肖洪濤 丁 歡（黃淮學(xué)院，河南 駐馬店463000）

1 高校建筑節(jié)能的必要性

目前，我國(guó)國(guó)內(nèi)建筑能耗已經(jīng)占全社會(huì)總能耗的29%以上，并且還在以每年1 個(gè)百分點(diǎn)的速度增加，國(guó)內(nèi)的建筑節(jié)能的確有很大的發(fā)展空間。而近幾年來(lái)，隨著高校規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各大高校校園建筑面積都比過(guò)去有了大幅度的增加。高校建筑節(jié)能這一領(lǐng)域漸呈炙手可熱之勢(shì)。

在發(fā)改委和國(guó)家節(jié)能中心的推動(dòng)下，一個(gè)專門致力于推動(dòng)節(jié)約型校園、綠色大學(xué)建設(shè)的高校節(jié)能聯(lián)盟已經(jīng)成立。有了這個(gè)平臺(tái)，高校節(jié)能工作會(huì)進(jìn)行得比較順利。

據(jù)相關(guān)資料顯示，未來(lái)建筑能耗所占比例將會(huì)上升到35%左右。而我國(guó)僅各類高校就將近3000 所，高校逐漸成為重要的能源消耗大戶。實(shí)現(xiàn)高校建筑節(jié)能，建設(shè)綠色節(jié)約型校園勢(shì)在必行。而根據(jù)2008 年上海高校能耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，高校建筑能耗占高?？偰芎牡?3.2%，降低建筑能耗，將成為高校節(jié)能工作的重點(diǎn)。

2 黃淮學(xué)院1#學(xué)生宿舍樓現(xiàn)狀分析

2.1 概況

黃淮學(xué)院位于河南省駐馬店市，屬于我國(guó)的夏熱冬冷地區(qū)。該地區(qū)沒(méi)有采暖空調(diào)設(shè)施的建筑，其冬夏季節(jié)的室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量是全中國(guó)最差的。夏季連晴高溫天氣中，室內(nèi)溫度超過(guò)30 度，甚至高達(dá)35 度以上。冬季室內(nèi)外溫差只有1~4 度，室內(nèi)陰冷，達(dá)不到12 度（衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的下限值）。整個(gè)冬季平均氣溫8 度左右，78%的時(shí)間低于10 度。人在室內(nèi)久坐會(huì)感到寒氣襲人。該地區(qū)建筑物若不采用采暖空調(diào)，冬夏室內(nèi)熱環(huán)境都達(dá)不到基本的居住條件，更談不上舒適。

黃淮學(xué)院1#學(xué)生宿舍樓位于黃淮學(xué)院學(xué)生宿舍區(qū)東北角，東面是籃球場(chǎng)和操場(chǎng)，北面是學(xué)院后山。該宿舍樓建于上世紀(jì)90 年代初期，總建筑面積近5000 平方米，共5 層，每層35 間寢室，層高3.2 米，為6 人間；可容納1050 學(xué)生居住。

2.2 宿舍樓圍護(hù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

2.2.1 外墻

通過(guò)調(diào)研，該宿舍樓采用20 厚混合砂漿；200 厚實(shí)心粘土磚；20 厚水泥砂漿；外墻貼3 厚面磚的外墻做法。外墻在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中所占比例最大（全玻璃幕墻除外），由墻體傳熱造成的熱損失占整個(gè)建筑的熱損失的比例也較大。該宿舍采用的外墻做法是90 年代高校學(xué)生宿舍普遍采用的做法，根據(jù)資料顯示這種外墻做法的平均傳熱系數(shù)值均高于節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值 0.60 W/(m2·K)，可從一方面說(shuō)明目前1#宿舍樓外墻的熱工性能不符合節(jié)能要求，對(duì)外墻實(shí)施改造工作，既可以滿足節(jié)能要求，又可以改善既有宿舍樓的外觀效果。

2.2.2 屋面

1#宿舍樓屋面為平屋面，通過(guò)樓的建成時(shí)間可推斷其構(gòu)造形式與傳熱系數(shù)。屋面做法是駐馬店當(dāng)時(shí)平屋面常見的構(gòu)造形式，主要的屋面保溫隔熱材料多為水泥蛭石、爐渣、水泥膨脹珍珠巖；2000 年以后常見的屋面保溫隔熱材料多為憎水膨脹珍珠巖或膨脹蛭石。屋面是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中受室外綜合溫度作用較大的部位，屋面的保溫隔熱性能的好壞，是影響頂層房間的室內(nèi)熱環(huán)境和建筑的采暖空調(diào)能耗的重要因素。

2.2.3 外窗

改革開放前，高校學(xué)生宿舍樓外窗多用木窗；20 世紀(jì) 70 ～80 年代，在國(guó)家政策的推動(dòng)下，普通鋼窗的應(yīng)用率較高；20 世紀(jì) 80 年代中期，鋁合金窗因?yàn)閺?qiáng)度高、外觀好、采光面積大等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于高校學(xué)生宿舍樓建筑；20 世紀(jì)90 年代發(fā)展起來(lái)的 PVC 塑鋼窗的熱工性能較好，但因剛度、采光性等較鋁合金窗差等原因，反而應(yīng)用的不多。外窗是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中熱工性能最薄弱的構(gòu)件，是影響冬、夏季室內(nèi)熱環(huán)境和造成采暖空調(diào)能耗過(guò)高的主要原因。盡管窗戶面積只占外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面積的1/3 ～1/5，但在典型的公共建筑中，通過(guò)外窗損失的采暖和制冷能耗約占建筑總能耗的 2/3，其中傳熱損失為 1/3，所以，門窗是外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的重點(diǎn)[1]。1#宿舍樓采用的是鋁合金推拉窗，在實(shí)際居住環(huán)境中，同學(xué)們表示經(jīng)常或有時(shí)能感覺到門窗的冷風(fēng)滲透現(xiàn)象；特別是冬季，床位位于窗戶旁邊的同學(xué)更是叫苦不迭，急需對(duì)其實(shí)施改造。

從黃淮學(xué)院既有學(xué)生宿舍樓圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系構(gòu)造情況調(diào)研結(jié)果來(lái)看，校內(nèi)絕大多數(shù)既有宿舍樓，特別是2005 年升本前的宿舍樓，其外墻、屋面、外窗等構(gòu)件的熱工性能均達(dá)不到規(guī)范規(guī)定的限值，從而造成宿舍樓的建筑能耗比較大，部分宿舍冬夏兩季室內(nèi)熱環(huán)境比較差，實(shí)施節(jié)能改造的潛力比較大。

3 宿舍樓的外圍結(jié)構(gòu)節(jié)能改造初探

3.1 墻體改造

墻體節(jié)能改造技術(shù)主要分為外墻內(nèi)保溫和外墻外保溫兩大類。

3.1.1 內(nèi)保溫技術(shù)

外墻內(nèi)保溫施工，是在外墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)部加做保溫層。內(nèi)保溫施工速度快，操作方便靈活，可以保證施工進(jìn)度。內(nèi)保溫應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)，技術(shù)成熟，施工技術(shù)及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是比較完善的。在2001年外墻保溫施工中約有90%以上的工程應(yīng)用內(nèi)保溫技術(shù)。

被大面積推廣的內(nèi)保溫技術(shù)有：增強(qiáng)石膏復(fù)合聚苯保溫板、聚合物砂漿復(fù)合聚苯保溫板、增強(qiáng)水泥復(fù)合聚苯保溫板、內(nèi)墻貼聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯顆粒保溫料漿加抗裂砂漿壓入網(wǎng)格布的做法。

但內(nèi)保溫會(huì)多占用使用面積，“熱橋”問(wèn)題不易解決，容易引起開裂，還會(huì)影響施工速度，影響居民的二次裝修，且內(nèi)墻懸掛和固定物件也容易破壞內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)。內(nèi)保溫在技術(shù)上的不合理性，決定了其必然要被外保溫所替代。

3.1.2 外保溫技術(shù)

由于外保溫是將保溫隔熱體系置于外墻外側(cè)，從而使主體結(jié)構(gòu)所受溫差作用大幅度下降，溫度變形減小，對(duì)結(jié)構(gòu)墻體起到保護(hù)作用并可有效阻斷冷（熱）橋，有利于結(jié)構(gòu)壽命的延長(zhǎng)。因此從有利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面來(lái)說(shuō)，外保溫隔熱具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在可選擇的情況下應(yīng)首選外保溫隔熱。

1）外掛式外保溫

外掛的保溫材料有巖（礦）棉、玻璃棉氈、聚苯乙烯泡沫板（簡(jiǎn)稱聚苯板，EPS、XPS）、陶粒混凝土復(fù)合聚苯仿石裝飾保溫板、鋼絲網(wǎng)架夾芯墻板等。其中聚苯板因具有優(yōu)良的物理性能和廉價(jià)的成本，已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)的外墻保溫外掛技術(shù)中被廣泛應(yīng)用。

外掛技術(shù)是采用粘接砂漿或者是專用的固定件將保溫材料貼、掛在外墻上，然后抹抗裂砂漿，壓入玻璃纖維網(wǎng)格布形成保護(hù)層，最后加做裝飾面。

2）聚苯板與墻體一次澆注成型

該技術(shù)是在混凝土框—剪體系中將聚苯板內(nèi)置于建筑模板內(nèi)，在即將澆注的墻體外側(cè)，然后澆注混凝土，混凝土與聚苯板一次澆注成型為復(fù)合墻體。

3）聚苯顆粒保溫料漿外墻保溫

將廢棄的聚苯乙烯塑料（簡(jiǎn)稱為EPS）加工破碎成為0.5~4mm 的顆粒，作為輕集料來(lái)配制保溫砂漿。該技術(shù)包含保溫層、抗裂防護(hù)層和抗?jié)B保護(hù)面層（或是面層防滲抗裂二合一砂漿層）。其中ZL 膠粉聚苯顆粒保溫材料及技術(shù)在1998 年就被建設(shè)部列為國(guó)家級(jí)工法。這種工法是目前被廣泛認(rèn)可的外墻保溫技術(shù)。

此外，墻體節(jié)能技術(shù)中還有將墻體做成夾層，把珍珠巖、木屑、礦棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料（也可以現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡）等填入夾層中，形成保溫層[2]。

3.2 窗的節(jié)能技術(shù)

熱量的交換可分為導(dǎo)熱、對(duì)流及輻射三種方式。無(wú)論什么材料制成的窗，如能對(duì)上述三種熱交換進(jìn)行最有效的阻斷，才能稱為最有效的節(jié)能窗。目前我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)中常用的窗型，一般包括推位窗、固定窗和平開窗。

節(jié)能窗技術(shù)的核心是減少傳熱量，即控制失熱和得熱。

3.2.1 控制失熱

當(dāng)下世界上節(jié)能窗技術(shù)的進(jìn)展表現(xiàn)在研制出能控制窗戶失熱的產(chǎn)品。這種窗戶的好處是：采暖負(fù)荷低，室內(nèi)環(huán)境更為舒適，在采暖季節(jié)窗戶內(nèi)表面結(jié)露狀況大為減少。如：在冷天，窗玻璃表面比室內(nèi)空氣溫度和室內(nèi)物體表面溫度低。玻璃表面就會(huì)產(chǎn)生失熱現(xiàn)象。

1）塑鋁窗框

即保溫節(jié)能鋁合金窗。它和普通鋁合金窗的區(qū)別在于在塑鋁窗的鋁合金型材內(nèi)注入一條PU樹脂，以此將鋁窗型材分離形成段橋，以阻止熱量的傳遞。這種節(jié)能窗既有鋁金屬材料的高強(qiáng)度，又有塑鋁絕熱的特點(diǎn)，具有非常好的隔熱節(jié)能效果。

2）玻璃鋼節(jié)能窗框

玻璃鋼窗是新一代綠色環(huán)保型節(jié)能窗，它由新型復(fù)合材料制成窗框架，既有鋼、鋁等金屬材料的堅(jiān)固性，又有塑鋼門窗的保溫、防腐、節(jié)能的特性，且美觀、耐用。其使用壽命為50 年，與建筑物基本相同，是近期及中遠(yuǎn)期滿足建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能材料[3]。

3.2.2 控制太陽(yáng)輻射得熱

控制太陽(yáng)輻射得熱進(jìn)入窗戶的做法大體可分為兩類：一類是使用玻璃隔熱，另一類則是加設(shè)遮陽(yáng)措施。

1）用玻璃隔熱

為了控制太陽(yáng)輻射得熱強(qiáng)度，一些國(guó)家20 世紀(jì)40 年代就開始采用著色玻璃（吸熱玻璃）；20 世紀(jì)60 年代開始采用熱反射玻璃。無(wú)論著色玻璃還是熱反射玻璃，對(duì)于減少過(guò)多的太陽(yáng)輻射得熱都是有作用的。

2）遮陽(yáng)措施

為了阻攔太陽(yáng)輻射得熱量進(jìn)入。如高大的落葉樹木在盛夏時(shí)枝繁葉茂，冬天落葉后陽(yáng)光又能透過(guò)，對(duì)有條件的低層建筑是很好的遮陽(yáng)辦法。

3.3 屋面節(jié)能

目前主要是將平屋面改造為坡屋面。平屋面就是房間的天花板，與外界空氣直接接觸，使得熱交換量較大。改為坡屋面后，在天花板與坡屋面之間有了一層相對(duì)不流通的空氣，可以保護(hù)天花板的熱量交換不是與原來(lái)那樣大，從而使得下面的房間保溫更加好。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以黃淮學(xué)院1#學(xué)生宿舍樓為例，探討了以豫南地區(qū)為代表的夏熱冬冷地區(qū)的學(xué)生宿舍樓節(jié)能改造，試圖在現(xiàn)有的建筑基礎(chǔ)上，在經(jīng)濟(jì)、施工方便的前提下，提出了一些節(jié)能改造措施。通過(guò)一些簡(jiǎn)便易行，不需要太復(fù)雜的構(gòu)造和高新技術(shù)，將相應(yīng)的適宜性技術(shù)應(yīng)用在建設(shè)量巨大的高校學(xué)生宿舍中；能改善室內(nèi)熱環(huán)境。

[1]冷御寒.建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005

[2]韓文權(quán).淺談外墻保溫節(jié)能技術(shù)[J].山西建筑.2010,（10）：234-235

[3]龍文志.結(jié)合國(guó)情創(chuàng)新發(fā)展雙層幕墻[J].建設(shè)科技.2007，（12）：7-8