住宅建筑外墻節(jié)能設(shè)計(jì)

1、住宅建筑外墻節(jié)能設(shè)計(jì)住宅建筑外墻節(jié)能設(shè)計(jì)郭聿華摘要:隨著我國(guó)建筑事業(yè)的快速發(fā)展，建筑耗能也日益擴(kuò)大，因此，建筑節(jié)能必須引起相關(guān)重視。實(shí)踐證明，加強(qiáng)建筑外圍護(hù)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(duì)建筑外墻節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)探討。關(guān)鍵詞:住宅建筑；節(jié)能設(shè)計(jì)；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；熱工性能；保溫；注意事項(xiàng)隨著城市建設(shè)的加快,我國(guó)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(guó)資源短缺的情況下，面對(duì)如此大的建筑能耗，建筑行業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)勢(shì)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(diǎn)是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì),采取有效的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)措施，改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能,達(dá)到節(jié)能降耗

2、的要求。本文結(jié)合建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)實(shí)例,基于建筑外墻節(jié)能設(shè)計(jì)下對(duì)現(xiàn)有的圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)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(yáng)總輻射量較多,夏季長(zhǎng),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(guó)建筑熱工設(shè)計(jì)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(yáng)輻射影響,工程設(shè)計(jì)中主要考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能。2 熱工性能計(jì)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(duì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)(外墻 k、d 值分三個(gè)級(jí)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(biāo)準(zhǔn)要求,主體采用 b07 級(jí)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(biāo) d 計(jì)算值見表 1 所示。表 1 墻體構(gòu)造和 k、d 計(jì)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(hù)結(jié)構(gòu)第 n 層材料厚度(m)n圍護(hù)結(jié)構(gòu)第 n 層材料導(dǎo)熱系數(shù)w/(mk)rn圍護(hù)結(jié)構(gòu)第 n 層材料的熱阻(k/w)sn圍護(hù)結(jié)構(gòu)第 n 層材料的蓄熱系數(shù)w/(k)m圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料層數(shù)a修正系數(shù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)是表征圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量大小的一個(gè)主要物理量,是圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。另外,在評(píng)價(jià)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能時(shí),還要考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)抵抗波動(dòng)熱作用的能力,即熱惰性指標(biāo) d。熱惰性指標(biāo)是表明背波面上溫度波衰減程度的一個(gè)主要值,它表明圍護(hù)結(jié)構(gòu)抵抗周期性溫度波動(dòng)的能力。因此,從上表 2 可以說明,通過對(duì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)中夏熱冬暖地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求。采用加氣混凝土砌塊的保溫效果已經(jīng)達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求,但考慮到西曬的問題,所以在設(shè)計(jì)時(shí),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(jì)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(biāo)從原來 3.21 提高到 3.50。解決了西側(cè)的房間在下午太陽(yáng)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(shì)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(dāng)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(shí),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(jì)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?jī)H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(shí)采用同一等級(jí)自保溫材料,可以在樓板和梁柱混凝土結(jié)構(gòu)通過驗(yàn)收后進(jìn)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(shí)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(jìn)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(shí)間養(yǎng)護(hù),待其達(dá)到一定強(qiáng)度后才能外貼瓷磚和粉刷外墻涂料,所以施工時(shí)間要長(zhǎng)一些,一個(gè)樓棟工程要花一個(gè)月左右時(shí)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(shí)間。另外,可以降低建筑基礎(chǔ)費(fèi)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(jí) 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(jí),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(jìn)行外保溫處理,外圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體材料和保溫隔熱材料融為一體,具有長(zhǎng)期性和穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn),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(dá)到國(guó)家要求的 25 年使用期限,但 25 年后也存在對(duì)外保溫工程進(jìn)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(wàn)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(yán)寒地區(qū)應(yīng)用雖有優(yōu)勢(shì),但不能簡(jiǎn)單地僅靠增加墻厚來解決所有問題,還應(yīng)補(bǔ)充其他措施。4 加氣混凝土設(shè)計(jì)與施工注意事項(xiàng)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(jì)和施工方法,施工時(shí)應(yīng)特別注意以下幾個(gè)方面:(1)保證上墻含水率在 15%20%之間。(2)施工現(xiàn)場(chǎng)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(shí)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(jìn)能源資源節(jié)約和合理利用，緩解我國(guó)能源資源供應(yīng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾。而作為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的一部分，圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)的好壞直接影響建筑整體節(jié)能效果，因此