李炳森

新疆昊辰建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，中國·新疆 昌吉 831100

在城市化不斷推進(jìn)的過程中，建筑行業(yè)始終保持著高速發(fā)展的趨勢，建筑能耗成為制約國民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長的瓶頸。目前，中國建筑業(yè)發(fā)展迅速，在節(jié)能環(huán)保方面也取得了不錯(cuò)的成績。行業(yè)內(nèi)專業(yè)人士認(rèn)為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)是衡量外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱動(dòng)性能的基本標(biāo)準(zhǔn)。建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括屋面、外墻、門窗、架空樓板、周邊地面和地下室外墻等，論文著重從屋面、外墻、門窗這三個(gè)部分來闡述有效的節(jié)能改造技術(shù)措施。

大型建筑；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；綠化屋面；通風(fēng)窗口；隔熱面板

1 引言

建筑能耗指的是公共建筑和居住建筑在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的能耗，廣義的建筑節(jié)能是指從建筑材料的選擇到運(yùn)行維護(hù)等全壽命周期過程中，都要在節(jié)能意識(shí)的指導(dǎo)下，將建筑能耗降到最低。但狹義的建筑節(jié)能就是指在運(yùn)行過程中通過相關(guān)技術(shù)降低整個(gè)建筑運(yùn)營能耗。綠色建筑將可持續(xù)發(fā)展的理念引入建筑領(lǐng)域，是未來建筑行業(yè)的主導(dǎo)趨勢。當(dāng)前，建筑節(jié)能服務(wù)市場已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展的階段，迫切需要節(jié)能技術(shù)的支持和推動(dòng)。

2 大型公共建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造的現(xiàn)狀

2.1 節(jié)能改造的現(xiàn)狀

在全球能源危機(jī)的嚴(yán)峻局勢下，節(jié)能減耗成為各行各業(yè)的要求。建筑能耗在中國總能耗中的比重越來越大，所以建筑節(jié)能是亟待落實(shí)的問題。從中國目前建筑行業(yè)的總體情況來看，能耗過高已經(jīng)是建筑業(yè)持續(xù)發(fā)展的主要因素之一。中國建筑業(yè)節(jié)能方向逐漸由單一的轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣彩悄荏w現(xiàn)各種節(jié)能技術(shù)措施的過程。加大對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究，才能使得節(jié)能技術(shù)不斷改進(jìn)和完善。在建筑節(jié)能領(lǐng)域，新建建筑和既有建筑節(jié)能改造是需要同步進(jìn)行的。由于既有建筑的數(shù)量較多，一定意義上，對(duì)既有建筑的節(jié)能改造是整個(gè)建筑行業(yè)節(jié)能改造的重頭戲。而對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造是建筑的首要問題。通過對(duì)既有建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造來達(dá)到節(jié)能目標(biāo)的要求，可以采取的手段是多種多樣的，但是基本的原理都是為了減小負(fù)荷。

2.2 大型公共建筑節(jié)能改造的內(nèi)涵

近年來，中國的城市化進(jìn)程不斷加快，對(duì)于一些大型公共建筑增加的現(xiàn)狀，建筑行業(yè)需要快速推進(jìn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造，諸如辦公建筑、商業(yè)建筑、旅游建筑、科教文衛(wèi)建筑、通信建筑以及交通運(yùn)輸用房等建筑。依據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2015 中對(duì)公共建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能改造的要求，可以有效降低能耗，提高室內(nèi)的舒適度[1]。這些大型公共建筑是城市化進(jìn)行必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，但是在建設(shè)的過程中，對(duì)建筑能耗方面考慮不夠周全也是現(xiàn)實(shí)存在的問題。許多建筑施工的管理人員和技術(shù)人員等節(jié)能意識(shí)不足，導(dǎo)致很多大型公共建筑都成為高能耗建筑的代表。尤其是一些年代較為久遠(yuǎn)的大型公共建筑，建筑能耗的問題更為嚴(yán)重。早期對(duì)于建筑能耗并沒有明確的規(guī)范約束，所以大型建筑都需要進(jìn)行節(jié)能改造。

3 大型公共建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造的關(guān)鍵技術(shù)

建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括屋面、外墻和窗戶，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能改造就是對(duì)這三個(gè)部分進(jìn)行有效的節(jié)能技術(shù)措施。

3.1 屋面的節(jié)能改造

大型公共建筑的屋面節(jié)能改造較為復(fù)雜，且具有一定系統(tǒng)性的要求。要想達(dá)到最佳的節(jié)能改造效果，需要結(jié)合工程的實(shí)際情況進(jìn)行研判，選擇最佳的技術(shù)措施。由于屋頂需要兼顧保溫、隔熱等方面的功能要求，所以具體操作中有許多值得注意的地方。相較于傳統(tǒng)屋面，倒置式的屋面具有許多優(yōu)越性。它可以將保溫材料設(shè)置在防水層之間，這就使得建筑結(jié)構(gòu)更加簡單，且保溫層對(duì)于防水層而言，也起到了保護(hù)作用，能夠延長屋面防水層的使用壽命。且倒置式屋面的保溫隔熱性能更加良好，抗壓強(qiáng)度較高，使用起來更加簡便快捷。雖然總體而言，倒置式屋面的造價(jià)要比傳統(tǒng)屋面要高，但是從長遠(yuǎn)效益來看，長期使用的經(jīng)濟(jì)合理性也較高。其次，還可以選擇用通風(fēng)屋頂代替?zhèn)鹘y(tǒng)的屋頂。通風(fēng)屋頂從字面上可以理解成有利于通風(fēng)的屋頂，在南方城市因?yàn)闅夂蛟驊?yīng)用較為普遍，能夠保證建筑室內(nèi)空間空氣流動(dòng)，在空氣流動(dòng)過程中帶走大量的熱量[2]。所以通風(fēng)工程的最大優(yōu)點(diǎn)就是可以大幅度進(jìn)行自然的熱能量交換，使得隔熱效果更加明顯地同時(shí)，耗能較低。綠化屋面也是在積極推廣地節(jié)能措施之一，它地建筑結(jié)構(gòu)是將屋面作為太陽光、雨水等接觸地界面，城市中地屋面面積占比較大，將屋面作為直接接觸的界面可以起到明顯的節(jié)能效果。因?yàn)榫G化屋面冬天可以起到一定的保溫作用，夏天也能很好的隔熱。以農(nóng)村為例，北方農(nóng)村大部分既有住宅的屋頂為石灰焦渣平屋頂、石板瓦坡屋頂，少數(shù)采用鋼筋混凝土平屋頂。由于農(nóng)村住宅高大，可以采用吊頂來設(shè)置輕質(zhì)保溫材料，使屋頂和吊頂之間有空氣間層，可以起到隔熱作用，提高住宅屋頂熱阻，有一定的節(jié)能效果。在坡屋頂上還可設(shè)置通風(fēng)換氣裝置，如天窗、氣窗等，不僅增加了美觀性，而且又提高其實(shí)用性能，增強(qiáng)了坡屋頂?shù)睦寐屎拖募靖魺嵝Ч?/p>

3.2 外墻的節(jié)能改造

外墻是大型公共建筑外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分之一，常用的外墻節(jié)能是更換具有節(jié)能效果的材料。首先，性價(jià)比較高的巖棉材料巖棉主要是一種天然的巖石在高溫狀態(tài)下逐漸形成的無機(jī)材料，不能燃燒，纖維長且柔軟，能夠隔熱和隔冷，且不容易受潮、耐腐蝕性較強(qiáng)，有著良好的隔音效果，當(dāng)前許多的建筑都是采用該建筑材料，這種材料不僅耐使用，且價(jià)格也比較低，巖棉板通常被用于外墻的保溫，且置于建筑外側(cè)，防火防潮極佳，保溫隔音效果極強(qiáng)，是節(jié)能建筑施工過程中的首先材料。其次，膨脹聚苯乙烯板，這種板可以根據(jù)節(jié)能設(shè)計(jì)的要求來選擇不同的厚度，厚度不同，節(jié)能效用不同。選擇合適的厚度后再將板黏貼在外墻上，最后在板外敷上耐堿的面層涂料即可。膨脹聚苯乙烯板的耐低溫性能強(qiáng)，且加工的成本較低、過程較為簡單。另外，PU 板的應(yīng)用也較為廣泛。PU 板是一種油基層、保溫層、防潮層、抗裂層等構(gòu)成的高節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的材料。它的結(jié)構(gòu)致使其具有優(yōu)越的保溫隔熱性能，穩(wěn)定性也更強(qiáng)[3]。這種材料也可以防火，所以使用其作為外墻的一部分，可以保證公共建筑的圍護(hù)功能更加完善。建筑外墻所采用的保溫材料不同，其保溫效果也會(huì)有很大的差異，因此，在選擇建筑外墻節(jié)能材料的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，且必須要盡量充分考慮建筑的整體狀況，節(jié)能材料主要是絕熱材料，能夠有效保障建筑結(jié)構(gòu)主體不受損壞，且有著良好的隔熱與保暖效果。所以最好是將三者結(jié)合起來使用，根據(jù)施工的環(huán)境判斷后，選擇最合適的材料[4]。

3.3 窗戶的節(jié)能改造

窗戶的節(jié)能改造主要是進(jìn)一步提高外窗的保溫性能，使室內(nèi)達(dá)到適宜溫度，減少不必要的能耗。為了提高窗戶的氣密性、水密性、抗風(fēng)壓等性能，改進(jìn)熱工性能的指標(biāo)，可以對(duì)窗戶進(jìn)行夾層的方式。在采取加層方式改進(jìn)外窗后，需要對(duì)其采取一定的預(yù)防結(jié)露的狀況。除此之外，窗戶還需要提高遮陽性能，這種性能可以通過增設(shè)遮陽卷簾等來實(shí)現(xiàn)。外窗除了玻璃是節(jié)能改造可以入手的地方之外，針對(duì)窗框也可以采取一定的措施。窗框作為窗戶的一部分，其材料和形式都整個(gè)窗戶的節(jié)能性能有著直接影響。許多現(xiàn)有的窗框都是塑鋼材料，雖然有一定的優(yōu)點(diǎn)，但是塑鋼材料容易變形且耐久性較差，也是比較明顯的不斷。所以在風(fēng)荷載大的地方就不具有優(yōu)越性。以窗框材料為例，窗框材料木材的導(dǎo)熱率很低，使得木門窗框擁有極佳的隔熱保溫性能。塑料的導(dǎo)熱率低，保溫隔熱性能優(yōu)良，氣密性好，但剛性差，通常會(huì)加工成塑鋼復(fù)合型材。合金窗框輕質(zhì)耐用，易塑形、易保養(yǎng)、抗風(fēng)抗壓性能也較好，但其耐腐蝕性差，膨脹系數(shù)高，保溫隔熱性能極差。玻璃鋼型材門窗膨脹系數(shù)低、氣密性佳、傳熱系數(shù)低、保溫隔熱能力強(qiáng)，彈性模量高，剛性好，耐腐蝕、嚴(yán)寒、高溫，適用環(huán)境范圍廣。

4 大型公共建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造的注意事項(xiàng)

4.1 存在的問題

新穎的建筑群為城市注入了青春和活力，也產(chǎn)生了大量的問題。絕大多數(shù)節(jié)能改造的大型公共建筑的業(yè)主對(duì)節(jié)能意識(shí)還沒有給予應(yīng)有的重視，因?yàn)楣?jié)能效益是一個(gè)長期積累的過程，很多效益在短期內(nèi)并沒有直接察覺，所以很多業(yè)主在節(jié)能改造的過程中，都是因?yàn)檎呤谷?，而非察覺到節(jié)能的積極意義。因?yàn)槿狈I(yè)知識(shí)，很多時(shí)候的節(jié)能改造在具體的施工過程中容易出現(xiàn)摩擦，涉及的施工單位和設(shè)備供應(yīng)商等也會(huì)存在不必要的摩擦。進(jìn)行節(jié)能改造是一個(gè)需要資金支持的活動(dòng)，如果缺乏足夠的節(jié)能改造資金，就會(huì)影響大型公共建筑實(shí)施節(jié)能改造[5]。政府機(jī)構(gòu)對(duì)一些大型公共建筑的節(jié)能改造會(huì)承擔(dān)一部分的支出，但是當(dāng)前推動(dòng)公共建筑節(jié)能改造的公共財(cái)政資金也處于相對(duì)匱乏的狀態(tài)，所以嚴(yán)重影響機(jī)構(gòu)推進(jìn)節(jié)能工作。目前大部分的節(jié)能服務(wù)公司都僅僅是在節(jié)能咨詢、技術(shù)改進(jìn)等方面推動(dòng)公共建筑節(jié)能工作，但是公共建筑節(jié)能領(lǐng)域發(fā)展的時(shí)間較晚，很多節(jié)能服務(wù)公司的業(yè)務(wù)并不完善。大型公共建筑節(jié)能改造項(xiàng)目規(guī)模大，資金投入大，會(huì)影響節(jié)能服務(wù)公司進(jìn)一步開拓市場等。這些存在利益的團(tuán)體在對(duì)一些具有長遠(yuǎn)效益的項(xiàng)目推進(jìn)上，可能積極性會(huì)較低。

4.2 注意的細(xì)節(jié)

在對(duì)大型公共建筑的屋面進(jìn)行節(jié)能改造時(shí)，需要結(jié)合工程所在的自然氣候條件以及施工要求，要做好對(duì)關(guān)鍵部位的防水處理，使得建筑在完善保溫隔熱等性能的同時(shí)，達(dá)到節(jié)能的效果。針對(duì)外墻的施工狀況，首先要將基層墻體的表面清理干凈，如果存在凹凸較為明顯的坑面，需要先進(jìn)行補(bǔ)平鏟平，避免在施工后出現(xiàn)問題時(shí)，解決的成本更大。另外，環(huán)境的平均溫度也會(huì)影響施工效果，所以需要避免在高溫嚴(yán)寒的時(shí)候進(jìn)行施工，具體施工時(shí)，也需要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行。如果施工環(huán)境無法改變，就需要在施工時(shí)更加嚴(yán)格要求，在施工后要對(duì)一些容易出現(xiàn)安全和質(zhì)量問題的細(xì)節(jié)進(jìn)行審核確認(rèn)，直到無誤后才能使用。

5 結(jié)語

中國建筑外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能相較于其他發(fā)達(dá)國家，有著明顯的落后。尤其是采暖空調(diào)的能耗要高出許多，這也是中國建筑外墻和屋頂?shù)膯挝幻娣e相較于其他國家的能耗，要多處好幾倍的原因。建筑能耗越高，也說明中國在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面的節(jié)能改造有著巨大的潛力。