王忠科

（靈臺(tái)縣規(guī)劃局，甘肅平?jīng)?44400）

解析工業(yè)與民用建筑施工節(jié)能工藝

王忠科

（靈臺(tái)縣規(guī)劃局，甘肅平?jīng)?44400）

摘要：建筑工程是國(guó)家建設(shè)的重點(diǎn)工程，在建設(shè)的過(guò)程中會(huì)損耗大量的材料和能源，所以為了社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，在工民建工程中建設(shè)者應(yīng)該堅(jiān)持以節(jié)能為原則，做好建筑資源節(jié)約，降低生產(chǎn)成本，為社會(huì)主義建設(shè)節(jié)約更多的資源，進(jìn)而增加社會(huì)效益。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)節(jié)能減排的要求進(jìn)一步提高的背景下，做好工業(yè)與民用建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)必然成為建筑行業(yè)未來(lái)發(fā)展的潮流。基于此，本論述首先概述了我國(guó)工業(yè)與民用建筑能耗情況，為全文奠定了理論基礎(chǔ)，然后重點(diǎn)解析了工業(yè)與民用建筑施工節(jié)能工藝，最后對(duì)我國(guó)未來(lái)的工民建節(jié)能工藝做出了展望。希望能給相關(guān)的工作人員帶來(lái)指導(dǎo)與借鑒作用。

關(guān)鍵詞：工民建；能耗；節(jié)能工藝

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.03.009

隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)水平的快速提升，我國(guó)的工業(yè)與民用建筑物的數(shù)量也呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢(shì)，這在促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也使得能源消耗問(wèn)題逐漸成為了社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，在我國(guó)的建筑領(lǐng)域中，采用新型節(jié)能的施工工藝，從而提升能源利用效率，進(jìn)而節(jié)約資源保護(hù)生態(tài)環(huán)境，最終貫徹經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，具有不可忽視的現(xiàn)實(shí)意義。

1　我國(guó)工業(yè)與民用建筑能耗情況概述

我國(guó)是世界上能源消耗量?jī)H次于美國(guó)的國(guó)家，雖然我國(guó)早在二十世紀(jì)五六十年代就采取了經(jīng)濟(jì)、政策等多方面手段對(duì)工民建的能源消耗進(jìn)行了干預(yù)，但由于我國(guó)當(dāng)時(shí)的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制重視工業(yè)，特別是重工業(yè)的發(fā)展，為了確保有效建筑面積能夠與高速發(fā)展的工民建筑面積需求相匹配，建筑節(jié)能問(wèn)題只好擱置一旁。改革開放后，隨著我國(guó)建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，工業(yè)與民用建筑的能耗，特別是使用階段的能耗過(guò)高問(wèn)題逐漸凸顯，成為了阻礙我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。截至到2010年，我國(guó)城市化水平已達(dá)到45%，我國(guó)工業(yè)與民用建筑能耗占當(dāng)年總能耗的27.8%，且隨著經(jīng)濟(jì)水平的提升，這一數(shù)值還在不斷加大。其中的原因是多方面的，包括人們對(duì)室內(nèi)環(huán)境舒適度要求的不斷提升，圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能差、空調(diào)采暖系統(tǒng)效率低所導(dǎo)致的單位建筑面積能耗過(guò)高（約為同緯度西歐地區(qū)城市的3倍左右），能源利用效率高等等。而且，大量因建筑高耗能所排放的大量CO2和SO2煙塵更是達(dá)到了溫室氣體排放總量的1/3以上，對(duì)我國(guó)大氣環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。因此，在工業(yè)與民用建筑上采用合適的節(jié)能工藝，積極促進(jìn)建筑節(jié)能，降低建筑能耗，將會(huì)是未來(lái)數(shù)年乃至數(shù)十年的大勢(shì)所趨。

2　解析工業(yè)與民用建筑施工節(jié)能工藝

2.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能概述

建筑內(nèi)部的熱量是通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面散發(fā)出去的，而根據(jù)熱力學(xué)定律，外表傳熱面積和熱量成正比，在不考慮其他因素的條件下，建筑物的采暖耗熱量一般隨體型系數(shù)，也就是建筑物外露面積與其體積之比的增大而升高。根據(jù)《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JG26-86），為了取得最優(yōu)的節(jié)能效果，應(yīng)當(dāng)控制在0.3以下，當(dāng)大于這個(gè)值時(shí)，耗熱量指標(biāo)將會(huì)出現(xiàn)明顯的上升。因此，外墻和屋面隔熱作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成，不僅需要避免過(guò)多地增大無(wú)用表面積以使得建筑的體形系數(shù)上升，造成耗熱量增大，還需要采用合適的設(shè)計(jì)施工節(jié)能工藝，以取得更好的節(jié)能效果。

2.2屋面結(jié)構(gòu)施工節(jié)能

為了降低建筑物內(nèi)部與外部空間的熱量交換頻率，保溫隔熱屋面施工是不可忽視的?，F(xiàn)階段，我國(guó)常使用的保溫隔熱屋面的施工方式主要有平屋面施工和坡屋面施工兩種。平屋面施工節(jié)能主要是針對(duì)傳統(tǒng)的在屋面防水層與結(jié)構(gòu)層安裝憎水珍珠巖塊等無(wú)機(jī)多孔材料的情況做出了一定的改善。施工過(guò)程中，先鋪設(shè)屋面防水層，然后再在防水層上利用倒置保溫的施工方式鋪設(shè)發(fā)泡聚苯板或擠塑型聚苯板形成的保溫層，從而在減薄屋面厚度的基礎(chǔ)上，最大限度保護(hù)防水層，減少熱量損失。而坡屋面施工節(jié)能又可細(xì)分為瓦材粘鋪型施工和瓦材釘掛型施工兩種，區(qū)別在于瓦材釘掛型坡屋面多采用防潮礦棉板、EPS聚苯板作保溫層，且多將其安置于順?biāo)畻l下面的橫格木之間，而材粘鋪型坡屋面則多選用防潮礦棉板、膨脹珍珠巖芯板作為保溫層材料，上做二道防水層后再用水泥砂漿粘鋪瓦材，使其能兼顧防水與保溫的雙重效果。

2.3建筑外墻施工節(jié)能

建筑外墻施工節(jié)能工藝主要包括以下幾點(diǎn)。其一是應(yīng)當(dāng)采取不同措施來(lái)降低室外綜合溫度，包括在外墻表面上設(shè)置遮陽(yáng)篷或攀援植物，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面作淺色處理，選用光滑飾面材料等來(lái)減少結(jié)構(gòu)表面對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收。其二是選用復(fù)合墻體或通風(fēng)墻體，以特朗貝墻這一典型的集熱蓄熱墻為例（見圖1所示），與普通墻體相比，這類墻體往往會(huì)在南側(cè)墻外側(cè)設(shè)一塊，中間為空氣層的密閉玻璃框，室外溫度較低時(shí)，框內(nèi)空氣受熱，熱空氣上升，室內(nèi)冷空氣從下部進(jìn)入，形成自然循環(huán)。室外溫度過(guò)高時(shí)亦能與遮陽(yáng)板相配合避免陽(yáng)光直射。其三是在建筑的內(nèi)外表面采用反射膜、高效節(jié)能玻璃等新型節(jié)能建筑材料，可使得直射于建筑表面的紅外射線能夠以較高的反射率反射回去，對(duì)建筑物起到保溫隔熱作用，提升使用者的舒適度。值得一提的是，湘潭大學(xué)建筑工程系于2013年開發(fā)研制了閉孔輕硅保溫隔熱材料，該材料導(dǎo)熱系數(shù)僅為粘土磚的1/50，作用于建筑的外墻表面時(shí)，僅20 mm厚就相當(dāng)于1 000 mm厚的磚墻的保溫隔熱效果，具有極高的性價(jià)比，雖然還未大規(guī)模投入使用，但已經(jīng)成為了建筑領(lǐng)域未來(lái)外墻施工節(jié)能的重要發(fā)展方向。

圖1　集熱蓄熱墻體示意圖

2.4門窗節(jié)能設(shè)計(jì)施工工藝

門窗一直是工業(yè)與民用建筑保溫中的薄弱環(huán)節(jié)，相關(guān)數(shù)據(jù)表明，以僅有一面外墻的房間為例，門窗的熱損失往往會(huì)占據(jù)房間總熱損失的68%以上。因此，在門窗的設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中采取一定的節(jié)能工藝，不僅能夠提升整個(gè)建筑的采暖節(jié)能效果，還能有效降低室內(nèi)的采暖耗熱量，具體應(yīng)注重以下幾點(diǎn)。其一是在設(shè)置采光口的同時(shí)充分考慮陽(yáng)光照射對(duì)室內(nèi)溫度變化的影響，在冬冷夏熱地區(qū)，應(yīng)選用軟百頁(yè)、布篷等輕便型遮陽(yáng)方式避免夏季室內(nèi)溫度過(guò)高，而在冬暖夏熱地則可適當(dāng)將門窗構(gòu)件與綠化相結(jié)合處理，例如在陽(yáng)臺(tái)、凹廊、挑檐等區(qū)域種植攀援植物，得出遮陽(yáng)與隔熱的最優(yōu)解。其二是正確選擇門窗種類，采用多層窗、單扇雙?？崭贡卮皝?lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)腹單層玻璃窗，采用空腹塑鋼窗框來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)合金窗框。其三是在施工過(guò)程中盡可能降低門窗輻射，施工人員可在窗玻璃的內(nèi)表面上鋪上透明薄膜，降低室內(nèi)熱量傳遞到室外環(huán)境的熱傳導(dǎo)效率，也可在窗的兩層玻璃板間用氮?dú)夂偷獨(dú)馓畛涫勾皯舻臒嶙璧玫揭欢ㄌ嵘Ｗ詈?，就?yán)寒地區(qū)的北窗和炎熱地區(qū)的西窗而言，采光與保溫隔熱顯然是相互制約的，施工人員和設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)立足于此，盡可能對(duì)此進(jìn)行平衡，并采用合適的節(jié)能方式以平衡建筑能耗。

3　清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究中心大樓節(jié)能工藝分析

本論述以清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究中心為例，對(duì)以上所述的節(jié)能工藝進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)。清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究中心的節(jié)能工藝主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。首先在設(shè)計(jì)中利用緩沖層原理有效減少了建筑能，辦公樓的南方向設(shè)計(jì)了一個(gè)大體積的綠化中庭，冬季時(shí)，中庭與辦公樓構(gòu)成了一個(gè)全封閉暖房，大大節(jié)省了辦公樓內(nèi)部的供暖能耗。在夏季，中庭南窗的百葉遮陽(yáng)板系統(tǒng)夠較大限度地避免陽(yáng)光直射辦公樓，從而充當(dāng)了辦公樓的“涼棚”，并且中庭南側(cè)為上部開設(shè)天窗的全玻璃外墻，并利用中庭頂部的反射裝飾板來(lái)盡可能保證開敞辦公室的天然光利用，在采光和隔熱之間取得了較好的平衡。其次是針對(duì)建筑的西向主入口帶來(lái)的西曬問(wèn)題，選用了大尺度的防曬墻的節(jié)能手段，在夏季，該防曬墻能夠完全遮擋直射陽(yáng)光，且防曬墻與建筑主體之間的空隙效仿了集熱蓄熱墻的做法，留下了一定的空隙以促進(jìn)室內(nèi)空氣的流通，而在冬季，該防曬墻也會(huì)由于自身與建筑主體之間的空隙而成為一個(gè)蓄熱體，在建筑西側(cè)形成一個(gè)熱保護(hù)層，從而有效緩解外部氣溫對(duì)建筑內(nèi)部的影響。最后，在屋頂層面上，該大樓選用了架設(shè)太陽(yáng)能板的方式，這樣一方面可以通過(guò)架空層的空氣流動(dòng)迅速帶走熱量，降低屋頂表面的溫度，還實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)的輻射能量的充分轉(zhuǎn)換，大大提升了能源利用效率，同時(shí)屋頂?shù)呐锛芙Y(jié)構(gòu)也為辦公樓今后的發(fā)展預(yù)留了一定的余地，不可不謂是節(jié)能建筑的典范。

4　結(jié)束語(yǔ)

印度建筑大師柯里亞曾獨(dú)創(chuàng)管式住宅，僅利用露天的院落布局和全坡屋面就構(gòu)成了冬暖夏涼的完美建筑，為印度建筑的建筑開創(chuàng)了先河。時(shí)至今日，中國(guó)的工民建筑也開始出現(xiàn)能耗問(wèn)題引發(fā)的諸多弊端，雖然現(xiàn)階段工業(yè)和民用建筑在節(jié)能工藝方面還存在一定的問(wèn)題，但我們有理由相信，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷成熟，相關(guān)的節(jié)能工作勢(shì)必會(huì)取得突破性的進(jìn)展。

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中圖分類號(hào)：TU201.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

收稿日期：2015-12-29

作者簡(jiǎn)介：王忠科（1965-），男，漢族，甘肅靈臺(tái)人，大學(xué)本科，工程師，主要從事工程項(xiàng)目規(guī)劃、建設(shè)、施工管理工作。