建筑护结构节能设计与施工技术的探讨

摘要：近几年随着我国国民经济放缓，国家越来越重视资源和能源问题。当前建筑耗能问题严峻，已经给我国经济建设造成了巨大的负担，而且也成为当前影响我国社会可持续发展的重要原因。而住宅建筑护结构会直接影响到建筑的节能性，可喜的是我国当前建筑围护结构的节能设计和施工技术越来越成熟，围护结构的设计和施工技术也逐渐向节能需求靠拢。为此我们结合具体工程案例，分析如何进行建筑护结构节能设计和施工。

关键词：护结构；节能技术；施工技术；隔热保温

0引言

日益增长的人口与资源和能源之间的矛盾是人类社会最基本的问题，无形中也影响了环境和生态的稳定，人们也越来越认识到节能的重要价值。近几年我国建筑业发展迅速，建筑耗能问题不但加重，也让我们不得不考虑建筑节能的措施。而建筑的护结构是建筑的重要组成部分，主要包含了外墙、屋面、门窗、地面等，这些结构的材料选择、隔热保温等都影响着建筑的耗能，如果建筑保温水平无法满足结构的要求，那么在冬天需要供暖的建筑中自然会增加耗能。因此对建筑的护结构进行节能设计和优化就有着非常重要的意义，为此我们以某大厦的节能改造项目为案例分析建筑结构节能设计与施工技术的有关问题。

1工程施工概况

该大厦为上世纪九十年代设计建设的高层办公建筑，是比较大型的公共建筑。该建筑的结构类型为框架剪力墙结构，总建筑面积为43655.38m2，其中地下部分为4480m2，地上部分为为39175.3m2地上26层，地下2层，总高为80.0m。建筑室内地坪为±0.000，相当于绝对标高52.90m，室内外高差1.60m。

2节能改造调研分析

2.1外墙

该大厦的外墙分为两个部分，包含了外墙的周边热桥部分与外墙的主体部分。其的结构见图1所示，其中FP为外墙周边的热桥部分，而FB则为外墙的主体部分。其外墙主体部位的构造做法见图2所示。按照我国《公共建筑节能设计标准》对该建筑的外墙构造和热工性能进行了分析，计算公式如下：Km=（AKP+BKB）=1.91W（/m2•K）其中，Km为外墙体的平均传热系数，《公共建筑节能设计标准》中对其有明确的规定，规定外墙平均传热系数（Km）为外墙主体部位传热系数与热桥部位传热系数按照面积的加权平均值。由于该建筑为框架剪力墙建筑，为此外墙的周边热桥部分与外墙的主体部分的面积比值选择了0.45和0.55，带入计算得出结果。

2.2屋顶

该建筑改造前的屋顶为采用彩色劈离砖作面层的上人屋面，彩色劈离砖面层经历多年的使用和环境影响，局部已经出现了比较严重的磨损现象。其而由于多年使用，出现了一定的渗漏现象，其基本的构造做法如图3所示。从上到下按照其厚度以及材料分别调查并记录其导热系数和修正系数，得出其传热系数。2.3外窗建筑采用了以浅绿色为主的铝合金框单层玻璃窗，整体的形式呈现出带形，并在建筑的外墙表面均匀分布。我们结合铝合金窗户的传热系数计算，可知铝合金窗户有着非常大的导热系数和传热系数，其传热系数约为6.22W（/m2•K）。而玻璃则采用了单片玻璃，单片玻璃是传统建筑中应用较多的玻璃，这种玻璃同样传热系数很大，一般为6.18（/m2•K）左右。因此可以得知该建筑的外窗有着非常差的保温性能。

3节能改造方案分析

3.1外墙保温设计

既有高层办公建筑外墙节能改造可选择的保温方式有内保温和外保温，既定建筑不考虑夹芯保温措施。其中外墙内保温主要的措施是在外墙结构的内部添加保温层，当前主要的施工方式有三种分别为：首先将预制的保温板内贴，常见的有聚合物砂浆类、增强石膏类、水泥类等；在墙上内贴聚苯板、粉刷石膏等作为面层等；在内部的基层墙上涂抹胶粉聚苯颗粒，并用抗裂砂浆面层，使用玻纤网格增强。此类施工相对来说步骤和工艺简单，工程造价也较低，而且施工的检验标准也相对来说较为成熟和标准化。外墙外保温将保温层设置在外墙外面，一般包含了保温层、保护层和固定材料三个部分。保温效果更好，热工性能高，而且综合来说投资更低；施工不仅仅适用于新建的建筑，同样也能够应用于旧楼改造中，有着更好的适用范围；保温层主要在铺设在主题结构的外侧，因此还能在一定程度上提高主题结构的稳定性，从而提高建筑物的使用寿命；基本不存在热桥和冷桥的问题，并且也很大程度上消除了结露和霉变的问题，后期补修施工方便。综合分析，该建筑施工不能影响正常办公，因此选择外墙外保温，便于施工（施工简图见图4）。图4外墙外保温施工简图基层墙体胶粘剂粘结点聚苯板保温层聚合物抗裂砂浆（压入耐碱涂塑玻纤网格布）饰面基层涂料饰面准8膨胀螺丝（或专用射钉）

3.2外窗保温改造设计

在玻璃结构的门窗或者墙体中，玻璃的面积大小和框体材料是主要考虑的问题，并且直接影响了玻璃幕墙和门窗的传热大小，因此合理的选择材料以及设计是核心问题。一般来说玻璃幕墙隔热保温的措施主要以下几个方面：热反射玻璃、镀膜玻璃、LOW-E玻璃、中空玻璃等特殊的玻璃材料。对于既定建筑来说玻璃材料的选择还要考虑到其外窗结构，结合该建筑的干挂铝塑板，我们采用了明框玻璃幕墙。该玻璃幕墙的传热系数为1.88W（/m2•K），其中玻璃采用6mm+lZA+6mm钢化中空低辐射玻璃，对建筑的安全保温隔热等起到关键性作用；窗框选用断桥铝合金型，采用隔热垫和胶条密封，提高了窗框的热工性能。这种采用中空玻璃与断桥铝合金型材相结合的窗户保证了窗户整体较好的保温性能。

3.3屋顶节能设计

屋顶在整个建筑的结构的内外温差热耗热量的传递中有着至关重要的效果，一般来说大于多数外墙和地面的耗热量。尤其是在一般的民用建筑的围护结构中，屋顶本身所占的表面积比也很大，能耗大约可以占到总量的8%-10%。由于是城市高层建筑，为此综合分析采用了倒置式屋面设计，但是倒置式屋面最大的特点就是将防水层和保温层颠倒，不仅有着良好的保温性，还能够减少屋面负荷、工艺难度低、施工简单等（倒置式屋面构造形式简图见图5）。

4改造后能耗对比分析

模拟计算所得出的建筑能耗值为该建筑在运行时采暖、空调所耗的能耗值，这些能耗在建筑使用过程中一直发生。冬季能耗使用全年累计热负荷指标，单位是kW•h/m2。夏季能耗用全年累计冷负荷指标，单位是kW•h/m2，全年能耗为采暖与空调年耗电量之和。改造前后的能耗对比见表1所示。5结语总之建筑的维护结构是最受外界环境影响的部分，其节能效果直接反应着整个建筑的节能情况，我们以大厦的节能改造工程为例进行了详细的护结构节能设计，并对其中的施工问题进行了讨论，经过耗能对比发现，建筑节能效率大大提升。随着我国对节能减排的重视，以及新型材料的不断进步，建筑结构的节能保温技术也将日益完善。

作者:傅柏翔 单位:海军总医院

参考文献：

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