建築維護結構的節能
【摘要】伴隨著世界範圍內能源危機的不斷加劇，建築節能已經成為世界建築發展的乙個基本趨向，發展建築節能，無論是從節約日益緊缺的能源方面還是從環保方面。都是十分必要的。我國每年的建築能耗相當的大，因此建築節能迫在眉睫。
本文主要介紹建築的維護結構節能與應用，主要從建築外牆的保溫、建築門窗的保溫和隔熱、屋頂的綠化幾個方面來講述建築節能
【關鍵詞】牆體保溫；門窗節能；屋頂綠化。
1傳熱的基本概念
1.1 傳熱有三種基本形式：輻射、對流和導熱
1.1.1 輻射傳熱
輻射傳熱發生在任何兩個分離的而又相互可見、溫度存在著差別的物體之間，輻射傳熱是以電池波的形式進行的。當兩個物體溫差不大時，輻射部分主要考慮太陽輻射，其他輻射大多可以忽略不計。
1.1.2 對流傳熱
對流傳熱是由於流體各部分的溫度不同而造成密度差異，使重的流體下降，輕的流體上公升而引起流動造成的熱量交換。在建築維護結構的傳熱中存在著牆面與空氣間的對流換熱。空氣的溫度比牆面高，所以靠近牆面的空氣將熱量傳給牆面，自身冷卻密度增加下沉，遠處的熱空氣來補充下沉形成的空缺。
這樣空氣就發生了流動，在流動過程中，熱量由空氣源源不斷的傳給了牆體。
當維護結構受到恆定的熱作用時，即處於一種穩定傳熱狀態。當然，在實際生活中，由於室內外空氣溫度經常變化，標準的穩態情況並不存在，但在實際建築傳熱過程中，由於不穩定傳熱計算非常複雜，考慮到室內外空氣溫度變化對維護結構傳熱影響較小時，在工程上可以作為穩態傳熱處理。
1.2 維護結構傳熱過程
建築維護結構受到室內外熱作用，不斷有熱量通過維護結構傳入或傳出。其過程主要有：①維護結構外表面或內表面與周圍空氣間的對流傳熱，冬季外表面向室外空間散熱，內表面從室內吸熱；夏季外表面從室外吸熱，內表面向室內放熱。
維護結構表面與周圍空氣溫度相差越大，對流換熱量就越大。②在維護結構內部傳熱過程簡單的認為是一種固體的導熱，固體導熱遵守傅利葉導熱基本定律，在單位時間內，通過單位面積的導熱量與溫度梯度成正比。③維護結構表面與周圍其他表面間的輻射傳熱量，主要取決於表面溫度、維護結構材料發射和吸收輻射的能力及表面的相對位置。
1.3 建築維護結構的熱穩定性
建築室內熱環境不僅取決於通過維護結構進入的熱量或損失的熱量、空調採暖和通風方式、生活和裝置的散熱量，而且也決定於維護結構的熱物理效能。在週期性傳熱過程中維護結構表面受熱變化時表面抵抗溫度變化，以及維護結構抵抗熱作用從它的乙個方面透過到另一方面的屬性，都與維護結構的材料和材料層熱特性有關，這種熱特性體現了維護結構的穩定性。
1.4 材料的蓄熱係數
材料蓄熱係數的物理意義是在一定週期的熱作用下，當表面溫度波幅為1℃時，消耗於加熱半無限大材料的熱流波的振幅，是材料對週期熱作用反應敏感程度的乙個特定指標。當穩定一定時，材料的蓄熱係數只取決於材料本身的熱物理效能。因此，凡是容重、比熱容、熱導率大的材料，其蓄熱係數就越大，抵抗溫度波動的蓄熱能力越強，材料內部的溫度波動就小，反之也成立。
1.5維護結構熱惰性指標
維護結構受到不穩定熱作用後，僅維護結構熱阻相同，而組成的材料不同時，維護結構對溫度波的傳熱衰減倍數也是不同的。因為熱阻只代表維護結構抵抗導熱的能力，只能作為在穩態傳熱情況下，維護結構的評價指標。因此對於不穩定傳熱，一般採用材料的熱惰性指標作為評價維護結構熱工效能的指標。
它是表徵材料層受到波動熱作用之後，背波面上溫度波動變化程度的乙個指標，它反應了材料層抵抗溫度波動能力的特性。熱惰性指標越大，說明對溫度的衰減能力越大，穿透維護結構需要的時間越長。
2牆體節能
2.1外牆內保溫隔熱技術
2.1.1外牆內保溫
外牆內保溫是將保溫材料置於外牆體的內測。對於外牆來說，由多孔輕質保溫材料構成的輕型牆體或多孔輕質保溫材料內保溫牆體，其傳熱系數k值可能較小，或其傳熱阻r值可能較大。即其保溫效能可能較好，但因其是輕質牆體，熱穩定性較差，或因其是輕質保溫材料內保溫牆體，其內測的熱穩定性較差，在夏季室外終合溫度和室內空氣溫度波作用下，內表面溫度容易公升得較高，即其隔熱性能可能較差。
它的優點在於：①它對飾面和保溫材料的防水、耐候性等技術指標的要求不甚高，石膏抹面砂漿等均可滿足使用要求，取材方便；②內保溫材料被樓板所分隔，僅在乙個層高範圍內施工，不需搭設腳手架。但是在多年的實踐中，外牆保溫也顯露出一些缺陷，如：
①不便於使用者二次裝修和吊掛飾物；②占用室內使用空間等
2.1.2外牆夾心保溫技術
外牆夾心保溫技術是將保溫材料置於同一外牆的內、外側牆片之間，內、外側牆片均可採用傳統的黏土磚、混泥土空心砌塊等，其優點有：①這些傳統材料的防水、耐候性均良好，對內側牆片和保溫材料形成有效的保護，對保溫材料的選材要求不高。
2.2對外保溫系統的的效能要求
2.2.1系統的整體性、耐久性和有效性
為了滿足建築的安全性、保溫隔熱的有效性和在正確使用和正常維護條件下外保溫系統的使用年限不應少於25年的要求，外牆保溫系統應具備以下效能：。
2.2.2對構成外牆保溫系統各層的效能要求
介面層：要求介面層清潔，不同基層應使用不同的介面劑，有一定的防潮作用，部分系統需要增加機械固定
保溫層：保溫層的平均傳熱系數要滿足設計要求，與基層和防護層能夠形成乙個整體，滿足系統的耐久性要求，應採用導熱係數小的高能效保溫材料，其導熱係數一般要小於0.06w/（根據設計計算規定一定厚度，以滿足建築節能標準對該地區牆體的保溫要求。
此外，保溫材料的吸濕率要低，粘接效能要好。
防護層：防護層的粘接性、抗裂性、防水性和透氣性能均要好。
飾面層：牆體表面裝飾層材料的選擇也很重要。首先，底層膩子必須有一定的防水性、抗裂和柔性變形的能力。其次，塗料的各層不僅要求有一定的柔性，而且與基層之間也要有相容性。
2.3常見的保溫材料
2.3.1無機氣泡狀保溫材料
膨脹珍珠岩及其製品。
膨脹珍珠岩是天然珍珠岩煅燒而得，呈蜂窩泡沫狀的白色或灰白色顆粒，是一種高效能的絕熱材料。
加氣混凝土。
加氣混凝土是一種輕質多空的建築材料，它是以水泥、 石灰、礦渣、粉煤灰、砂、發氣材料等為原料，經磨細、配料、繞注、切割、蒸壓養護和洗磨等工序而製成的。因其經發氣後製品內部含有大量均勻而細小的氣孔，故名加氣混凝土。
特點：重量輕〔孔隙達70%-80%，體積密度一般為 400-700 kg/m3相當於實心粘土磚的1/3，普通混凝土的1/5〕，保溫效能好，良好的耐火效能，不散有害氣體，具有可加工性，良好的吸聲效能，原料**廣、生產效率高、生產耗能低。
2.3．2有機氣泡狀保溫材料
模塑聚苯乙烯泡沫塑料(eps)
模塑聚苯乙烯泡沫塑料是採用可發性聚苯乙烯珠粒經加熱預發泡後，在磨具中加熱成型而製得的，具有閉孔結構的，使用溫度不超過75℃的聚苯乙烯泡沫塑料板材。
特點：具有優異持久的保溫隔熱性、獨特的緩衝抗震性、抗老化性和防水效能
擠塑聚苯乙烯泡沬塑料(xps）
xps即絕熱用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料，俗稱擠塑板，它是以聚苯乙烯樹脂為原料加上其他的原輔料與聚含物，通過加熱混合同時注入催化劑，然後擠塑壓出成型而製造的硬質泡沫塑板。『
特點：xps具有完美的閉孔蜂窩結構，其結構的閉孔率達到了99%以上，這種結構讓xps板有極低的吸水性（幾乎不吸水）、低熱導係數、高抗壓性、抗老化性（正常使用幾乎無老化分解現象i
2.3.3聚氨酯硬質泡沬塑料
聚氨酯硬質泡沫塑料是異氰酸酯和羥基化合物經聚合發泡製成，按其硬度可分為軟質和硬質兩類，聚氨酯硬質泡沫塑料一般為室溫發泡，成型工藝比較簡單。按施工機械化程度可分為手工發泡及機械發泡；按發泡時的壓力可分為高壓發泡及低壓發泡；按成型方式可分為澆注發泡及噴塗發泡。
特點：聚氨脂硬泡多為閉孔結拘，具有絕熱效果好、重量輕、比強度大、施工方便等優良特註，同時還具有隔音、 防震、電絕緣、耐熱、耐寒、耐溶劑等特點
2.4目前常用的外牆保溫系統
2.4.1 eps膨脹聚苯板薄抹灰外牆外保溫系統
eps膨脹聚苯板薄抹灰外牆外保溫系統是採用聚苯乙烯泡沫塑料板（以下簡稱苯板）作為建築物的外保溫材料，當建築主體結構完成後，將苯板用專用粘結砂漿按要求貼上上牆。如有特殊加固要求，可使用塑料膨脹螺釘加以錨固。然後在苯板表面抹聚合物水泥砂漿，其中壓入耐鹼塗塑玻纖網格布加強以形成抗裂砂漿保護層，最後為膩子和塗料的裝飾面層（如裝飾面層為瓷磚，則應改用鍍鋅鋼絲網和專用瓷磚粘結劑、勾縫劑）。
2.4.2 eps膨脹聚苯板薄抹灰外牆外保溫系統
eps膨脹聚苯板薄抹灰外牆外保溫系統具有優越的保溫隔熱性能，良好的防水效能及抗風壓、抗衝擊效能，能有效解決牆體的龜裂和滲漏水問題。[2]本系統技術成熟、施工方便，價效比高，在歐美發達國家、沿海發達地區均得到了廣泛的應用，是廣大房地產開發商，保溫節能建築設計和建築施工單位首選隔熱體系。隨著建築節能事業的深入發展，本系統將成為市場的主流產品。
2.4.3膠粉eps顆粒保溫漿料外牆保溫系統
膠粉eps顆粒保溫漿料由介面層、膠粉eps顆粒保溫漿料保溫層、抗裂砂漿和飾面層構成。膠粉eps顆粒保溫漿料經現場拌合後噴塗或抹在基層上形成保溫層。薄抹面層中應鋪滿玻纖網。
2.4.4 eps板現澆混泥土外牆外保溫系統
eps板現澆混泥土外牆保溫系統以現澆混泥土外牆作為基層，eps板為保溫層。eps板內表面沿水平方向有矩形齒槽，內、外表面均塗滿介面砂漿，在施工時將eps板置於外模版內側，並安裝錨栓作為輔助固定件。澆灌混泥土後，牆體與eps板以及錨栓結合為一體。
eps板表面抹抗裂砂漿薄抹面層，外表以塗料為飾面層，薄抹面層中鋪滿玻纖網。
2.4.5 eps鋼絲網架板現澆混泥土外牆保溫系統
eps鋼絲網架板現澆混泥土外牆保溫系統以現澆混泥土為基層，eps單面鋼絲網架板置於外牆外模版內側，並安裝直徑為6mm鋼筋作為輔助固定件。澆灌混泥土後，eps單面鋼絲網架板挑頭鋼絲和6mm直徑的鋼筋與混泥土結合為一體，eps單面鋼絲網架板表面抹摻外加劑的水泥砂漿形成厚抹層面，外表做飾面層。
3、門窗節能
建築門窗面積通常只佔維護結構的25%左右，但通過門窗消耗的能量卻可佔建築的50%以上。而門窗的節能效果主要取決於門窗的傳熱系數和門窗的透氣性，以此在門窗方面考慮節能將會取得很好的效果。
3.1 新型的節能型門窗
所謂節能型門窗就是指在炎熱季節能阻止太陽熱進人室內, 在採暖季節能阻斷空氣熱量傳出室外的門窗。建築外門窗主要由熱傳導損失、輻射熱損失和空氣對流熱損失。若要提高和改善門窗的保溫效能、就必須通過對門窗所使用的材料、結構、設計和工藝等各方面相關因素用技術手段進行改進, 控制門窗的(熱阻)。
在門窗的製作中, 型材和玻璃是兩種主要材料, 所以對控制門窗的導熱性也起到相當大的作用。
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