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?？諝馕廴局笖?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)量主要來源兩大部分，一是外墻和外窗的傳熱耗熱量，二是通過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%；窗戶約占23%-25%；樓梯間隔墻約占6%-11%；屋頂約占7%-8%；陽(yáng)臺(tái)門下部約占2%-3%；戶門約占2%-3%；地面約占2%。窗戶總耗熱量約占建筑物全部耗熱量的50%[4]。所外墻和窗戶的設(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脂，與其他的原輔料與聚合物，通過加熱混合，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“L型T型點(diǎn)狀連接肋”和“貫穿保溫層的點(diǎn)狀柱銷”組合為整體，在柱銷中設(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)，沒有燃燒的環(huán)境，亦無點(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)過程中，降低建筑物建筑造能耗和使用過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)過程能節(jié)能資源，在使用過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)