马金元
中铝国际南方工程有限公司,湖南 长沙 410116
摘要:建筑节能技术重在统筹规划实施,须合理控制窗墙比,宜采用自保温墙体,从而更有效地提高建筑节能效果,降低建筑成本。
关键词:建筑施工;节能技术;浅论
推进建筑工程节能技术应用是促进可持续高质量发展的重要战略举措,围绕工程节能国家出台了一系列法律、法规,制订了若干标准、规范,落实建筑节能技术措施成为工程建设工作者的重要责任。建筑工程节能技术是一项系统工程,既要节能,也要节约,包括节地、节水、节材等多个方面,本文重要点结合建筑工程节能技术作一浅论。
一、建筑节能技术重在统筹规划实施
建筑节能是一项综合性工作,应贯穿工程施工建设全过程,很多节能措施应在规划方案阶段就予介入,一旦到施工图设计阶段就无能为力了,比如建筑布局、朝向及体形以及立面造型等。
建筑的屋顶、外墙加外保温或内保温措施是为了室内开空调时,使室内温度不容易散发而省电的节能措施。对于大多数地区来说,冬季基本上不需开空调,夏季也只是在七八月间最热时部分时间开空调。空调房呆久了不好受,只要不是热得难熬,量不开空调,这是大家的共识。如果在规划设计时,能创造一个阴凉环境,妥善地组织小区和室内的穿堂风,强烈日照不进或少进入房间,不开空调或少开空调,这当然是最好的节能措施。
建筑朝向是上述问题的主要手段。好的朝向是要迎来冬季日照、避开夏季日晒,迎来夏季主导风、避开冬季寒风。《居住建筑节能设计标准》规定,适宜朝向为南偏东30°至南偏西15°,对不同地区应以当地气象部门的统计数字为依据。按大多数地区情况,南偏西15°南偏东15°为理想朝向,若南偏东超过15°~30°,夏秋季节正面受台风和日晒的影响面较大。至于环境的美化、凉化,要靠周围的地面绿化、墙壁的竖直绿化屋顶绿化来解决。
控制体型系数主要还是要控制平面形状。同样建筑面积,直接临室外空气的外墙长度越长,就意味着外墙面积越大,体型系数就越大,就越不节能、越不经济。一般条式建筑体型系数应≤0.35,点式应≤0.40。从几何形状比较,同样面积前提下的外墙长度,圆形最短,其次方形,第三是长方形。而长方形(也是建筑最常用的形状),长短边比例越大,外墙越长。因此,设计大进深的长方形平面比狭长形长方形平面更节能、更经济、更省材。
有时,为了某种空间的采光通风需要,常在住宅设计时用开狭口的手法,即在两单元之间开一个1.80~3.00米宽的深狭口来解决内卫生间、厨房采光通风窗的开启。这显然是不经济的手法。在每层挖了一块面积,同时又增加了外墙长度,增加了外墙面积,增加了体型系数,增加了造价,不利于节能;而且还要为消防设计解决户与户之间及层与层之间窜火增加麻烦。一般说大进深住宅,用些狭口设计手法可视为合理,并应控制在开口宽与开口深的比例在1:2以内,12m以内小进深住宅也用狭口就不尽合理尽合理了
二、建筑节能技术须合理控制窗墙比
合理地减少开窗面积是建筑节能设计的重要措施。外窗与外墙组成建筑物主要的围护构件,而外窗是主要的传热口。如:普通铝合金单玻窗的传热系数是6.0~6.5,240厚度粘土多孔砖墙(两面各加20厚水泥砂浆粉刷)的传热系数为1.37。即铝合金单玻窗的保温性能比多孔砖墙差4.5~5.0倍。
因为普通窗的保温性能太差,建筑节能设计时需花高价作重点补救处理。如采用断热铝合金低辐射中空玻璃为普通铝合金单玻窗的3~4倍,其传热系数为2.3~3.0,其保温性能仍只有240mm厚多孔砖墙的一半。
因此,建筑节能设计标准对窗墙面积比作了严格的限制,如公共建筑以0.70为限,居住建筑北向以0.45为限,无外遮阳措施的东向以0.30为限。
建筑开窗的主要功能是采光、通风,所需合理的开窗面积是随不同的建筑而不同,如学校教室、办公室的窗地面积比为1/6,居住建筑的卧室为1/7,楼梯间只要1/2。有的为追求建筑的立面效果常常喜欢把窗开得很大,甚至不惜使用大面积的玻璃幕墙。
建筑功能合理,永远是建筑设计的第一性。以牺牲功能为代价来换取立面美观,至少是不完善的。试想一个16m2的南向卧室,合理的开窗面积2.60m2就够了,窗墙面积比约0.25,按现行居住建筑节能设计标准,用普通塑钢窗就能满足了,而为了“立面造型”需要,用了落地飘窗,窗面积达6.5~7.0m2,窗墙面积比为0.6~0.7,住户既不适用(满墙开窗,家具不好布置),又多化了冤枉钱。其实处理立面美的手段有很多,比如利用体量、体型的划分,色块的组合,材料质感的变化,入口的重点处理,阳台的点缀,虚实的对比等等,并非一味追求开大窗才能求得立面美。
建筑要贯彻适用、经济、在可能条件下注重美观”,住宅建筑中不搞玻璃幕墙与非功能性的构架,不论地域与建筑性质,把玻璃幕墙作为现代建筑的主创设计手段,特别是住宅,作为实用性、私密性很强的建筑,大片玻璃幕墙是不合时宜的。建筑造型设计是讲求建筑性格的,住宅建筑的性格是亲切、祥和、居住气氛,绝非大玻窗、大片玻璃幕墙所能达到的效果。这也是符合节能、节材、提倡节约型社会这一宗旨的。
三、建筑节能技术宜采用自保温墙体
通常在建筑的外墙外表面或内表面粉保温砂浆或贴保温板来达到围护构件的保温效果,力求“外墙外保温”或“外墙内保温”。而砌体自保利用砌体既有自身质轻、多孔、具保温隔热的性能,又有足够的强度具有围护构件所应具条件的材料,如加气混凝土、多孔砖、空心砌块等,既起围护作用,又起保温作用。相对于外墙外保温或内保温,砌体自保温体系有着诸多优点。
聚苯颗粒保温砂浆等材料,是由具高效保温的聚苯颗粒用水泥等粘合剂粘合而成,多孔、强度低,对台风多发的沿海地区尚未经受风雨驳蚀的考验;而且因强度低,对高层建筑,如要在其表面贴墙面砖等饰面材料,需加钉钢丝网粉刷,并用长锚钉把面砖等重量传到砌体来解决。在外墙面钉挤塑板等亦有类似情况。而砌体自保温就基本不受外界环境的限止。
外墙内保温,亦有减少室内使用面积、室内管线敷设时保温层易损、有碍室内精装修等弊端。砌体自保温也避开了这些问题。
砌体自保温与外墙内保温和外墙外保温相比,还具降低造价的优点。一般240mm厚加气混凝土砌体,加双面粉刷和防水处理,会比多孔砖加外保温和防水处理每平米便宜。
砌体自保温材料应以其主要的保温指标传热系数能满足《居住建筑节能设计标准》中规定的≤1.50或《公共建筑节能设计标准》中规定的≤1.00为原则。导热系数随着强度级别A2.0~A5.0MPa的不同,240mm厚的蒸压加气混凝土砌块双面粉刷的传热系数为0.94-0.6之间,可满足居住建筑及公共建筑的传热系数限值:孔隙率达28%的粘土多孔砖其传热系数为1.37,可满足居住建筑的外墙的传热系数限值。
由于粘土多孔砖还是用粘土为原料,仍在损害农田;目前大多数地区常用的多孔砖的孔隙率也达不到28%。因此砌体自保温材料还是提倡以加气混凝土为好。因为加气混凝土是以磨细石英砂、水泥、石膏为主要原料,以铝粉为发泡剂,通过蒸压生产而成,真正脱离了农田粘土;质轻干密度仅为标准砖的13;防火性能好,150mm厚就能满足防火墙所需要的4h耐火极限。
在工程施工中,蒸压加气混凝土用于钢筋混凝土框架结构的填充墙为多,对钢筋混凝土梁柱的热桥部位还应加保温处理。其手段:可采用钉钢丝网加强;也可用燕尾凹凸面的聚苯板直接浇嵌在混凝土表面,容易满足强度的要求。蒸压加气混凝土质轻、保温性能好,是由于加气混凝土内部充满无数小气孔。因此蒸压加气混凝土砌块的砌筑和内外粉刷,千万不能像对普通砖砌体那样直接用的水泥砂浆砌筑或粉刷,因为水泥砂浆一粉上去,其中的水份很快就被小气孔吸干了,剩下干水泥砂,失去了强度。蒸压加气混凝土砌筑时应采用特别的粘结剂;内外粉刷时也需用特制的批嵌腻子,先把表面的气孔封住,才可作粉刷。