二級注冊建筑師建筑構(gòu)造：墻體的節(jié)能設(shè)計講義

二級注冊建筑師建筑構(gòu)造：墻體的節(jié)能設(shè)計講義

在使用中為滿足建筑對熱工環(huán)境舒適性的要求會帶來一定的能耗,從節(jié)能的角度出 發(fā),也為了降低建筑長期的運營費用,作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外墻要具有良好的熱穩(wěn)定性,使室內(nèi)溫度環(huán)境在外界環(huán)境氣溫變化的情況下保持相對的穩(wěn)定,減少對空調(diào)和采暖設(shè)備的依賴。

炎熱地區(qū)夏季太陽輻射強(qiáng)烈,室外熱量通過外墻傳入室內(nèi),使室內(nèi)溫度升高,產(chǎn)生過 熱現(xiàn)象。外墻應(yīng)具有足夠的隔熱能力。在設(shè)計中可以通過選用熱阻大、重量大的外墻材 料,例如磚墻、土墻等,以減少外墻內(nèi)表面的溫度波動;也可以在外墻表面選用光滑、平 整、淺色的材料,以增加對太陽的反射能力。

因此,公共建筑和居住建筑設(shè)計均應(yīng)滿足公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和居住建筑節(jié)能設(shè)計 標(biāo)準(zhǔn)(包括采暖居住建筑、夏熱冬冷地區(qū)居住建筑、夏熱冬暖地區(qū)居住建筑)。

(一)公共建筑節(jié)能設(shè)計

按照公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(GB 50189-2005)進(jìn)行設(shè)計,公共建筑的氣候分區(qū)為嚴(yán)寒地區(qū)A區(qū),嚴(yán)寒拌區(qū)B區(qū),寒冷地區(qū),夏熱冬冷地區(qū),夏熱冬暖地區(qū)共5個區(qū)。 嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)建筑的體形系數(shù)應(yīng)小于或等于0.4,當(dāng)不能滿足時,必須按該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn) 行權(quán)衡判斷。

外墻(包括非透明幕墻)傳熱系數(shù)限值W/(m2 · K):

嚴(yán)寒地區(qū)A區(qū)≤0.45(體形系數(shù)<0.3), ≤0.40(0.3<體形系數(shù)<0.40);

嚴(yán)寒地區(qū)B區(qū)<0.50(體形系數(shù)<0.5), ≤0.45(0.3<體形系數(shù)<0.40);

寒冷地區(qū)<0.60(體形系數(shù)<0.5), ≤0.50(0.3<體形系數(shù)<0.40);

夏熱冬冷地區(qū)<1. 0;

夏熱冬暖地區(qū)<1. 50

外窗的傳熱系數(shù)則根據(jù)窗墻面積比的不同而各不相同。

(二)采暖居住建筑節(jié)能設(shè)計

我國嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)為采暖地區(qū),目前執(zhí)行《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(采暖居住建 筑部分JGJ 26--95)和《既有采暖居住建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)程》(JGJ 129-2000, J 682001)進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計。

1.建筑物朝向宜采用南北向或接近南北向,主要房間宜避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向。

2.建筑物體形系數(shù)宜控制在0.30及0.30以下;若體形系數(shù)大于0. 30,則屋頂和外墻應(yīng)加強(qiáng)保溫。

3.既有采暖居住建筑,當(dāng)其建筑物能耗熱量指標(biāo)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫和門窗氣密性等 不能滿足《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(采暖居住建筑部分JGJ 26-95)的要求時,應(yīng)進(jìn)行 節(jié)能改造。旅館、招待所、托幼建筑、集體宿舍等屬公共采暖居住建筑,當(dāng)其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的 保溫性能不能達(dá)到當(dāng)?shù)夭膳≌ㄖ鄳?yīng)的要求時,也應(yīng)予以改造。

4.對墻體進(jìn)行內(nèi)、外保溫改造時,應(yīng)優(yōu)先選用外保溫技術(shù)。墻體改造前必須進(jìn)行設(shè)計計算,主要內(nèi)容包括:外墻平均傳熱系數(shù)的計算;所用保溫材料的厚度計算;墻體改造的構(gòu)造措施及節(jié)點設(shè)計。

提高建筑外墻的保溫能力,主要是要提高墻體阻止熱量傳出的能力和防止在墻體表面 和內(nèi)部產(chǎn)生凝結(jié)水的能力兩大方面。寒冷地區(qū)冬季室內(nèi)溫度高于室外,熱量從高溫一側(cè)向 低溫一側(cè)傳遞。為了減少熱損失,可以從以下幾個方面采取措施。

(1)通過對材料的選擇,提高外墻保溫能力以減少熱損失。

第一,增加外墻厚度,使傳熱過程延緩,達(dá)到保溫目的。以北方地區(qū)磚墻為例,因保溫要求,一般可由一磚墻增加到一磚半墻。第二,選用孔隙率高、重量輕的材料做外墻, 如加氣混凝土等。這些材料導(dǎo)熱系數(shù)小,保溫效果好,但是強(qiáng)度不高,不能承受較大的荷 載,一般用于框架填充墻等。第三,采用多種材料的組合墻,形成保溫構(gòu)造系統(tǒng)解決保溫 和承重雙重問題。外貼保溫材料,以布置在國護(hù)結(jié)構(gòu)靠低溫的一側(cè)為好,而將外觀密度 大,其蓄熱系數(shù)也大的材料布置在靠高溫的一側(cè)為佳。外墻保溫系統(tǒng)根據(jù)保溫材料與承重 材料的位置關(guān)系,有外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫和夾芯保溫幾種方式,目前應(yīng)用較多的保溫 材料為EPS(模塑聚苯乙烯泡沫塑料)板或顆粒,此外,巖棉、膨脹珍珠巖、加氣混凝土 等也是可供選擇的保溫材料。

(2)防止外墻中出現(xiàn)凝結(jié)水。

人們?yōu)榱吮苊獠膳ㄖ釗p失,冬季通常是門窗緊閉,但生活用水及人的呼吸使室內(nèi) 濕度增高,形成高溫高濕的室內(nèi)環(huán)境。溫度越高,空氣中含的水蒸氣越多。當(dāng)室內(nèi)熱空氣 傳至外墻時,墻體內(nèi)的溫度較低,蒸汽在墻內(nèi)形成凝結(jié)水,水的導(dǎo)熱系數(shù)較大,因此就使 外墻的保溫能力明顯降低。為了避免這種情況產(chǎn)生,應(yīng)在靠室內(nèi)高溫一側(cè),設(shè)置隔蒸汽 層,阻止水蒸氣進(jìn)入墻體。隔蒸汽層常用卷材、防水涂料或薄膜等材料。

(3)防止外墻出現(xiàn)空氣滲透。

墻體材料一般都不夠密實,有很多微小的孔洞。墻體上設(shè)置的門窗等構(gòu)件,因安裝不 嚴(yán)密或材料收縮等,會產(chǎn)生一些貫通性縫隙。由于這些孔洞和縫隙的存在,冬季室外風(fēng)的 壓力使冷空氣從迎風(fēng)墻面滲透到室內(nèi),而室內(nèi)外有溫差,室內(nèi)熱空氣從內(nèi)墻滲透到室外, 所以風(fēng)壓及熱壓使外墻出現(xiàn)了空氣滲透。為了防止外墻出現(xiàn)空氣滲透,一般采取以下措施:選擇密實度高的墻體材料,墻體內(nèi)外加抹灰層,加強(qiáng)構(gòu)件間的縫隙處理等。

(4)采用具有復(fù)合空腔構(gòu)造的外墻形式,使墻體根據(jù)需要具有熱工調(diào)節(jié)性能。 近年來在公共建筑中各種多層組合外墻以及利用太陽能的被動式太陽房集熱墻等逐步有了運用,此外,還可以利用遮陽、百葉和引導(dǎo)空氣流通的各種開口設(shè)置來強(qiáng)化外墻體系的熱工調(diào)節(jié)能力。

(三)夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計

我國夏熱冬冷地區(qū)目前執(zhí)行《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ 1342001, J 116-2001)進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計。

1.建筑群的規(guī)劃布置、建筑物的平面布置應(yīng)有利于自然通風(fēng)。

2.建筑物的朝向宜采用南北向或接近南北向。

3.條式建筑物體形系數(shù)不應(yīng)超過0.35,點式建筑物體形系數(shù)不應(yīng)超過0.40。

(四)夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計

我國夏熱冬暖地區(qū)目前執(zhí)行《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(JG] 75-2003, J 275-2003)進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計。夏熱冬暖地區(qū)劃分為南北兩個區(qū),北區(qū)的建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)主要考慮夏季空調(diào),兼顧冬季采暖。南區(qū)內(nèi)建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)考慮夏季空調(diào),可不考慮冬 季采暖。居住建筑通過節(jié)能建筑設(shè)計后,在保證相同的室內(nèi)熱環(huán)境的前提下,與未采取節(jié) 能措施前相比,全年空調(diào)和采暖總能耗應(yīng)減少50%。

1.一般規(guī)定

(1)居住區(qū)的總體規(guī)劃和居住建筑的平面、剖面設(shè)計應(yīng)有利于自然通風(fēng)。

(2)建筑物的朝向宜采用南北向或接近南北向。

(3)北區(qū)內(nèi),單元式、通廊式住宅的體形系數(shù)不宜超過0.35,塔式住宅的體形系數(shù)不 宜超過0.40。

2.構(gòu)造措施

外墻宜采用淺色飾面(如淺色粉刷、涂層和面磚等) ,東、西外墻采用花格構(gòu)件或爬藤 植物遮陽。