摘要：建筑围护结构节能技术已经取得了较大的发展，也清晰地显示围护结构对建筑节能的巨大功能。本文首先分析了我国建筑能耗的现状，然后详细阐述了建筑围护结构节能技术措施，最后探讨了其工程应用。
关键词：建筑；围护结构；节能；墙体；门窗
一、我国建筑能耗的现状
据统计，我国建成的房屋面积每年近20亿平方米，比所有发达国家新建建筑面积的总和还要多，由此可见建筑规模宏大。然而在已建成所有建筑中99%为高能耗建筑，95%以上新建建筑还是高耗能建筑，每平方米建筑能耗为发达国家新建建筑能耗的3倍以上，在中国发展基金会的报告中也明确指出，全国能源消耗总量的30%源自建筑能耗的消耗。如今，特别是空调和采暖设备等建筑能耗在炎热和寒冷月份的耗电耗能成为近几年的“电荒”中已成为主导性因素。长期以往，若仍然保持目前的建筑能耗以及节能状况，到2020年，建筑能耗将是2000年能耗的三倍，有10.89亿吨标准煤将被建筑能耗所消耗。但如果从现在开始设定节能标准，强制新建建筑实施，对建筑的建设和使用进行节能改造，那么仅空调一项，到2020年，大约8000万千瓦的电就可以被节约出来，这相当于目前三峡电站满负荷出力的4.5倍，可以节省6000亿元的电力建设投资。
我国当前的国情是，建筑面积庞大，人口多，而人均煤、石油等资源少。在这样的国情下，对建筑进行节能设计是十分必要的。
二、建筑围护结构节能技术措施
（一）建筑形体节能
对于建筑形体外观的设计，事实上是建筑师长期以来都比较重视的，然而考虑其建筑形体节能意义的建筑师却很少。殊不知，建筑形体的变化是会影响到建筑物与环境的热交换的，形体节能应该被重视起来。比较来说，塔式建筑比板式建筑与环境进行更多的热交换，在其他条件相同的情况下一般高出 10% 以上，复杂的体形和较大的表面积带来更多的热交换。建筑物的体形系数(shape coefficient of building) 反映建筑物外表面与体积的比例关系，建筑体形系数每增大1%，能耗指标大约增加2. 5%左右，由此可见，建筑形体对建筑的节能有很大的影响。
（二）建筑墙体节能
1、墙体外保温技术
墙体外保温技术指绝热材料复合在建筑物外墙外侧的隔热保温技术。一般采用导热系数小于 0. 05W/(m·K)的高效保温隔热材料。
墙体外保温技术有以下特点:①对消除冷热桥效果相对较好；②外保温层受建筑使用造成保温层破坏的危险相对较小；③减少墙体本身温度变化，环境温度的变化对建筑温度综合影响较小；④外保温技术与内保温技术相比，施工难度相对加大。
2、墙体内保温技术
保温材料复合在建筑物外墙的内侧称之为墙体内保温技术，该项技术一般应用石膏板等保护保温材料的表面。
墙体内保温技术有以下特点:①施工方便，室内连续作业，室外气候对质量的影响较小，效率较高，但室内结构吊挂的安全要求更高；②室内供热效果较好，避免热量冷量为外墙所吸收，但减少外墙冷热积蓄使室内温度随冷热量的供应变化而产生较大变化；③外墙本身温度变化较大，增加传热系数，而且容易产生冷桥热桥，形成结露；④占据一定的室内空间，既有建筑节能改造施工也会影响建筑物正常使用。
（三）门窗节能技术
门窗的节能设计至关重要，因为门窗约占建筑外围护结构热损失的 40%～50%，面积约占建筑外围护结构面积的 30%，在整个建筑能耗中占据相当大的比重。外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅总能耗的比例较大，其中传热损失为 1/3，冷风渗透为 1/3，所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下，尽量减小住宅外门窗洞口的面积，提高外门窗的气密性，减少冷风渗透，提高外门窗本身的保温性能，减少外门窗本身的传热量。
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门窗的节能措施主要有：（1）控制居住建筑的窗墙比；（2）提高住宅外窗的气密性，减少冷空气渗透；（3）加强门窗保温性能，减小传热量；（4) 设置“温度阻尼区”。
当前市场上推出了一些具有技术含量的新型门窗，这些门窗大多具有节能的效果。例如常见的中空玻璃节能门窗、保温节能铝合金门窗、玻璃钢节能门窗、钛金箔膜节能门窗等。
（四）屋面节能技术
当前提倡城市空间的充分利用，而屋面的利用便是其中重要的一个方面，对屋面进行充分利用能够很好的改善城市的生态环境，对建筑的节能也具有重要的意义。
屋面节能就是通过改善屋面层的热工性能阻止热量的传递。屋面节能措施的要点，其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大；其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果，如选用吸水率较高的保温材料，屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。
当前，市面上出现的一些高效保温材料已经开始逐渐应用于屋面节能设计中，一些建筑的屋面保温，采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法，就克服了常规作法的诸多缺点。这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境；芯板为柔性制品，不仅适用于具有平面的屋面，也可用于带有曲面的屋面，其保温工程更可显示出它的优越性。其主要技术指标有：表观密度、导热系数、蓄热系数、抗压强度、吸水率、蒸汽渗透系数等。这些指标充分体现了膨胀珍珠岩密度较小，导热系数较低，而且吸水率和蒸汽渗透系数也都很低。这是保温性能好的材料所必须具备的。
三、案例应用
（一）工程简介
我国华东地区某城市小区紧邻河道，交通便利，考虑了建筑朝向、日照、通风对能耗影响，充分利用了节能技术。小区一期由三栋高层住宅组成，两梯四户，总建筑面积为 11 万平方米。
（二）工程整体围护节能方案
设计充分考虑华东地区夏热冬冷的气候特点，建筑主体采用外墙外保温节能体系，外墙用胶粉聚苯颗粒保温系统，厚30mm-35mm，屋面采用40mm厚挤塑聚苯板；外窗采用铝合金普通中空玻璃，外门采用双层金属门板，中间填充18mm厚矿棉板；通过建筑热工节能设计分析及动态计算分析，各栋楼全年采暖和空调耗电量均在47Kwh/㎡以下。外墙门窗保温，主要提高材料的绝缘性和改进施工技术，使能源消耗大大降低。采用双层双钢化中空玻璃，部分采用断垫铝型材料和Low-E镀膜玻璃。从成本而言，安装外墙外保温系统约85元/㎡，中空玻璃100元/㎡，而从节能效果而言，节能型住宅比普通住宅节能50%。
（三）经济技术分析
选择一栋楼为例，分析门窗、屋面、外墙采用节能技术费用增加量，采用节能技术后空调制冷制热耗电减少量，综合分析节能效果。
建筑节能改造后增加总费用为257.99万元，一栋楼建筑面积为3.66万平方米，增加建筑成本为70元/m2，地区采用阶梯电价，180度以内为0.56元，150度～230度为0.61，230度以上为0.86元。五年以上贷款基准利率为6.55%，建筑物暂取寿命70年(高层寿命更长)。该地区冬季寒冷，夏季炎热，采用节能技术后，全年累计节约空调基本上达到30%。
外围护结构节能改造后，后期维护成本基本上没有。因此采用动态投资回收期计算，按使用70年寿命，利率为6.55%，减少空调能耗为30%，计算出动态投资回收期为7年，国际上通用的住宅建筑节能回收期为8年，符合要求。
结语
综上，建筑围护结构的节能技术，包括了墙体、门窗、屋面等的节能技术，对建筑节能赶到至为关键的作用。但节能技术更需要考虑整合应用，考察其综合节能效果，提高我国总体建筑节能水平。
参考文献
[1]张奎生.围护结构材料对室内自然室温影响的变化规律[J]. 黑龙江科技信息. 2009(33)
[2]周丽雪.墙体围护结构整体节能解决方案[J]. 黑龙江科技信息. 2014(03)
[3]钱进.夏热冬冷地区建筑围护结构的节能设计措施[J]. 科技信息. 2008(34)
论文作者:张恒
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/11/1
标签：建筑论文; 节能论文; 屋面论文; 墙体论文; 门窗论文; 节能技术论文; 结构论文; 《城镇建设》2019年第18期论文;