浅谈用设计提高建筑围护结构的保温隔热性能

中图分类号：TE08 文献标识码： A 文章编号：

建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内容，是贯彻国民经济可持续发展的重要组成部分，也是贯彻执行各项建筑节能标准，创建建筑节能省的具体行动。国家建设部早在1995年颁布了《城市建筑节能实施细则》等文件，把《民用建筑节能设计标准〈采暖居住建筑部分〉》JGJ26-95列为强制性标准，同时建设部又于2000年10月1日了第76号令《民用建筑节能管理规定》。为进一步加强民用建筑节能管理，提高能源利用效率，改善室内热环境质量，根据《中华人民共和国节约能源法》、《中华人民共和国建筑法》、《建设工程质量管理条例》，建设部于2005年11月10日重新修订《民用建筑节能管理规定》并于２００６年１月１日起实施，旨在加强民用建筑节能管理，提高能源利用效率，改善室内热环境质量。

在这样一系列的节能政策、法规、标准和强制性条文的指导下，我国住宅建设的节能工作不断深入，节能标准不断提高，引进开发了许多新型的节能技术和材料，在住宅建筑中大力推广使用。但我国目前的建筑节能水平，还远低于发达国家，我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3倍—5倍。北方寒冷地区的建筑采暖能耗已占当地全社会能耗的20%以上，且绝大部分都是采用火力发电和燃煤锅炉，同时给环境带来严重的污染。所以建筑节能还是本世纪我国建筑业的一个重要的课题。

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。《民用建筑节能管理规定》中明确规定设计单位应当依据建筑节能标准的要求进行设计，合理设计建筑围护结构的热工性能，保证建筑节能设计质量。所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节，发展建筑围护结构保温技术及节能材料则是建筑节能的主要实现方式。

建筑围护结构指建筑物及房间各面的围挡物，如墙体、门窗、屋顶、地面等。其中直接与外界空气环境接触的围护结构称为护结构，如外墙、外窗、屋顶等；反之即为内围护结构，如内墙、楼地面等。降低采暖和空调能耗的前提是满足居民的居住舒适度的要求，主要措施就是尽量保持室内的温度、减少室内热量或冷量通过围护结构散失，所以提高建筑围护结构保温隔热性能是建筑节能工作的重要措施。建筑围护结构保温隔热性能是由组成围护结构的各部分材料性能所决定的，材料的保温隔热性能通常用传热系数K来衡量，传热系数越大，则表明材料传热的能力越强，那么保温隔热的效果就越差。提高建筑围护结构保温隔热性能就是要尽量降低围护结构各个部分的传热系数。从技术层面来看，通过合理的设计，采取以下措施，可有效的提高建筑物的保温隔热性能，降低能耗。

一、应尽量减小建筑物的体形系数。

体形系数是建筑物的表面积和体积之比。它的大小实际上反映了建筑物表面积的大小。体形系数越大，表明同等体积的房间，表面积越大，那么建筑物能量损失的途径就越多；同时体形系数越小，意味着建筑物外墙、外窗的面积较小，造价相对较低。因此，建筑设计应尽量减小建筑物的体形系数。

二、外门窗负担了建筑物主要的采光、通风的功能，选择适当的窗墙面积比、采用传热系数小的窗户是提高外窗保温隔热性能的重要途径。

由于窗户的传热系数（4.7--2.5 W/（m2•K））成倍大于外墙的传热系数（1.5--1.0 W/（m2•K）），从建筑节能这个层面考虑，合适的窗墙面积比应该以满足室内采光需要(即住宅设计规范所要求的窗地面积比值)为限。在经济条件许可的情况下，应采用中空玻璃塑料窗或采用断热桥的铝合金中空窗。对体形系数超标较多的别墅建筑，采用低传热系数的窗户则是必须的。另外，节能建筑不宜设置凸窗和转角窗。其一、增大了建筑物的表面积，即增大了建筑物的体形系数（因凸窗和转角窗凸出外墙面的空气空间已与室内空气连通，通过空气对流传热使二者融为一体，故凸出空间已成为室内的一部分），从而增大了建筑能耗；其二、增大了窗墙面积比，即增大了建筑能耗；其三、夏季暑天因日照时间较长，阳光可以从多方向进入室内，不但增大空调能耗，还会降低室内舒适度；其四、窗顶板和窗台板直接与室外空气接触，等同于外墙，但要达到外墙的保温隔热性能很难实施；其五、增大了工程造价。凸窗和转角窗只在冬季因日照时间短，能使室内获得

三、尽量减小屋面和外墙的传热系数，增强屋面和外墙的保温隔热性能。

标准所规定的围护结构传热系数的限值，只是建筑节能现阶段的目标值。随着经济的发展和社会的进步，建筑节能设计标准将分阶段进行修改，围护结构传热系数的限值也会逐步要求降低。由于建筑的设计使用周期为50年，几十年后再来对既有建筑进行节能改造是很困难的，特别是高层建筑。因此，对标准较高的住宅，特别是高层住宅，其围护结构的传热系数宜适当低于标准所规定的限值，即贯彻建筑节能的超前性原则。

由于夏季屋顶水平面上的太阳总辐射照度日总量是墙面上日总量的2.5倍左右，因此，顶层房间的空调能耗中屋面占的比例较大，屋面是提高顶层房间室内热环境质量的重点，必须对屋面的保温隔热性能严格控制。

对于外墙，采取合理的外保温体系既可有效的提高保温隔热性能，同时还可以解决外墙常见的开裂、渗水等现象。在华北地区，目前大多数的建筑中都要采取外保温才能达到节能标准的要求。外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。外保温与内保温相比，技术合理，有其明显的优越性，使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料，外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的结构工程，也适用于旧楼改造，适用于范围广，技术含量高；外保温包在主体结构的外侧，能够保护主体结构，延长建筑物的寿命；有效减少了建筑结构的热桥，增加建筑的有效空间；同时消除了冷凝，提高了居住的舒适度。目前我省《05系列建筑标准设计图集》外墙外保温专业（053J3—1）已于2005年7月1日起施行，目前比较常用的外墙保温技术主要有以下两种：

1、外贴聚苯板外墙外保温。聚苯乙烯泡沫板简称聚苯板，又称EPS、XPS、钢丝网架夹芯墙板等。聚苯板因具有优良的物理性能和廉价的成本，已经在全世界范围内的外墙保温外挂技术中被广泛应用。该外挂技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件将保温材料贴、挂在外墙上，然后抹抗裂砂浆，压入玻璃纤维网格布形成保护层，最后加做装饰面。这种外挂式的外保温安装费时，施工难度大，且施工占用主导工期，待主体验收完后才可以进行施工。在进行高层施工时，施工人员的安全不易得到保障。

2、单面钢丝网架夹芯聚苯板现浇混凝土外墙外保温。该技术是在混凝土框—剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内，在即将浇注的墙体外侧，然后浇注混凝土，混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体。该技术解决了外挂式外保温的主要问题，其优势是很明显的。由于外墙主体与保温层一次成活，工效提高，工期大大缩短，且施工人员的安全性得到了保证。而且在冬季施工时，聚苯板起保温的作用，可减少围护保温措施。但在浇注混凝土时要注意均匀、连续浇注，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，影响后序施工。

单面钢丝网聚苯板与混凝土的连接，主要依靠混凝土与聚苯板的粘接力以及斜插钢筋、L型钢等与混凝土墙体的锚固力，结合性能也较好。与双钢丝网相比较，单面钢丝网技术因取消了内侧钢丝网和安装保温板前的板外侧抹灰，节省了工时和材料。其造价可降低10%左右。但此两种做法都采用了钢丝网架，造价较高，不足之处在于钢材是热的良导体，直接传热，会降低墙体的保温效果。另外，利用攀藤植被或落叶乔木对外墙予以遮阳（仅适用于低层或多层建筑），用绿化屋面对屋面实施遮阳；通过采用浅色饰面面层材料反射阳光，也可从一定程度上增强外墙和屋面夏季隔热的能力。

总之，实施建筑节能，提高建筑围护结构的保温隔热性能必须依靠社会各方面的共同努力，选用合格的高效节能保温隔热材料，采用安全可靠的施工技术，在建设单位和业主各方共同努力下，实现建筑节能，走可持续发展道路。