浅析生态节能住宅中的外墙设计

摘要：随着对节约能源与保护环境要求的不断提高，建筑节能在中国住宅的建筑发展显得越来越重要。在建筑中,护结构的热损耗较大,护结构中墙体又占了很大份额。所以建筑外墙节能技术的发展成为建筑节能的一个重要环节。本文主要从外墙节能设计方面进行深入研究, 将生态技术和建筑节能科学运用到住宅外墙节能设计中。从而真正地实现建筑节能。

关键词 居住建筑;外墙;生态节能

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

1. 居住建筑节能的意义

随着我国每年以10亿平方米的民用建筑投入使用,建筑能耗占总能耗的比例大幅上升,大力发展节能型住宅,不仅能节约能源开支,还能给住户带来许多切实的好处。随着对节约能源与保护环境的要求的不断提高,建筑维护结构的保温技术也在日益加强,尤其是外墙保温技术得到了长足的发展,并成为我国一项重要的建筑节能技术。在建筑中,护结构的热损耗较大,护结构中墙体又占了很大份额。生态节能住宅应具有节能和利用再生资源的典型特征。节能的技术原理是通过技术措施减少能源消耗, 并充分利用可再生资源, 提高能源的使用效率。

2外墙构造节能设计

2.1外保温

外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。将绝热材料复合在墙体维护结构靠室外一侧, 建筑热稳定性好。与外墙内保温相比, 具有明显优势：1.保护主体结构、延长建筑物寿命;2.基本消除热桥的影响; 3.有利于室内水蒸汽向外散发, 改善墙体潮湿情况; 4.有利于室温保持稳定;5.便于旧建筑物节能改造;6.避免室内墙面二次装修和设备安装对保温层的破坏;7.增加室内的使用面积;8.减少保温材料内部结露的可能性。

外保温的常用材料有纤维增强聚苯乙烯保温板、水泥聚苯板等。外保温通用做法: 将聚苯板粘贴并钉挂在外墙外表面, 覆以玻纤网布或钢丝网后用聚合物水泥砂浆罩面。但外保温层长期处于室外, 对保温材料的耐候性, 及保温体系的抗裂、防火、透气等都有较高的要求, 造价也较高。目前外墙外保温使用较为普遍。寒冷地区为了提高围护结构热阻, 防止保温层和围护结构内部冷凝结露, 建筑一般采用外墙外保温。

又如杭州.某住宅小区项目采用的”外墙外保温”是以聚苯乙烯泡沫塑料板( 简称聚苯板、EPS) 或挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板( 简称挤塑板、XPS) 为保温隔热层, 采用聚合物胶浆粘结方式, 辅以锚栓固定于主体墙机构外侧, 并以抗裂聚合物胶浆复合玻纤网格布作防护层的保温系统。30mm 厚高密度聚苯保温板, 保证墙体热工性能符合欧洲标准。另外在楼体外立面采用干挂合金铝板, 干挂层与墙体中间的流动空气层能有效保证保温材料长期干燥, 维护其保温性能的持续有效。空气层和干挂层在夏季起到了很好的遮阳隔热作用, 也有效的防止雨水入侵, 同时它还有效防止外墙脱落, 提高了外墙美观的效果。

2. 2内保温

将绝热材料复合在墙体维护结构靠室内一侧, 在满足承重要求及节点处不结露的前提下, 墙体可以适当减薄。这种做法受室外气候干扰少, 便于施工,但绝热材料强度往往较低, 需设覆盖层防护。

2.3中间保温

中间保温即外墙夹心保温, 是将保温材料置于同一外墙的内、外侧墙片之间, 内、外侧墙片均可采用混凝土空心砌块、加气混凝土砌块等, 可取得良好的保温性, 但要填充密实, 避免内部空气对流, 并要做好内外墙体间的拉结。中间保温对保温材料的选材要求不高, 聚苯乙烯、玻璃棉、岩棉等各种材料均可使用并且对施工季节和施工条件的要求不十分高, 不影响冬期施工。

3 细部的热桥与结露处理

热桥是出现大密度热流的部位, 加强热桥部位的保温, 以保证热桥部位内表面温度在室内空气设计温、湿度条件下不低于露点温度, 防止结露的发生, 可以减小采暖和空调负荷。一般说来, 住宅外墙的内表面大面积结露的可能性不大, 结露大都出现在墙角、墙面的出挑构件, 如雨罩、空调室外机搁板、外墙装饰线等可能出现热桥的位置附近。因此在建筑构造设计中应特别注意对上述部位采取隔热断桥和保温措施, 此外在建筑外墙面设计中应考虑将这些附墙挑件减小到最小程度, 也可以将面接触改为点接触, 以减少热桥面积。一些非承重的装饰线条, 尽可能采用轻质保温材料一次压制成型。

4 墙体倾斜设计

生态节能住宅的墙体设计可以根据当地的气候情况改变墙体的角度, 来提高住宅对气候的适应性和对自然资源最大限度的利用。如内倾斜南墙面以获得更大的阳光照射面, 外倾斜南墙面产生更大的遮阳面;北向墙面结合屋顶作适度的内倾斜, 可将冬季寒风导向天空, 减少冬季北风对建筑的风压, 来降低围护结构的热渗漏, 并可创造优美的住宅外观形象。

5 太阳能与建筑墙体一体化设计

(1)蓄热墙式: 是将太阳能空气集热器与建筑围护结构有机结合, 从而使墙体围护结构与通风、被动式采暖以及被动式冷却相结合, 在改善室内热环境方面起到积极的作用。其工作原理是:利用太阳辐射能量产生热压,诱导空气自然流动, 将热能转化为空气运动的动能, 从而实现房间的被动式采暖与降温。这种住宅效果好、造价低, 主要由混凝土、空气层、密闭玻璃三部分组成了太阳能空气加热器。蓄热墙式根据墙体材料分为Trombe 墙、水墙、透明隔热TIM墙、相变材料墙等。墙体材料一般为重质材料, Trombe墙和水墙表面一般涂成黑色或深色, 以便有效地吸收太阳辐射, 蓄热墙体外侧安装玻璃, 与墙体之间留有一个空气间层, 墙体上下设与室内相通的风口, 根据季节以及昼夜的变化, 调节开口的闭合和调节保温或遮阳。蓄热墙式和直接得热相比, 白天的得热为后者的一半, 但夜晚可以持续向室内供热, 因此, 室温的波动比后者小。加强蓄热能力而不增加房屋的自重是蓄热墙体今后发展的方向, 以较轻相变材料填充和采用轻质透明隔热TIM 材料, 能减少室内温度波动, 改变黑色表面的立面效果。

(2)太阳能热水器: 是利用集热器吸收太阳光,将光能转化成热能, 并通过储水箱将热水储存的装置。具有集热效率高, 保温性能好, 使用寿命长等特点, 适合于日照较丰富的地区。但目前大多家庭的太阳能热水器是在建筑完成后安装在屋顶, 不仅破坏了建筑的整体风格, 而且常会破坏屋顶防水, 同时较低层住户因管程长也较少使用。所以, 太阳能热水器应作为住宅围护结构的一部分, 不仅与建筑屋顶有机结合, 还可以嵌在外墙、阳台上, 而水路在设计房屋时就跟电路、气管等线路一起设计。

(3)太阳能光电利用: 就是利用太阳能组件将太阳能转变为电能, 是利用领域最广、能源传输最为方便、利用品质最好的一种方式。太阳能光电电池的主要优点是, 可以与外装饰材料结合使用, 运行时不产生噪音和废气。目前, 光电池和建筑围护结构一体化设计是光电利用技术的发展方向, 它能使建筑物从单纯的耗能型转变为供能型, 产生的电能可独立存储,也可以并网应用,多余的电量可以输送到电网,反之可以提供给用户。

6 结语

住宅的节能设计是一项综合性的系统工程,它涉及建筑材料、住宅设计及围护结构设计、建筑施工等多个专业领域, 需要多个行业部门协同行动才有可能实现。况且我国占地面积大, 气候差异也较大, 自然资源与能源的储备和环境、生态状况也不一样, 加之各地区技术经济、民族文化呈现明显的地域差异与特点, 因此建筑生态与节能的设计需要各个设计部门的配合, 将生态技术和建筑节能科学运用到建筑设计中, 从而真正地实现建筑节能。