摘要:基于認(rèn)識(shí)到能源問題的重要性，進(jìn)行了國(guó)內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀分析，并結(jié)合哈爾濱市地理區(qū)域及氣候特征，詳細(xì)闡述了圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)建筑能耗影響和采取的相應(yīng)的技術(shù)措施，為后續(xù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型的決策提供科學(xué)依據(jù)。
關(guān)鍵詞:建筑節(jié)能，圍護(hù)結(jié)構(gòu)，建筑能耗，技術(shù)措施
能源危機(jī)問題日益加劇，涵蓋全球各個(gè)國(guó)家。中國(guó)正加快城鎮(zhèn)化建設(shè)腳步，必須將建筑節(jié)能高度重視起來。在我國(guó)，耗能量巨大的建筑占了所有已建成的400億m2建筑的90%以上，因此我國(guó)實(shí)際上面臨著嚴(yán)重的能源問題［1］。而哈爾濱市除近年來新建與改造的部分既有建筑外，大部分建筑節(jié)能水平低于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求。目前已知的建筑主要能耗量是由建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)，因此，有必要分析住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)給建筑能耗帶來的影響。
1圍護(hù)結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀
近年來，國(guó)內(nèi)學(xué)者研究成果有:張偉強(qiáng)研究了建筑在有遮陽、無遮陽情況下，不同厚度保溫層的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、不同節(jié)能玻璃對(duì)建筑能耗影響情況［2］。于昊發(fā)現(xiàn)北方寒冷地區(qū)需要采暖的住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)在冬季采暖期間不方便在線監(jiān)測(cè)耗熱量，于是研發(fā)了一款無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)［3］。張麗娟等人利用DEST軟件，模擬了改良后的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能給寒冷地區(qū)建筑能耗帶來的影響，最終提出了理想的熱工參數(shù)［4］。
2哈爾濱市地理區(qū)域及氣候特征
哈爾濱位于中國(guó)的最北部，處于緯度最高(東經(jīng)125°42'～130°10'、北緯44°04'～46°40'之間)的地理位置，氣溫在全國(guó)范圍屬于最低，是嚴(yán)寒氣候地區(qū)。在寒冷的冬季，1月份的平均室外氣溫低至－19℃左右;夏季7月平均氣溫高達(dá)23℃左右［5］。這里的建筑必須做好冬季保溫、防寒、防凍工作，一般可不考慮夏季高溫氣候給建筑帶來的不良影響。
3圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能耗分布
據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在我國(guó)寒冷地區(qū)，建筑能耗總量高出全國(guó)平均能耗水平的27%左右，占該地區(qū)所有能耗總量的30%～40%，建筑能耗以冬季采暖能耗為主，其中73%～77%通過圍護(hù)系統(tǒng)損失［6］，分布在墻體、屋面、門窗等各個(gè)部位，其中，墻體傳熱熱損失約占60%～70%;門窗約20%～30%;屋面約10%［7］，如圖1所示。因此，提高這些部位的保溫性能和傳熱阻力，可有效減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)造成的熱量損耗量，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。
4圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)措施
4．1外墻節(jié)能技術(shù)措施。外墻耗能量在建筑總耗能量中占了很大比重，減少外墻能耗量是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的首要任務(wù)。按保溫材料組成成分不同，外墻保溫系統(tǒng)一般被分為自保溫系統(tǒng)和復(fù)合墻體保溫系統(tǒng)。自保溫系統(tǒng)是通過單一的熱導(dǎo)率不高的建筑材料形成的，不需要做外保溫層，通過建筑材料本身的特性就能實(shí)現(xiàn)節(jié)能。復(fù)合墻體保溫系統(tǒng)按保溫層設(shè)置的位置不同分為外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)、外墻夾心保溫系統(tǒng)和外墻外保溫系統(tǒng)，如表1所示。常用外墻保溫材料有:EPS板薄抹灰、酚醛板、擠塑聚苯板、巖棉板、玻璃棉板、聚氨酯發(fā)泡材料等，如表2所示。4．2外窗節(jié)能技術(shù)措施。外窗屬于建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)，由于窗戶氣密性不好導(dǎo)致的滲透通風(fēng)使窗戶的保溫性能達(dá)不到節(jié)能要求。在建筑能耗中外窗能耗所占比重最大，因此，需要研究外窗性能對(duì)建筑荷載產(chǎn)生的影響。判斷外窗保溫性能如何可以從傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)兩個(gè)指標(biāo)著手。通常我們可以不考慮外窗玻璃在寒冷地區(qū)冬季的遮陽效果。為了達(dá)到降低窗戶的傳熱系數(shù)目的，常常采用不同形式窗戶，其中屬單層玻璃、中空玻璃、雙層玻璃和鍍膜玻璃最為常用。但是單層玻璃很難達(dá)到節(jié)能要求。1)熱反射鍍膜玻璃。肉眼可見光可以較好地透過熱反射鍍膜玻璃，而不可見的紅外線則被其反射回去，保證了玻璃良好的隔熱性能，同時(shí)兼具良好的節(jié)能和裝飾效果，廣泛應(yīng)用于受太陽輻射熱作用和需要安裝空調(diào)的建筑中。因?yàn)樗荒芙档驼陉栂禂?shù)，不能降低傳熱系數(shù)，所以它并不適用于冬天。因?yàn)楸旧淼姆瓷渥饔米璧K陽光射入，導(dǎo)致室內(nèi)陰冷，住宅達(dá)不到取暖效果。另外該玻璃在夏天夜晚不能達(dá)到隔熱效果，導(dǎo)致室內(nèi)悶熱，熱量出不去。2)低輻射鍍膜玻璃(Low-E)。低輻射鍍膜玻璃(Low-E)將波長(zhǎng)4．5μm～25μm之間的紅外線反射回外界環(huán)境。由Low-E玻璃形成的產(chǎn)品，能將肉眼可見光直接反射回去，可見光不能穿過玻璃，保證了室內(nèi)明亮，防止了室內(nèi)熱負(fù)荷過高造成的影響。在悶熱的夏天，遮陽型Low-E玻璃除了能滿足熱反射鍍膜玻璃所起到的功能外，通過自己本身具有的散熱性能，使節(jié)能效果達(dá)到最佳。在寒冷的冬天，高頭型Low-E玻璃對(duì)太陽光的阻礙作用減弱，可以吸收太陽光，起到室內(nèi)取暖的作用。同時(shí)進(jìn)入建筑物的太陽能輻射接觸到物體后會(huì)形成遠(yuǎn)紅外線，并通過玻璃反射回室內(nèi)，使室內(nèi)溫度升高，減少了冬季供暖壓力。3)中空玻璃。中空玻璃作為一種目前廣泛使用的建筑材料，自身擁有獨(dú)特的隔熱、防噪聲、美化建筑、減輕建筑物自重等性能。中空玻璃各種性能都較普通雙層玻璃性能優(yōu)越，與單層玻璃比較，它可明顯使窗戶傳熱系數(shù)降低，熱能損失量通過溫差傳熱也比使用單層玻璃時(shí)減少了一半。冬季室內(nèi)暖氣產(chǎn)生的阻擋效果得以改善，夏季太陽光熱輻射透射效果得到降低。如今中空玻璃多采用上述兩種玻璃相結(jié)合的組合形式，一般用“5+9A+5”表示，這種組合節(jié)能效果較好。4．3屋面節(jié)能技術(shù)措施。屋面直接受太陽輻射的影響，是建筑主要遮風(fēng)擋雨的結(jié)構(gòu)，屋面節(jié)能在整個(gè)建筑節(jié)能中起著重要作用。其中，屬蓄水屋面、綠化屋面和通風(fēng)屋面在目前最具有發(fā)展前景。1)蓄水屋面。當(dāng)太陽光照射到蓄水屋面時(shí)，它的短波部分穿過水層到達(dá)屋面而被屋面所吸收，而長(zhǎng)波部分會(huì)被水直接吸收掉。另外，水蒸發(fā)吸熱會(huì)導(dǎo)致屋頂溫度下降。水吸收的熱量會(huì)在外界環(huán)境溫度下降后，會(huì)以長(zhǎng)波輻射形式重新回到太空實(shí)現(xiàn)冷卻，而屋面吸收的熱量會(huì)進(jìn)入室內(nèi)，形成“熱延遲現(xiàn)象”。這不利于夏季夜間降溫。但可縮小晝夜溫差，在冬季，有利于夜間提高室內(nèi)溫度。2)綠化屋面。綠化屋頂是指在屋頂防水層上種植大量的植被，達(dá)到美化城市，減少沙塵污染，隔熱降溫的目的。3)通風(fēng)屋面。在屋頂中間設(shè)置間層，通過間層空氣循環(huán)流動(dòng)帶走熱量，實(shí)現(xiàn)隔熱降溫。通風(fēng)屋面外層可以阻止陽光直接照射到圍護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)利用產(chǎn)生的風(fēng)壓和熱壓作用帶走間層內(nèi)存在的大量熱量，減少室外熱效應(yīng)對(duì)內(nèi)表面造成的不良影響。
5結(jié)語
現(xiàn)階段進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)建筑能耗的影響研究仍然處于初級(jí)階段，我們應(yīng)該將各種各樣先進(jìn)的技術(shù)和節(jié)能材料用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)當(dāng)中，抓緊落實(shí)好這些節(jié)能技術(shù)措施，不斷通過實(shí)踐總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合嚴(yán)寒地區(qū)的氣候特征，有效合理利用資源。
