谈节能型建筑围护结构设计

[关键词]节能型建筑；围护结构设计

围护结构是一栋建筑物构成的主体，由护结构和内围护结构两部分组成。其中，护结构包括了外墙、外门窗、屋面和地面四个部分，其作用是使室内受到遮护，以不受室外气候变化的影响；内围护结构包括了内墙、楼面、内门窗三部分，其作用主要是为了构建和分配室内空间，以适应不同的功能需求。护结构的建筑节能技术是研究的重点。

一、建筑节能与围护结构的关系

建筑节能降耗主要从两方面进行，一是提高建筑物空调设备的效益及改进运行管理方法。二是改善建筑物围护结构热工性能，增强建筑物自身隔热、防热能力，降低夏季热流对室内环境的影响和入侵，减少建筑物得热量。舒适性空调建筑某时刻进入空调房间的热量包括经围护结构进入房间的热量和室内设备、人体、照明产生的热量。在炎热夏季，前一部分的热量较大，节能潜力也大，通过围护结构传热的得热量约占整个围护结构得热量的70％-80％，通过门窗缝隙渗透的约占20％-30％，实现围护结构节能，降低围护结构得热量，也就是降低建筑物耗冷量，使得为维持室内舒适性所需冷负荷降低，从而节约空调系统向每个房间提供的冷量，达到节能省电目的。

在冬、夏两季，室内与室外有很大的温差。这个温差导致能量以热的形式流入或流出居室，为了居住的舒适，采暖、空调设备消耗的能量主要用来补充这个能量损失。在室内、外温差相同的条件下。建筑围护结构保温、隔热性能的好坏，直接影响到流出或流入室内热量的多少。建筑围护结构保温、隔热性能好，流出或流入室内的热量就少，采暖、空调设备消耗的能量也就少；反之，建筑围护结构保温、隔热性能差，流出或流入室内的热量就多，采暖、空调设备消耗的能量就多。可见围护结构在建筑节能中起着重要的作用。

围护结构各部位的传热耗热量在不同阶段占耗热量指标是不同的，随着对建筑物节能要求的提高，围护结构各部位的耗热量分布比例变化也变大。因此，在不同的节能目标阶段，应根据围护结构各部位的耗热量分布采取相应的节能措施，以降低其传热耗热量，确保总体建筑的总传热耗热量要求。

二、国内外节能型建筑围护结构设计

由于采暖、空调能耗在建筑日常运转能耗以至整个建筑能耗中占的比重很大，故护结构热工性能的改进成为许多国家节能工作的重点。经过几十年的发展。国外在护结构保温、隔热方面取得了重要进展，形成了从材料的开发、研究、施工的成套技术，现在已经发展到使用高科技材料来制成绿色环保的材料。

围护结构的改进除了加强墙体的保温、隔热外，还包括窗的改进。国外对窗的节能主要从两方面人手。其一是从窗的构造、密闭性能和玻璃或其他透明材料上研究改进。现在国外双层幕墙体系的运用已经从公共建筑逐步转移到住宅上来。另一方面是从窗和墙、地板的面积比例上研究窗的合理面积，也就是合适的窗墙比。在减少窗透过材料的热损失、增加吸收太阳短波辐射和可控性的研究上也已经有了不少进展。在玻璃材料的研究制造方面陆续出现了吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃、电敏感玻璃、调光玻璃、电磁波屏蔽玻璃等新型材料。设计者也可以采用对它们进行复合的构造方法，来达到节能的目的。一些国家明文规定了居住建筑的体形系数和合理的窗墙比。事实证明，通过护结构改进，新建筑的改进和旧建筑的改造存在节能的巨大潜力。

欧洲的复合墙体保温技术早已标准化和系列化。欧盟建筑技术审批部于1988年6月了《外墙外保温体系(用薄抹灰罩面的聚苯乙烯保温)评估指南》。经过十几年的实际应用，又由欧洲技术标准审批组织EOTA了《带抹灰层的墙体外保温复合体现指南》。该标准涵盖了各种不同的保温材料，如聚苯乙烯、岩面、玻璃面等，这一标准的出台标志着外墙外保温技术在欧洲已经成熟并标准化。欧洲各国在推行建筑节能的进程中不仅仅是进行墙体改革，采用传热系数较小的围护结构，而且将墙体改革与太阳能、风能、地热能等可再生能源的综合利用结合起来。英国建筑研究院近年来提出的建筑节能零CO2排放和零能耗采暖的奋斗目标以及德国政府大力鼓励低能耗住宅、被动式住宅和能源过剩住宅的政策，对我国的建筑节能都有着一定的借鉴意义。

由于外窗和玻璃幕墙等透光型护结构在保温、隔热、采光和吸收太阳光等方面的多重功能，使其成为影响建筑能耗的主要因素之一。发达国家从20世纪90年代开始就十分重视外窗与玻璃幕墙的节能型新技术、新产品的开发与推广。

我国建筑围护结构与发达国家相比，有很大的差距。在发达国家的采暖建筑中，普遍采用高效保温材料复合的墙体和屋面以及密封性能好的多层窗，并以法律形式颁布了节能标准。如英国标准中，外墙的传热系数最大值已从1983年的0.6(W／m2・K)降到1988年的0.45(W／m2・K)；我国于1986年实施第一阶段节能30％的JGJ 26-86标准，又于1996年实施第二阶段节能50％的JGJ 26-95标准。但由于种种原因。实际实施困难，至今仍有90％以上的墙体材料采用黏土实心砖，其厚度从240-490mm不等。普通黏土砖集承重与保温隔热性能于一体。原料易得，施工方便，人体感受也好，在我国现有经济技术条件下，的确难于弃用。但是，黏土砖有非常明显的缺点：一方面它吃掉了大量农田，另一方面其热工性能很低。

我国传统屋面的热工性能极差。南方民居的瓦屋面自不待言：平顶屋面的炉渣保温，吸水率高，保温性能差；加气混凝土、水泥蛭石、膨胀珍珠岩受压粉化、密实和吸水等原因，保温、隔热性能不能满足要求；近年来开始采用的水泥聚苯板、岩棉板等新材料也存在强度低、破损大、吸水率高等情况，需进一步提高。目前，由于我国在窗型设计上存在缺陷，制作和安装质量较差。使得窗户的气密性普遍较差。尤其是使用空腹和实腹钢窗的。在采暖建筑中，通过窗户缝隙的空气渗透热损失占建筑物全部热损失的25％以上。在大风降温天气，特别是中高层和高层建筑中，室温急剧下降或波动。因此，为了节能和改善室内热环境，迫切需要提高窗户的气密性。

随着我国经济的快速发展，资源对经济发展的制约作用日益突出，建筑节能的潜力亟待挖掘。建筑节能不仅仅是节约能源的需要，而且在改善环境、创造就业机会、改进住房功能以及促进传统产业的升级改造、推动科技进步、带动经济发展方面有着重要的多元化意义。