住宅建筑外墻節(jié)能設(shè)計

1、住宅建筑外墻節(jié)能設(shè)計住宅建筑外墻節(jié)能設(shè)計郭聿華摘要:隨著我國建筑事業(yè)的快速發(fā)展，建筑耗能也日益擴大，因此，建筑節(jié)能必須引起相關(guān)重視。實踐證明，加強建筑外圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能措施是減少建筑能耗的最直接有效手段之一。因此，本文主要在這基礎(chǔ)上，對建筑外墻節(jié)能設(shè)計進行相關(guān)探討。關(guān)鍵詞:住宅建筑；節(jié)能設(shè)計；圍護結(jié)構(gòu)；熱工性能；保溫；注意事項隨著城市建設(shè)的加快,我國的建筑行業(yè)也得到不斷發(fā)展，但其能耗也是驚人的。在我國資源短缺的情況下，面對如此大的建筑能耗，建筑行業(yè)節(jié)能設(shè)計勢在必行。而建筑節(jié)能的關(guān)鍵在于外墻的節(jié)能，外墻的節(jié)能重點是圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計,采取有效的節(jié)能設(shè)計技術(shù)措施，改善圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能,達到節(jié)能降耗

2、的要求。本文結(jié)合建筑的節(jié)能設(shè)計實例,基于建筑外墻節(jié)能設(shè)計下對現(xiàn)有的圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計技術(shù)進行熱工分析研究。1 工程概況廣州某住宅區(qū)建筑面積 5571.7m2,共 12 層(頂層為躍層),帶一層地下室(見圖 1)。本工程所在地區(qū)屬亞熱帶氣候。太陽總輻射量較多,夏季長,冬季不算明顯,溫差振幅較小。12 至 1 月為最冷,平均溫度 1018c,7 至 8 月為平均溫度最高月份,在 2529c,處于我國建筑熱工設(shè)計分區(qū)中的夏熱冬暖地區(qū)南部。因此,房屋最主要的能源消耗是使用空調(diào)排除室內(nèi)發(fā)熱量、除濕以及消除太陽輻射影響,工程設(shè)計中主要考慮圍護結(jié)構(gòu)的隔熱性能。2 熱工性能計算及分析該建筑物為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)

3、構(gòu),熱橋面積較大,如表 1 所示熱橋面積占外墻總面積的 30.67%,所以對熱橋位置的保溫隔熱處理和選材就顯得十分重要。根據(jù)夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準(外墻 k、d 值分三個級別控制,即k2.0w/(k),d3.0；k1.5w/(k),d3.0；k1.00w/(k),d2.5),外墻為了滿足節(jié)能 50%標準要求,主體采用 b07 級蒸壓加氣混凝土砌塊,熱橋保溫選用膠粉聚苯顆粒保溫砂漿。加氣混凝土砌塊抹灰和砌筑都采用水泥砂漿,抹灰厚度為 15mm,砌筑灰縫寬度#15mm,具體構(gòu)造和傳熱系數(shù) k、熱惰性指標 d 計算值見表 1 所示。表 1 墻體構(gòu)造和 k、d 計算值式中: ri內(nèi)表面換熱阻

4、(m2k/w)(一般取 0.11)re外表面換熱阻(m2k/w)(一般取 0.04)n圍護結(jié)構(gòu)第 n 層材料厚度(m)n圍護結(jié)構(gòu)第 n 層材料導(dǎo)熱系數(shù)w/(mk)rn圍護結(jié)構(gòu)第 n 層材料的熱阻(k/w)sn圍護結(jié)構(gòu)第 n 層材料的蓄熱系數(shù)w/(k)m圍護結(jié)構(gòu)材料層數(shù)a修正系數(shù)圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)是表征圍護結(jié)構(gòu)傳熱量大小的一個主要物理量,是圍護結(jié)構(gòu)保溫性能的評價指標之一。另外,在評價圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能時,還要考慮圍護結(jié)構(gòu)抵抗波動熱作用的能力,即熱惰性指標 d。熱惰性指標是表明背波面上溫度波衰減程度的一個主要值,它表明圍護結(jié)構(gòu)抵抗周期性溫度波動的能力。因此,從上表 2 可以說明,通過對加氣混凝土自

5、保溫體系的合理選材和熱橋處理,該建筑外墻部分可以滿足夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準中夏熱冬暖地區(qū)的標準設(shè)計要求。采用加氣混凝土砌塊的保溫效果已經(jīng)達到了標準設(shè)計要求,但考慮到西曬的問題,所以在設(shè)計時,特地在加氣混凝土的基礎(chǔ)上再做 20mm 保溫砂漿內(nèi)保溫。通過計算分析,西向外墻(含剪力墻)的傳熱系數(shù)從原來的 1.86w/(k)降低至1.06w/(k),熱惰性指標從原來 3.21 提高到 3.50。解決了西側(cè)的房間在下午太陽的照射下,外墻內(nèi)表面溫度明顯提高的問題。3 建筑節(jié)能效果及所使用材料的優(yōu)勢3.1 節(jié)約制造能耗據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明,加氣混凝土比燒結(jié)粘土磚節(jié)省制造能耗相當于每千克加氣混凝土比燒結(jié)粘

6、土磚節(jié)省能源 3090-1390=1700kj/kg,折合節(jié)油 0.0406kg。本工程使用的加氣混凝土為 2077.330.2=415.5m3,砌筑相同面積外墻墻體時,混凝土比燒結(jié)粘土產(chǎn)品節(jié)省制造能耗:(1)密度為 700kg/m3 的加氣混凝土 415.5m3 的質(zhì)量為 290.8t,制造能耗折合9.7t 油。(2)外墻使用密度 700kg/m3 加氣混凝土比 900kg/m3 燒結(jié)空心磚節(jié)約能源:砌筑與 290.8t 加氣混凝土相同面積的外墻面需要 373.9t 密度為 900kg/m3 燒結(jié)空心磚。生產(chǎn) 373.9t 燒結(jié)空心磚的能耗為 27.7t 油,故采用加氣混凝土比燒結(jié)空心磚節(jié)省

7、制造能耗折合節(jié) 27.6-9.7=17.9t。3.2 節(jié)約空調(diào)能耗通過節(jié)能軟件分析計算得出,外墻 a 的傳熱系數(shù)為 0.95w/(k),而外墻 b(采用同樣厚的燒結(jié)空心磚代替加氣混凝土)的傳熱系數(shù)為 2.13w/(k),在同條件下前者的傳熱量僅為后者的 45%,能夠顯著降低空調(diào)能耗。3.3 縮短工期本工程采用加氣混凝土自保溫系統(tǒng),外墻主體部分不需要其他任何節(jié)能措施,提高了施工效率。外墻同時采用同一等級自保溫材料,可以在樓板和梁柱混凝土結(jié)構(gòu)通過驗收后進行砌筑和粘貼,外墻主體和梁柱、剪力墻等熱橋部位可以同時施工,互不影響。如果采用膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng),在主體填充墻施工完畢后,必須在墻體合乎外

8、保溫要求的情況下才可進行外保溫處理,并且膠粉聚苯顆粒漿料上墻后又必須經(jīng)過一段時間養(yǎng)護,待其達到一定強度后才能外貼瓷磚和粉刷外墻涂料,所以施工時間要長一些,一個樓棟工程要花一個月左右時間；另外外保溫系統(tǒng)砌體外墻要兩次外抹砂漿,工序也要復(fù)雜一些。總之,加氣混凝土自保溫系統(tǒng)更能縮短建筑工期,提前交房時間。另外,可以降低建筑基礎(chǔ)費用,b07 加氣混凝土結(jié)構(gòu)與燒結(jié)磚或混凝土小型空心砌塊(密度等級 900kg/m31500kg/m3)砌筑結(jié)構(gòu)相比,可減少墻體重量 50%70%,建筑物自身重量減少 20%35%,縮小建筑物基礎(chǔ)及支承結(jié)構(gòu)的截面積,降低鋼筋配比 12 級,減少鋼筋用量(510)kg/m2。3.

9、4 后期的保養(yǎng)維修由于加氣混凝土墻體材料具有優(yōu)異的保溫隔熱性能,加氣混凝土自保溫體系不需另外進行外保溫處理,外圍護結(jié)構(gòu)墻體材料和保溫隔熱材料融為一體,具有長期性和穩(wěn)定性的優(yōu)點,可以節(jié)省大量維修資金。而現(xiàn)在普遍使用的聚苯顆粒漿料等外保溫體系,存在施工工序復(fù)雜、安全耐久性差、維修麻煩等問題,即使外保溫工程能達到國家要求的 25 年使用期限,但 25 年后也存在對外保溫工程進行二次維修或更新的問題,給住戶帶來很大的麻煩。但是,加氣混凝土單一保溫節(jié)能墻體體系并不是萬能的,它較適合應(yīng)用于框架結(jié)構(gòu)以及低層和多層磚混結(jié)構(gòu)的外墻；在嚴寒地區(qū)應(yīng)用雖有優(yōu)勢,但不能簡單地僅靠增加墻厚來解決所有問題,還應(yīng)補充其他措施。4 加氣混凝土設(shè)計與施工注意事項因加氣混凝土材料性能與其他墻體材料存在的較大差異,不能沿用傳統(tǒng)的設(shè)計和施工方法,施工時應(yīng)特別注意以下幾個方面:(1)保證上墻含水率在 15%20%之間。(2)施工現(xiàn)場的砌塊按要求堆放,采取相應(yīng)的防雨措施,下雨天停止砌筑。(3)粉刷時須作界面劑,墻、柱和墻體搭接位置貼鋼絲網(wǎng)或網(wǎng)格布。5 結(jié)論總之，建筑節(jié)能有利于從根本上促進能源資源節(jié)約和合理利用，緩解我國能源資源供應(yīng)與經(jīng)濟社會發(fā)展的矛盾。而作為建筑節(jié)能設(shè)計的一部分，圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計的好壞直接影響建筑整體節(jié)能效果，因此