起到阻水的作用 。 覆土种植后可使屋面免受风吹 、 雨打 、 日晒等外界 气候变化的影响 , 延长防水层寿命 。 为防止浇灌植 物用的水肥对屋面防水层产生腐蚀作用 , 降低屋面 防 水 性 能 , 需 在 原 防 水 层 上 加 抹 一 层 厚 1.5cm2.0cm 的火山灰硅酸盐水泥砂浆后再覆土种植 。图 3种植屋面 4.3其他类型节能屋面采用轻钢屋架或木屋架建造坡屋顶 , 内置保温隔热材料 , 铺设非金属屋面材料 , 利用屋顶空
15、间的 空气流通 , 太阳辐射最强时间的太阳光线对于坡屋 面的斜射 , 达到节能和室内舒适性要求 。 还可以利 用砖瓦材料的多种形式和对色彩的选择 , 改善城市 景观 。建造蓄水屋面 , 利用水蒸发时带走大量水层中 的太阳辐射形成的热量 , 从而有效地降低屋面温 度 , 减弱屋面的传热量 , 也是一种较好的隔热措施和 改善屋面热工性能的有效途径 , 由于蓄水屋面是在 混凝土刚性防水层上蓄水 , 既可利用水层隔热降温 , 又改善了混凝土的使用条件 。 设计一个隔热性能好 又节能的蓄水屋面 , 必须对它的传热特性进行动态 分析与计算 , 以确定适合的蓄水深度和屋面负荷 。5结束语面对建筑能 耗迅速增加 和建筑规模 不断扩大的严峻现实 , 我们应该尽可能最大限度地节约资源 (节能 、 节地 、 节水 、 节材 , 保护环境和减少污染 , 为 人们提供健康 、 舒适和高效的使用空间 , 与自然和 谐共生的建筑 。 对建筑进行节能设计对于降低建筑 能耗 , 实现城市建设可持续发展具有重大意义 。 我 们必须跟随世界和中国建筑节能发展的大趋势 和 大潮流 , 抓住机遇 , 迎接挑战 , 开拓进取 , 搞好建筑 外围护结构的节能 。 改善室内热环境 , 促进建筑技 术和建筑产业的发展 , 为合理利用资源 、 保护生态
