嚴(yán)寒地區(qū)的低碳建筑外墻節(jié)能措施

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摘要：哈爾濱是嚴(yán)寒地區(qū)城市，發(fā)展與建筑業(yè)發(fā)展具有高度關(guān)聯(lián)性，城市要可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)是建造低碳建筑。建筑材料主要是鋼筋和混凝土等，生產(chǎn)鋼筋和混凝土將消耗大量能源,生產(chǎn)過(guò)程有大量污染氣體排放，低碳建筑是在建筑的全壽命周期中節(jié)約資源和減少碳排放量。本文主要分析低碳生態(tài)城市建設(shè)過(guò)程中，低碳建筑外墻保溫隔熱措施的優(yōu)化，以減少建筑物在使用階段的碳排放量，實(shí)現(xiàn)降低能耖，降低污染，節(jié)約資源的低碳建筑，推動(dòng)低碳城市可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：低碳；建筑；保溫；節(jié)能

1哈爾濱低碳城市發(fā)展概況

哈爾濱已經(jīng)多次選辦中國(guó)哈爾濱國(guó)際建筑節(jié)能及新型墻材展覽會(huì)和哈爾濱國(guó)際生態(tài)城市建設(shè)博覽會(huì)，積極的推行低碳建筑。其中有兩個(gè)代表性項(xiàng)目，一個(gè)是哈爾濱的辰能溪樹(shù)庭院項(xiàng)目是高寒地區(qū)的低碳建筑13萬(wàn)平方米；一個(gè)是哈爾濱群力新區(qū)的藝術(shù)展覽中心是覆土的景觀項(xiàng)目，在單體上通過(guò)構(gòu)造措施和技術(shù)手段，為打造創(chuàng)造舒適的室內(nèi)歡迎，減少能耗，減少排放做了很多種考慮[1]。二氧化碳排放量增加，使人們的生存環(huán)境受到污染。在導(dǎo)致全球氣候變暖的溫室氣體中CO2占到60%以上。按城市碳排放量大小統(tǒng)計(jì)，在哈爾濱市區(qū)建筑物碳排放量的60%來(lái)源于建筑物的使用階段，同時(shí)建筑能耗也很高，據(jù)《2013-2017年中國(guó)智能建筑行業(yè)市場(chǎng)前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》中數(shù)據(jù)顯示：我國(guó)建筑能耗約占社會(huì)總能耗的33%[2]，建筑能耗已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的軟肋。每年建成的房屋面積高達(dá)16~20億平方米，大部分是高能耗建筑，每平方米采暖能耗相當(dāng)于氣候條件相當(dāng)于日本的等發(fā)達(dá)國(guó)家的2倍以上。哈爾濱屬于嚴(yán)寒地區(qū)，從10月20日到第二年的4月20日,有半年的采暖期,長(zhǎng)時(shí)間的冬季燃煤取暖導(dǎo)致空氣污梁嚴(yán)重，2017年哈爾濱大氣污染指標(biāo)未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的天數(shù)95天，大部分發(fā)生在取暖期里。空氣污染指數(shù)是世界衛(wèi)生組織公布最高標(biāo)準(zhǔn)的2-5倍，為減少污染天數(shù),重點(diǎn)要減少建筑物的能源消耗，這已成為低碳生態(tài)城市發(fā)展的瓶頸。

2圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是發(fā)展低碳建筑的重要途徑

降低建筑能耗和碳排放量是推進(jìn)低碳生態(tài)城市建設(shè)的主要部分,生產(chǎn)建筑材料所能耗和建筑在使用過(guò)程所消耗的能耗是建筑能耗的兩大主要組成部分[3],在哈爾濱地區(qū)發(fā)展低碳建筑應(yīng)在建筑設(shè)計(jì)時(shí)選用合理的節(jié)能材料，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)每建成1平方米的房屋，約釋放出0．8噸碳，增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫措施，從而減少對(duì)供熱取暖的消耗量，節(jié)省燃煤數(shù)量，達(dá)到減少CO2的排放量。在建筑的設(shè)計(jì)理念上，必須樹(shù)立低碳意識(shí)。在方案設(shè)計(jì)中屋頂、外立面、樓內(nèi)的照明、供暖、甚至樓外的綠地都要盡量考慮到低碳。通過(guò)有效的規(guī)劃和單體設(shè)計(jì)，從朝向、間距、體形上保證建筑物有充足的日照時(shí)間；減少建筑物的體形系數(shù)及外表面，加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫，以減少傳熱耗熱量，在建筑設(shè)計(jì)階段就要制定合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱措施和低碳材料選用。

3嚴(yán)寒地區(qū)采暖建筑外墻體保溫隔熱措施

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要是指保溫防水屋面和保溫隔熱的外墻體，合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)會(huì)讓使用者在建筑物室內(nèi)的擁有優(yōu)質(zhì)的空氣質(zhì)量、舒適的溫度變化。采暖居住建筑的耗數(shù)量主要來(lái)源兩大部分，一是外墻和外窗的傳熱耗熱量，二是通過(guò)屋面的空氣滲透耗熱量，一般情況下，在傳熱耗熱量總量中，外墻約占23%-34%；窗戶(hù)約占23%-25%；樓梯間隔墻約占6%-11%；屋頂約占7%-8%；陽(yáng)臺(tái)門(mén)下部約占2%-3%；戶(hù)門(mén)約占2%-3%；地面約占2%。窗戶(hù)總耗熱量約占建筑物全部耗熱量的50%[4]。所外墻和窗戶(hù)的設(shè)計(jì)是降低傳熱耗熱量的關(guān)鍵部位。

3.1砌體外墻貼保溫層措施

要降低外墻外保溫體系的能耗，主要決定于外墻體砌體材料和保溫材料的熱工性能。蒸壓加氣混凝土砌塊是一款節(jié)能砌體材料,其特點(diǎn)是輕質(zhì)多孔,保溫隔熱和防火性能良好,在生產(chǎn)時(shí)主要原材料是河砂、粉煤灰和礦砂等，不僅可發(fā)就地取材,因地制宜,并且可以廢物利用，有利環(huán)保。具有一定抗震能力。蒸壓加氣混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)較低，一般為0.11-0.18W/m•K；粒土磚的導(dǎo)熱系數(shù)約為0.4-0.58W/m•K；灰砂磚的導(dǎo)熱系數(shù)約為0.528W/m•K。在設(shè)計(jì)中200mm厚的加氣混凝土墻體的保溫效果就相當(dāng)于490mm厚的粘土磚墻體的保溫效果，隔熱性能也比240mm磚墻體。在要求有同等保溫效果的情況，蒸壓加氣混凝土砌塊墻體的厚度要薄，建筑物室內(nèi)的有效使用面積增加，并且節(jié)約了建筑材料。在施工過(guò)程節(jié)約砌筑人工；減少了施工濕作業(yè)；加快了現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度。外貼保溫材料的保溫性能主要決定于熱導(dǎo)系數(shù)和吸水性[4]，通過(guò)性能和價(jià)格的比較，首選擠塑聚苯板，主要主組成材料是聚苯乙烯樹(shù)脂，與其他的原輔料與聚合物，通過(guò)加熱混合，注入催化劑，然后擠塑壓出成型，它的學(xué)名為絕熱用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料簡(jiǎn)稱(chēng)XPS，具有閉孔蜂窩結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)的閉孔率達(dá)到了99%以上，易形成真空層，避免空氣流動(dòng)散熱，確保其保溫性能的持久和穩(wěn)定，使XPS板有極低的吸水性、低熱導(dǎo)系數(shù)、高抗壓性和抗老化性。要求相同保溫效果條件下，XPS擠塑保溫板是20mm厚，等于50mm厚發(fā)泡聚苯乙烯，等于120mm厚水泥珍珠巖。因此本材料是目前建筑保溫的最佳之選。

3.2外墻砌體選用自保溫砌塊

新型復(fù)合自保溫砌塊是由主體砌塊、外保溫層、保溫芯料、保護(hù)層及保溫連接柱銷(xiāo)組成。主體砌塊的內(nèi)、外壁間、主體砌塊與外保護(hù)層間，是通過(guò)“L型T型點(diǎn)狀連接肋”和“貫穿保溫層的點(diǎn)狀柱銷(xiāo)”組合為整體，在柱銷(xiāo)中設(shè)置有鋼絲。在確保安全的前提下，最大限度地降低冷橋效應(yīng)，具有極其優(yōu)異的保溫性能。當(dāng)厚度為240mm，其傳熱系數(shù)≤0.55W/m2•K；當(dāng)厚度為270mm，其傳熱系數(shù)≤0.40W/m2•K，與在砌塊空腔中加保溫材料的自保溫砌塊比，約減少70%的冷橋面積，從而有效的解決了因溫度應(yīng)力、干濕應(yīng)力等原因產(chǎn)生的墻面裂紋裂縫。并解決同類(lèi)產(chǎn)品存在的“因外保護(hù)層和抹面砂漿層蠕動(dòng)而產(chǎn)生的墻面裂紋裂縫”。保溫材料是填充在混凝土支架的空腔中，在施工砌筑時(shí)，其只與砌筑砂漿接觸，無(wú)火災(zāi)隱患；外墻體施工完后，保溫材料是被密閉在>25—30mm厚的混凝土保護(hù)層內(nèi)，沒(méi)有燃燒的環(huán)境，亦無(wú)點(diǎn)燃的途徑。如果有特殊防火要求時(shí)，保溫材料可選用礦棉板、玻璃棉板等無(wú)機(jī)保溫材料。降低墻厚，減輕建筑物自重，相應(yīng)增加建筑物的使用面積，適合北方的冬季保溫。

3.3聚苯顆粒外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)

膠粉聚苯顆粒外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)是設(shè)置在外墻內(nèi)側(cè)。聚苯顆粒保溫漿料的導(dǎo)熱系數(shù)0.065W/m2•K，浸水后線(xiàn)變形率小于0.02%。構(gòu)造組成有界面層、膠粉聚苯顆粒保溫層、抗裂防護(hù)層和飾面層，是一種起保溫隔熱、防護(hù)和裝飾作用的構(gòu)造系統(tǒng)，環(huán)保節(jié)能，保溫性能好，并且造價(jià)低，能很好滿(mǎn)足建筑物50%的節(jié)能率要求。

3.4建筑外墻保溫涂料

建筑外墻保溫層開(kāi)裂和滲水嚴(yán)重影響外墻外保溫系統(tǒng)的保溫效果。其中建筑外墻隔熱保溫涂料是外墻外保溫系統(tǒng)的組成部分[5]。新型太空節(jié)能反射隔熱保溫涂料，能耐溫幅度-30~-120℃，具有隔熱保溫、防水、防火、防腐、絕緣于一體的建筑外墻面涂料,涂刷4～15mmRLHY-11常溫保溫隔熱涂料，可以防止30%～90%的熱量流失。涂料能在物體表面由封閉微珠將其連接在一起的三維網(wǎng)絡(luò)陶瓷空心屏蔽結(jié)構(gòu)，涂料的絕熱等級(jí)達(dá)到R-30.1，熱反射率為90%，涂料導(dǎo)熱系數(shù)只有0.04W/m.K，隔熱保溫抑制效率可達(dá)90%左右，能保持70%物體空間里的熱量不流失。選擇適合北方嚴(yán)寒地區(qū)外墻保溫涂料有利于建筑物的節(jié)能降耗。

4結(jié)論

低碳生態(tài)城市在建設(shè)過(guò)程中，降低建筑物建筑造能耗和使用過(guò)程中的碳排放量是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，所在建筑設(shè)計(jì)階段我們就要加強(qiáng)外墻保溫隔熱設(shè)計(jì)，對(duì)外墻構(gòu)造進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，減少建筑物冬季熱量損失，降低對(duì)采暖熱量的消耗相應(yīng)減少對(duì)燃取暖的需求。對(duì)保溫材料的選用，盡量選用在生產(chǎn)過(guò)程能節(jié)能資源，在使用過(guò)程中能與建筑物同充分粘結(jié)，使用時(shí)間長(zhǎng)，不破損的材料。同時(shí)我們也要注重對(duì)建筑物在使用過(guò)程中的能耗分析，盡可能達(dá)成到的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行[6]。通過(guò)大家的不斷努力，我們預(yù)計(jì)到2020年每年可節(jié)約4200億度電和2.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少CO2等溫室氣體排放8.46億噸[6]，真正實(shí)現(xiàn)與周邊環(huán)境相融合，和諧一致，建筑空間成為舒適和健康的生活環(huán)境。

作者:高娟 單位:哈爾濱商業(yè)大學(xué)