建筑围护结构中的节能技术

建筑物的围护结构主要由窗户、墙体、楼顶、地面等组成，它是建筑节能的重要组成部分。优良的围护结构将极大地减少建筑物对环境的能量损失，特别是建筑物的门窗和建筑幕墙更是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位，造成的失热损失是墙体的5～6倍。门窗和幕墙的节能约占建筑节能的40%左右，具有极其重要的地位。

（1）窗体节能 现代建筑中的窗体面积越来越大，在整个围护结构中占据相当的比例，是整个建筑热交换的主要途径，同时又是室内光环境和内外交融的主要途径。在选择玻璃时，应该把能否有效控制太阳能和隔热保温（即节省能源）放在重要位置来考虑。

目前窗体面积大约是建筑面积的1/4，为围护结构面积的1/6。单层玻璃外窗的能耗约占建筑物冬季采暖和夏季空调降温的50%以上。窗体对于室内负荷的影响主要是通过空气渗透、温差传热以及辐射热的途径造成的。根据窗体的能耗来源，可以通过相应的有效措施来达到节能的目的。①采用合理的窗墙面积比，控制建筑朝向。在兼顾一定的自然采光的基础上，尽量减少窗墙面积比。模拟计算表明，当窗墙面积比超过50%之后，负荷将随窗墙比的增加明显升高。建筑物朝向对于窗墙比的取值也有一定的影响。一般对于夏季炎热、太阳辐射强度大的地区，东西向墙面应尽量开小窗甚至不开窗；对于南面窗体则需要加强防止太阳辐射，北面窗体则应提高保温性能。在国家节能标准对窗墙比要求中，北向的窗墙比为0.25，东西向的窗墙比为0.30，南向的窗墙比为0.35。②加强窗体的隔热性能，增强热反射，合理选择窗玻璃。表4-17列举了几种常用玻璃的主要光热数据。单片透明玻璃是目前一般建筑中应用最广的窗玻璃，透光率好，但其传热系数相对较大，冷热保持性能较差，建筑物能量损失较大。热反射玻璃是镀膜玻璃的一种，又称为阳光控制镀膜玻璃。它对阳光的反射和吸收比透明玻璃高出很多，在南方炎热地区的夏季可发挥很好的节能效果。双层中空玻璃提供了一种“空气流动的密封”，它既可以让空气流动进行通风，同时又具有良好的热绝缘性能。双层中空玻璃幕墙与传统窗户相比可减少20%～25%的能耗。低辐射玻璃（即Low-E玻璃）能有效阻挡远红外热辐射性能，并可根据需要限制太阳直接辐射，是目前公认的理想窗玻璃材料之一。低辐射膜本质上是一种透明导电薄膜，对可见光有良好的透光性，对红外线有很高的反射性。在大多数地区，采用低辐射玻璃和热反射玻璃进行保温节能，相对单层白玻璃而言，能够较多地降低能耗。在严寒地区隔热要求很高的建筑中，则可使用中空玻璃来进行隔热节能。③增加窗体外遮阳，减少热辐射。根据实践证明，适当的外遮阳布置会比内遮阳窗帘对减少日射得热更为有效，有的时候甚至可以减少日射热量的70%～80%。外遮阳可以依靠各种遮阳板、建筑物遮挡、窗户侧檐等发挥作用。对于夏热冬暖的地区，由于不需要考虑冬季采暖需求，可以设置固定的外遮阳设施。而对于冬季需要考虑采暖的地区，则可以采用活动遮阳设施。

表4-17 几种常用玻璃的主要光热数据

注：6C表示6mm透明玻璃，CTS140是热反射镀膜玻璃型号，CEB12是Low-E玻璃型号。

（2）屋顶与地板节能技术 在建筑物的外围护结构中，屋顶占了很大的份额，所以加强屋顶节能是建筑物节能中相当重要的一环。屋顶按其保温层所在位置分类主要有：单一保温屋顶、外保温屋顶、内保温屋顶和夹芯屋顶四种类型，目前绝大多数为外保温屋顶。屋顶若按保温层所用材料分类，可以分为加气混凝土保温屋顶、乳化沥青珍珠岩保温屋顶、憎水型珍珠岩保温屋顶、玻璃棉板保温屋顶、浮石砂保温屋顶、水泥聚苯板保温屋顶、聚苯板保温屋顶以及彩色钢板聚苯乙烯泡沫夹芯保温屋顶等。屋顶与外界接触的面积较大，会产生冬冷夏热的问题。除加强屋顶保温效果之外，需设置通风屋面和屋面洒水装置。(www.xing528.com)

国外对屋顶节能工作非常重视，方法多种多样。如采用尖顶屋面，其最大的优点是防水效果好，但造价比平顶屋面贵。有的采用铝箔波形纸保温隔热板作为隔热天棚，提高屋面的隔热性能。铝箔保温隔热纸板可固定于钢筋混凝土屋面板下及木屋架下作保温隔热天棚使用。有的采用屋顶现场发泡，喷涂聚氨酯涂层，它是一种双组分的保温防水涂层，保温层也就是防水层，两者为一个整体。一些发达国家研制太阳反射涂料来解决屋面的隔热问题，提出用热塑性树脂或热固性树脂和高折射率的透明无机材料制成的太阳热反射涂料喷涂屋面。该涂料对太阳光反射率达75%以上，热遮断率为90%左右。这种太阳热反射涂料用于建筑物的屋顶隔热处理，可解决屋面温度升高而造成室内环境恶劣和电能消耗过大的问题。

地板（指不直接接触土壤的地面）是楼层之间的分割构件，在保证强度、隔声及防开裂渗水的前提下，尽量减少传热及导热性能，可参考屋顶的节能方法加以实施。

（3）墙体节能技术 墙体是围护结构的重点。目前在建筑物墙体中可选择的新型墙体材料主要是新型砖材、建筑砌块和新型保温节能墙板三大类。新型砖材料主要指各种空心砖，如煤矸石烧结空心砖、粉煤灰烧结空心砖、页岩烧结空心砖等。建筑砌块主要是加气砌块、轻骨料砌块、粉煤灰空心砌块等。新型保温节能墙板主要有彩钢聚苯乙烯复合墙板、彩钢聚氨酯复合墙体、彩钢岩棉复合墙体、钢丝网架聚苯乙烯保温墙体、钢丝网架硬质岩棉夹心复合板等，这类产品均为复合墙体材料，具有很好的保温隔热性，且施工方便，近年发展较快。

随着建筑节能要求的逐步提高，虽然上述三类节能墙体材料都具有较好的保温隔热性，但单一砌筑的墙体结构导热系数将不能满足要求。因此出现了外墙内保温、夹心保温和外墙外保温等复合节能墙体。这类墙体主要是以空心砖、砌块或现浇混凝土墙板为承重材料，与高效保温的聚苯板、玻璃棉板或岩棉板组成复合墙体。这些复合墙体保温隔热效果很好，完全能满足建筑节能要求，其中以外墙外保温复合墙体节能效果最佳。

所谓外墙外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧，使建筑达到保温的施工方法。由于结构层在系统的内侧，外界环境对墙体的影响很小，而其高值的蓄热性能得到了充分的利用。当室内受到不稳定的热波作用（如室内温度升高或下降）时，结构层能够通过吸热或释放热量平衡温度，有利于室内温度保持稳定。保温层位于建筑物围护结构的外侧，还可以避免或大大缓冲了外界温度变化导致结构变形而产生的应力及应力积聚，避免了雨雪冰冻、湿热干燥循环造成的结构破坏，显著降低了外界有害气体和物质对结构的侵蚀，对主体结构起保护作用，从而有效地提高了主体结构的耐久性能。