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围护结构的常见节能技术措施
上海市(夏热冬冷地区)

中船第九设计研究院建筑所
二零零七年一月

一般在建筑节能设计中主要是指对外围护结构采取节能措施。其中, 外墙体、 外门窗、 幕墙、 屋面、 楼地面及遮阳是外围护结构应当重点采取隔热保温节能措施的部位。
一、 外墙的常见节能技术措施:
传统砌体如多孔粘土砖、 加气混凝土砌块、 小型混凝土空心封底砌块等上海地区常见材料, 其热工性能较差, 并不能满足节能设计的要求, 或者需砌筑到一定厚度才勉强满足要求, 这势必造成材料的浪费、 工期的加长、 主体结构的自重增加, 因此, 我们常采用复合保温构造来解决外墙保温问题。
外保温是当前大力推广的一种建筑保温节能技术。外保温有其明显的优越性, 使用同样规格、 同样尺寸和性能的保温材料, 外保温比内保温的效果好, 能避免建筑热桥, 避免墙面冬季结露, 比内保温增多建筑使用面积。外保温技术不但适用于新建的结构工程, 也适用于旧楼改造, 在既有房屋节能改造时不致干扰原有住户生活; 外保温包在主体结构的外侧, 能够保护主体结构, 延长建筑物的寿命; 有效减少了建筑结构的热桥, 增加建筑的有效空间; 同时消除了冷凝, 提高了居住的舒适度。
与此同时, 由于中国居住建筑以砖混结构或钢筋混凝土框架结构为主, 结构厚重, 热容量大, 在采用外墙外保温的条件下, 建筑热稳定性良好, 因而房屋冬暖夏凉, 居住舒适,有利于改进人民生活。因此, 我们下面着重介绍外墙外保温体系的常见技术措施。
1、 保温板薄抹灰外保温技术:
薄抹灰外保温技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件, 将聚苯乙烯泡沫塑料( EPS、 XPS) 板、 聚氨酯泡沫板、 岩棉、 玻璃棉等保温板材固定在外墙上, 然后抹聚合物抗裂砂浆, 压入玻璃纤维网格布形成加强保护层, 最后加做装饰面层的外保温体系。
⑴EPS聚苯乙烯泡沫塑料板薄抹灰外保温技术:
20世纪70年代开始在欧洲及美国大量使用的一项节能技术, 至今此项技术在美国和欧洲得到不断发展, 其应用的最高建筑为44层。经过长期的理论和工程实践, 欧美国家均形成了健全的外墙外保温系统的标准和规范体系。
20世纪80年代末, 中国引进该体系, 并最早在北京卧龙小区、 裕京花园试点, 取得了较好效果, 并在90年初代以来在北方地区得到了较广泛的应用; 到当前为止, 这是中国使用最多的一种外保温体系, 其中聚苯板在基层墙体上的固定方式有三种: 第一, 采用粘结胶浆固定; 第二, 采用机械固定物固定; 第三, 以上两种固定方式的结合。
该体系的优势在于: 第一, 该技术在欧美已沿用了近三十几年, 具有较成熟的技术体系, 粘结层、 保温层与饰面层可配套使用; 第二, EPS聚苯乙烯泡沫塑料板价格不十分昂贵, 整体价格适中, 易于被市场接受; 第三, 施工工艺不很复杂, 施工方只要经过较简短的培训即可掌握; 第四, 整个系统具有较强的耐候性、 良好的防水性和水蒸气渗透性; 第五, 集保温、 防水、 装饰于一体, 具有多功能性。
其缺点是: 板缝之间容易开裂, 耐撞击能力差, 对基层要求较高, 对面层状饰面的选择有一定的限制, 贴外墙面砖受到限制。
1——墙体层
2——胶粘剂层
3——界面剂层
4——EPS板层
5——界面剂层
6——抹面胶浆层
7——网格布层
8——抹面胶浆层
9——弹性光面腻子层
10——网格布层
11——弹性光面腻子层
12——涂料层

1——墙体层
2——胶粘剂层
3——界面剂层
4——高强度EPS板层
5——界面剂层
6——抹面胶浆层
7——镀锌钢丝网层
8——抹面胶浆层
9——柔性粘结剂层
10——面砖层
11——勾缝剂层

选择该种外保温体系时宜采用涂料外饰面, 当必须选择面砖饰面层时,应进行可靠的风洞试验等检测, 确保今后的使用安全。
⑵XPS聚苯乙烯泡沫塑料板薄抹灰外保温技术:
XPS聚苯乙烯泡沫塑料板薄抹灰外保温系统是以XPS板为保温材料, 采用粘钉结合的固定方式将XPS板固定在基层墙面上, 同样以聚合物砂浆作为保护层, 耐碱玻纤网格布为增强层, 外表面做饰面层的外墙外保温系统。其具体构造层次与上述的EPS相同。
XPS板是以聚苯乙烯树脂为主要原料, 其具有高密度、 高硬度的特性, 其热工性能优于EPS板, 吸水率低于EPS 板, 但其硬度过高, 因此其变形应力较大外饰面较易出现裂缝, 特别板缝之间处理失当极易出现较大裂缝; 在具体选用时, 还需注意用于屋面与外保温的XPS 板的性能不同, 一般用于外保温的XPS 板强度应控制在150~250kPa之间, 且材料的尺寸稳定性及柔韧性应更大一些, 全部回收材料生产的XPS 板不可用于外墙外保温体系中。
1——墙体层
2——胶粘剂层
3——界面剂层
4——XPS板层
5——界面剂层
6——抹面胶浆层
7——网格布层
8——抹面胶浆层
9——弹性光面腻子层
10——网格布层
11——弹性光面腻子层
12——涂料层
⑶聚氨酯硬质泡沫塑料外保温体系:
聚氨酯硬质泡沫塑料是由异氰酸酯和多元醇为基本原料聚合而成的结构致密的微孔泡沫体。它具有质量轻、 强度高、 导热系数低、 闭孔率高、 不透绝缘、 防震、 吸音、 耐油、 耐化学腐蚀等优异性; 与其它泡沫塑料相比还具有无毒、 无异味、 气泡均匀、 耐低温等特点; 它对金属、 混凝土、 砖石、 木材、 玻璃、 纤维等有很强的自粘性; 添加阻燃剂的制品有离火自熄性; 在使用中, 应用快速混合技术, 既能够浇注成预制板或构件、 又可现场发泡成形, 工艺设备简单, 施工效率高, 对环境污染小。
其用于外墙外保温时, 有两种做法: 一种是现场发泡喷涂保温层, 一种是采用预制的聚氨酯泡沫板作为保温层;
现场发泡喷涂的保温层与基层的粘结强度较高, 但其完成面的平整度及保温层厚度均依靠现场工人控制, 无法达到较高的要求, 同时施工周期较长, 对施工气候的依赖加高, 给总体施工增加了一定难度。
预制的聚氨酯泡沫板作为保温层的构造, 其外饰面做法同EPS板薄抹灰系统相同。
2、 聚苯颗粒保温浆料外墙保温:
将废弃的聚苯乙烯塑料( 简称为EPS) 加工破碎成为0.5~4mm的颗粒, 作为轻集料来配制保温砂浆。该技术包含保温层、 抗裂防护层和抗渗保护面层( 或是面层防渗抗裂二合一砂浆层) 。其中ZL胶粉聚苯颗粒保温材料及技术在1998年就被建设部列为国家级工法。这种工法是当前被广泛认可的外墙保温技术。
该施工技术简便, 能够减少劳动强度, 提高工作效率; 不受结构质量差异的影响, 对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平, 直接用保温料浆找补即可, 避免了别的保温施工技术因找平抹灰过厚而脱落的现象。同时该技术解决了外墙保温工程中因使用条件恶劣造成界面层易脱粘空鼓、 面层易开裂等问题, 从而实现外墙外保温技术的重要突破。与别的外保温相比较, 在达到同样保温效果的情况下, 其成本较低, 可降低房屋建筑造价。例如与聚苯板外保温相比较, 每平方米可降低25元左右。
其主要构造做法如下:

1——墙体层
2——基层界面砂浆层
3——胶粉聚苯颗粒保温层
4——抗裂防护网格布层
5——涂料饰面层
涂料饰面基本构造
1——墙体层
2——基层界面砂浆层
3——胶粉聚苯颗粒保温层
4——专用锚固件
5——抗裂防护金属网层
6——面砖饰面层
面砖饰面基本构造

1——墙体层
2——基层界面砂浆层
3——胶粉聚苯颗粒保温层
4——砂浆找平层
5——抗裂防护网格布层
6——涂料饰面层
胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板
涂料饰面基本构造

1——墙体层
2——基层界面砂浆层
3——胶粉聚苯颗粒保温层
4——专用锚固件
5——砂浆找平层
6——抗裂防护金属网层
7——面砖饰面层
胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板
外保温面砖饰面基本构造

3、 聚苯板与墙体一次浇注成型:
该技术是在混凝土框—剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内, 在即将浇注的墙体外侧, 然后浇注混凝土, 混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体。该技术解决了外挂式外保温的主要问题, 其优势是很明显的。由于外墙主体与保温层一次成活, 工效提高, 工期大大缩短, 且施工人员的安全性得到了保证。而且在冬季施工时, 聚苯板起保温的作用, 可减少外围围护保温措施。但在浇注混凝土时要注意均匀、 连续浇注, 否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错茬, 影响后序施工。
其中内置的聚苯板能够是双面钢丝网的, 也能够是单面钢丝网的。双面钢丝网聚苯板与混凝土的连接, 主要是依靠内侧钢丝网架与墙体外侧配筋相绑扎及混凝土与聚苯板的粘接力, 其结合性能良好, 具有较高的安全度。单面钢丝网聚苯板与混凝土的连接, 主要依靠混凝土与聚苯板的粘接力以及斜插钢筋、 L型钢等与混凝土墙体的锚固力, 结合性能也较好。与双钢丝网相比较, 单面钢丝网技术因取消了内侧钢丝网和安装保温板前的板外侧抹灰, 节省了工时和材料。其造价可降低10%左右。
但此两种做法都采用了钢丝网架, 造价较高, 且钢材是热的良导体, 直接传热, 会降低墙体的保温效果。
4、 泡沫玻璃隔热砖:
外墙泡沫玻璃砖是以玻璃为原料, 经高温发泡烧制而成, 具有完全封闭气泡结构, 不吸水, 不透湿, 是唯一具有100%防水防潮效果的轻质保温材料, 不燃烧, 不产生任何有毒气体, 是对人体完全无毒害的理想不燃绝热保温材料, 其膨胀系数与水泥砂浆、 钢筋混凝土相近, 因而与这些材料结合更可靠而不易产生开裂现象; 同时具有轻质高强特点, 不变形, 易切割加工成形, 抗压强度能够达到0.6Mpa; 并具有较好的化学稳定性, 防腐耐蚀, 防啮齿类动物和昆虫破坏, 是一种完全环保的绝热保温材料; 其抗空气氧化、 抗阳光暴晒、 抗冻性强、 使用寿命长, 因此被誉为无需更换的绝热保温材料; 使用温度范围广(-196℃～400℃), 该种材料原本应用于管道设备的保温隔热节能降耗, 最近被开发为新型外墙砖, 但现阶段其售价较高, 市场认可度较低, 实际工程较少, 有待进一步市场化发展, 有待进一步完善其设计及标准体系。
以下为外墙泡沫玻璃砖两种构造类型: 普通型和加强型。

5、 四种常见保温材料性能的比较与结论。
综上所述, 现阶段进行外墙外保温设计, 工程上主要采用EPS、 XPS、 聚氨酯泡沫塑料及聚苯胶粉颗粒四种材料。其主要性能对照如下表:

序号
材料名称
表观密度
使用温度范围
抗压强度
导热系数
吸水率
( kg/m3)
( ℃)
( MPa)
[W/(m·K)]
(%)
1
EPS
聚苯乙烯泡沫板
18~22
——
≥0.12
≤0.040
≤8
2
XPS
聚苯乙烯泡沫板
——
——
≥0.15
≤0.028
≤1
3
聚氨酯
硬质泡沫塑料
40~60
-140～120
≥0.2
<0.023
≤6
4
聚苯颗粒
保温砂浆
≤220
-50~75
≥0.01
＜0.07
——

我们对同一建筑进行节能计算, 并分别将该建筑的外墙外保温设置为: EPS、 XPS、 聚氨酯外墙外保温薄抹灰体系及聚苯胶粉颗粒外保温体系, 在保证大致相同的耗能条件下( 即动态计算耗电量相同) , 计算结果如下:

四种外墙外保温体系的热工制表汇总表:
外墙保温材料
外 墙
屋 面
动态计算结果
传热系数
保温层厚度
传热系数
保温层厚度
全年耗电量
(W/m2.C)
(cm)
(W/m2.C)
(cm) (XPS板)
kWh/m2
专威特EPS板
0.78
32
0.72
30
55.058
挤塑聚苯板
0.75
25
0.95
20
55.058
聚氨酯泡沫塑料
0.75
27
0.95
20
54.707
振利胶粉聚苯颗粒
0.76
48
0.95
20
54.707
经过上述计算, 能够得出结论: 在同等设计条件下, 聚苯胶粉颗粒保温浆料外墙保温的设计厚度需最大; XPS板和聚氨酯泡沫的所设计厚度接近( 随着聚氨酯泡沫密度的提高, 气厚度可减薄, 但价格也会随之上升。) ; EPS板所需设计厚度适中; 结合外保温的最小设计厚度要求、 保温材料的价格比较, 以及各种保温板的施工情况、 外饰面开裂情况, 我们认为, 在现有技术条件下, EPS板外墙外保温薄抹灰体系, 最适合应用在夏热冬冷地区的实际工程中。

二、 外门窗的常见节能技术措施:
节能型建筑门窗是指达到现行节能建筑设计标准的门窗。即门窗的保温隔热性能(传热系数)和空气渗透性能(气密性)两项物理性能指标达到(或高于)所在地区相应”建筑节能设计标准”所要求的建筑门窗统称为节能门窗。
1、 减小门窗的传热系数K值
( 1) 框材
当前, 上海地区常见的窗框材料有木材、 钢材、 铝合金、 塑料。她们的导热系数见下表:
各种窗框材料的导热系数表
窗框材料
铝合金
pvc塑钢
断热型铝合金
木框
传热系数
(W/m2.K)
6.21
1.91
3.72
2.37

从表中能够看出, 木、 塑料的隔热保温性能优于钢、 铝合金, 但因考虑到节约木材和抗风性要求, 木和塑料框材在实际应用中不多。当然, 钢和铝做成的框材有其自身的优点, 如刚性大、 不易变形, 是木与塑料不能取代的。因此在当前的门窗框中, 复合型框材使用比较普遍。
型材的阻热性能优劣还取决于型腔断面的设计, 从型材的断面来看, 双腔型材由于分格的空间多于单腔型材, 其保温隔热性能优于单腔型材, 而三腔型材的节能性能又优于双腔型材。同理四腔型材优于三腔型材, 但四腔型材设计较为复杂, 生产相对较为困难, 价格相对较贵。
从框材的选用上, 在现代工业的发展中, 对于夏热冬冷地区来说, 框材实际采用中, 选择塑料或复合材料、 结构上选择双腔结构是比合理的。
( 2) 玻璃
夹层玻璃在节能门窗设计中是采用比较多的, 主要因为夹层玻璃的导热系数比吸热玻璃、 热反射玻璃和普通玻璃的导热系数低很多, 阻热性能好。这是由于夹层玻璃增加了空气间隔层, 空气的导热系数很低(0.04W/(m·k)), 从而能够大大地提高了夹层玻璃窗的热阻性能。传热阻的大小与空气夹层的厚薄有一定的关系, 在门窗材质, 在构造相同的情况下, 空气夹层越大, 传热阻越大。但空气夹层厚度达到一定数量值后, 传热阻的增大率会减小。因为当空气层厚度增大到一定程度后, 空气就会产生一定的对流, 抵消了空气夹层增厚所增加的传热阻。例如: 空气间层由 9mm 增加到15mm, 传热系数降低10％; 15mm 增加至22mm, 降低 2％。
各种玻璃系统的热阻合、 导热系数表:
单
玻
玻璃类别
表面辐射率
系统构造
热阻
(m2.K / W)
传热系数
(W/m2.K)
白玻、 着色及吸热玻璃
0.81
3mm
0.162
6.17
6mm
0.166
6.03
反射玻璃
0.50
5mm
( 室内侧镀膜)
0.200
5.01
Low－E玻璃
0.10
5mm
( 室内侧镀膜)
0.287
3.48
0.05
5mm
( 室内侧镀膜)
0.303
3.30
双
玻
白玻、 着色及吸热玻璃
0.81
3+12+3
0.318
3.14
3+9+3
0.304
3.29
反射玻璃
0.50
5+12+3
0.371
3.72
5+9+3
0.346
2.89
Low－E中空玻璃
0.10
5+12+3
0.532
1.88
5+9+3
0.457
2.19
0.05
5+12+3
0.577
1.73
5+9+3
0.484
2.07
0.05
( 充氩气)
5+12+3
0.766
1.30
5+9+3
0.647
1.55

一般来说, 当空气夹层大于20mm 后, 增大空气层厚度所带来的阻热效果并不明显, 这是因为空气夹层增大后, 热对流损耗越明显, 因此如果从节能上考虑, 我们一般采用12mm的空气层厚度。
在实际的应用中能够选择双层窗、 单框双玻璃或中空玻璃窗。单框双层玻璃窗与双层窗+普通中空玻璃的热阻性能比较接近, 但双层窗所耗窗框材料多, 成本高, 而中空玻璃的价格也高, 因此选用单框双玻璃比较经济。　
( 3) 上海地区的常见门窗K值、 A值:
根据夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准及上海节能设计标准, 及其对节能型门窗物理性能的具体要求, 结合上海地区的建设市场认可度, 在上海地区,重点推荐下列节能型门窗(设计标准实施细则要求: K＜4.7W／m2·K, A＜1.5m3／m·h。
⑴单玻塑料窗(实测值: 传热系数K＝4.63W／m2·K, 气密性A＝1.20m3/m·h);
⑵双玻彩板窗(实测值: 传热系数K＝3.75W／m2·K, 气密性A＝0.83 m3/m·h);
⑶双玻铝合金窗(实测值: 传热系数K＝4.20W／m2·K, 气密性A＝1.12／m3/m·h);
⑷双玻塑料窗(实测值: 传热系数x＝2.37 W／m2·K, 气密性A＝0.53 m3/m·h);
⑸双玻断热高效节能型铝合金窗(实测值: 传热系数K＝2.23 W／m2·K, 气密性A＝0.5 m3/m·h);
2、 外门窗设计中的限制内容:
在上海市1996- 建筑技术政策—建筑材料与制品技术政策中明确规定:”在‘九五’期间, 逐步淘汰25A和沪68实腹钢窗, 并对空腹钢窗进行新改造。积极推行国产的30, 35, 80系列彩板钢窗, 重点发展塑料窗, 以提高节能效果;铝合金窗、 型材和建筑小五金应得到重视”。
在 6月发布的《关于在本市建设工程中淘汰落后建材产品的通知》中规定:在本市住宅、 商务楼、 公共建筑中, 禁止设计、 使用普通钢窗, 推广使用符合《PVC塑料窗》(JC/T3018)标准的塑料窗, 以及符合《民用建筑节能设计标准》(JGJ26M95)要求的建筑用窗。
在 8月发布的《上海市禁止和限制生产和使用的用于建设工程的材料目录》(第二批)中明确禁止在新建节能建筑中使用普通单玻建筑外门窗和在新建、 改建、 扩建建筑中使用50mm(含50mm)系列以下的单腔结构型材的塑料门窗。

3、 外门窗技术措施要点:
总之, 在夏热冬冷地区, 外门窗的节能要从材料、 构造组成到门窗安装要综合整体考虑。作者认为外门窗节能的技术措施要点:
( 1) 合适的窗型。鼓励平开窗、 上下推拉窗的采用。在闷热的夏热冬冷地区, 通风是解决非空调房间的主要手段, 平开窗的通风面积大, 密封性好, 而上下推拉窗的通风效果有利室内环境, 两者都适合夏热冬冷地区房间的通风。
( 2) 加大塑钢门窗与铝塑门窗的发展。对于门窗框材, 既要考虑加强门窗的阻热性能又要考虑框材的价格情况。当前, 塑钢窗已经有很大的发展, 价格合适, 是未来几年节能门窗的优选方案, 而铝塑门窗暂时价格较高, 但如果大批量生产降低成本后, 将会是未来较好的节能门窗类型。
( 3) 合适的遮阳措施。在夏热冬冷地区, 建筑遮阳是有效改进室内环境的重要方法。活动式外遮阳是很好的选择, 夏季能够遮挡阳光, 冬季能够把遮阳板收起来享受阳光。必要时经过室内外配合设置遮阳。
( 4) 门窗的传热系数 K 值越小越节能。但当 K 值小于 1.8W/(m2·k)时, 减小传热系数 K, 能耗减小不明显, 投资却明显增加, 性能价比降低。因此对于夏热冬冷地区, 门窗的传热系数不应过低, 当前理想的门窗传热系数Ｋ值在1.8～3.2。　

三、 幕墙的常见节能技术措施:
节能型玻璃幕墙是指其性能指标, 主要是保温隔热性能和气密性两项物理性能, 达到或高于现行的建筑节能设计标准要求的建筑幕墙。由于中国幅员广阔, 南北方、 东西部地理气候环境差异很大, 不同的环境条件下对建筑玻璃幕墙的节能要求也不尽相同。北方地区的节能幕墙对于南方地区来讲并不一定能达到节能的基本要求。因此, 节能型建筑幕墙的含义中除了性能指标外还有其对应的环境指标。
进行幕墙热工设计时, 必须对其复杂的传热过程和传热方式进行分析和研究。幕墙的传热过程大致有3种途径:
( a) 幕墙外表面与周围空气和外界环境间的换热: 外表面与周围空气间的对流换热, 外表面与外界环境间的辐射换热, 外表面与空间的各种长波如电磁波、 红外线等产生的长波辐射换热;
( b) 幕墙内表面与室内空气和室内环境间的换热: 内表面与室内空气间的对流换热, 内表面与室内环境间的辐射换热;
(c)幕墙和金属框格的传热:经过单层玻璃的热流传热, 经过金属框格传热。
原则上讲, 建筑幕墙节能设计需要建筑师与幕墙设计师(外围护)、 暖通工程师(空调采暖)、 室内设计师(采光)等充分协商, 尽量达到各方面的统一。
综上所述, 影响建筑玻璃幕墙节能的主要因素有幕墙的传热系数K值、 遮蔽系数、 空气渗透性、 幕墙玻璃的可见光透过率。针对以上各因素, 节能措施归纳为:
1、 减小幕墙的传热系数K值
减小幕墙的传热系数K值包括减小玻璃的传热系数和减小金属框架材料的传热系数。
玻璃的传热系数K值是玻璃的传导热、 对流热和辐射热的函数, 它是这三种传热方式的综合体现。采用Low-E玻璃、 热反射玻璃、 中空玻璃等玻璃处理技术以减少太阳透过玻璃的直接辐射, 可减小K值。
常见玻璃的热工性能参数表
玻璃种类
传热系数
(W/m2.K)
玻璃种类
传热系数
(W/m2.K)
6mm厚普通单片玻璃
6.33
10mm白玻+9A+10mm白玻
3.16
8mm厚普通单片玻璃
6.21
6mm白玻+12A+6mm白玻
2.7
吸热玻璃
5.8
6mm蓝玻+12A+6mm白玻
2.7
热反射玻璃
5.4
8mm白玻+12A+8mm白玻
2.67
Low-E玻璃
3.8
1 Omm白玻+12A+1 Omm白玻
2.64
Sun-E玻璃
3.7
6热反射+12A+6mm白玻
2.6
6mm白玻+9A+6mm白玻
3.27
6mm白玻+12A+6Low-E玻璃
1.9

减小金属框架材料的传热系数可采用在幕墙建造时选用导热系数比较大的材料制作幕墙框架, 并采用热绝缘橡胶密封条分隔的办法, 进行玻璃幕墙框架的建造;近年来, 人们还专门设计了隔热断桥型材, 减小金属框架材料的传热系数。
2、 控制遮阳系数SC
规定一块3mm的透明玻璃的SC为1, 则如果某种材料的SC为0.15, 则意味着85％的热量被反射掉了。
《公共建筑节能设计标准》GB50189对不同地区玻璃幕墙的热工性能提出不同的要求, 如对于中国严寒地区, 冬季漫长、 寒冷, 建筑的采暖是主要能耗, 因此仅对玻璃的传热系数提出要求, 而对遮阳系数没提要求。
对于严寒地区来说, 玻璃幕墙的遮阳系数越大越好, 因为遮阳系数大有利于降低建筑冬季的采暖能耗和照明能耗。因此, 寒冷地区宜选择低辐射玻璃。在有条件的地方, 尽量使用低辐射中空玻璃, 它综合性能最好, 对周围环境基本无光污染, 不眩目刺眼。
对于中国的夏热冬冷地区和夏热冬暖地区, 建筑的夏季制冷是主要能耗, 因此应降低玻璃幕墙的遮阳系数, 《公共建筑节能设计标准》GB50189对应用于夏热冬冷地区和夏热冬暖地区的玻璃幕墙遮阳系数有明确规定。降低玻璃幕墙遮阳系数的方法很多, 如采用着色玻璃、 热反射玻璃、 彩铀玻璃和遮阳系统, 究竟采用何种遮阳方式, 应结合各方面因素综合考虑决定。
3、 增加幕墙的气密性
幕墙的空气渗漏可经过幕墙玻璃板块与幕墙框架之间的间隙、 玻璃与玻璃框
之间的间隙以及幕墙框架与建筑主体结构之间的间隙进行。
( 1) 减少幕墙玻璃板与框架之间间隙的最有效方法是采用隐框玻璃幕墙。隐框幕墙玻璃板块之间打密封胶, 形成连续的没有间隙的立面。密封性最差的是推拉窗, 推拉窗虽然扇与框之间设有密封条, 但密封性不是很好, 另外在门窗的四角也很难达到完全密封。
( 2) 隐框玻璃幕墙的玻璃与玻璃框之间的间隙因外层打密封胶, 不影响幕墙的空气渗漏, 只在有框幕墙和推拉门窗才存在空气渗漏, 解决玻璃与玻璃框之间空气渗漏的关键是密封系统的设计。因内层幕墙不存在防水问题, 故玻璃与玻璃框的内外两侧均可采用橡胶密封胶条, 密封胶条与玻璃接触的一侧设计成波浪型,
能有效地阻止空气渗漏。
( 3)幕墙框架与建筑主体结构一般都采取填充水泥砂浆密封, 对空气渗漏影响
不大, 但因水泥砂浆在干燥过程中会有收缩现象, 另外, 水泥砂浆与金属框之间
的粘合力不高, 如处理不好的话, 会产生缝隙, 造成空气渗漏。解决这一问题可
采用聚氨脂发泡填充剂, 经过聚氨脂的膨胀对幕墙框架和建筑主体结构产生一定
的压力, 使密封严实。
4、 减少单位面积幕墙通风换气平均耗能量
幕墙的通风换气和防止空气渗漏是一对矛盾, 要进行通风换气就必须有空气交换, 自然产生空气渗漏。如何科学地解决这一矛盾, 是双层幕墙设计的难关之一。现在一些热通道幕墙要求立面通透, 视野开阔, 内层幕墙往往采用推拉门窗形式, 但推拉门窗的保温性能较差, 特别在开窗换气时, 门窗开启量不好控制, 而且一旦开窗, 其整个门窗的上下高度方向上全开, 对室内空气产生一定的影响, 因此最好采用悬窗结构形式。另外, 还有一种方法是设置通风器, 通风器可安装在幕墙的顶部, 使得控制方便, 通风换气更自然、 柔和, 使人更加舒适。
5、 提高幕墙玻璃的可见光透过率
玻璃幕墙能提供良好的采光, 是玻璃幕墙建筑的一个重要特征, 要使玻璃幕墙建筑的室内照度比较高、 比较均匀, 减少室内人工照明的用电能耗, 就要提高幕墙玻璃的可见光透过率。可采用无色低辐射镀膜玻璃, 其保温隔热效果好, 可见光透过率又高。
四、 屋顶及楼地面的常见节能技术措施:
屋面传热系数的增大, 建筑物的空调及其组成能耗不断增长, 其中采暖能耗影响更为明显。屋面传热系数对于不同建筑形式的空调能耗影响大小的顺序为: 低层建筑＞多层建筑＞小高层建筑。
1、 传统正置式屋面保温:
建筑屋面保温工程中常见的传统方法大多采用铺设沥青珍珠岩、 水泥珍珠岩、 水泥蛭石、 加气混凝土、 聚苯板等方法( 架空结构只能起隔热作用, 不属于保温节能范畴) 。由于水泥珍珠岩( 或水泥蛭石) 在现场拌合采用湿作业方式, 施工中用水量较大, 大大地影响了实际保温效果。这种保温结构, 很难满足节能50％标准的要求, 而且需用160mm厚的水泥珍珠岩板( 或水泥蛭石) 及200mm厚的加气混凝土块, 单位面积造价较高。特别是屋面单位面积重量加重, 同时提高了檐口高度, 增加了储运、 施工搬运和铺设劳动强度, 是极其不科学的。
2、 倒置式屋面保温 :
倒置屋面( USD屋面) 简单的说就是将憎水性保温材料设置在防水层上的屋面。作为倒置保温屋面的保温层材料, 特别从吸水性能、 保温厚度效果等考虑, 其最佳选择应是挤塑型聚苯板( XPS板) 。传统屋面保温工程中常见的保温材料如水泥膨胀珍珠岩、 水泥蛭石、 矿棉岩棉等都是非憎水性的, 这类保温材料如果吸湿后, 其导热系数将陡增, 因此需在保温层下做隔气层, 从而增加了造价, 使构造复杂化。再次, 这类保温层采用湿法施工, 其含水份很难自然风干, 要在屋面上设置大量排汽孔, 不但影响屋面使用和观瞻, 而且人为地破坏了防水层的整体性, 排汽孔上防雨盖又常常容易碰踢脱落, 反而使雨水灌入孔内, 即使是按规范设排汽道、 排汽孔有时还会出现防水层起泡现象。
其中混凝土坡屋面在设计中最常见, 按照屋面瓦的不同分为钉挂型( 各种规格较大的混凝土瓦、 陶瓦等) 、 粘铺型( 以油毡瓦为主, 还包括小体形的其它类瓦片) 两类, 两类的构造做法均可采用与普通平屋面相同的倒置式屋面保温, 同时其瓦面下部可设或者不设细石混凝土整浇层; 但需注意的重点构造为其檐口, 须设阻挡保温、 隔热层下滑的措施, 具体见图示:

保温层阻挡构造 1——屋面瓦
钢钉 2——挂瓦条
PVC檐沟 3——檩条
4——细石混凝土保护层
5——无纺布
6——保温层( XPS板)
7——防水层
8——找平层

3、 金属板屋面:
1) 、 金属单板屋面:
金属单板屋面主要是以压型钢板、 铝单板、 铝塑板、 成型铝板、 钛板等作为主要覆盖材料, 以岩棉、 玻璃棉、 聚苯板( EPS) 板、 聚氨酯等保温材料作为复合材料, 此类屋面应用在大跨度厂房、 库房较多, 聚苯板( EPS) 板、 聚氨酯类的板材具有易老化、 易燃的缺点, 其室内的效果较差, 内部增设装饰面层后, 总体造价增加较多。
2) 、 金属复合板屋面:
金属复合板主要以岩棉、 玻璃棉、 聚苯板( EPS) 板、 聚氨酯等保温材料作为复合板的芯材, 以压型钢板、 铝单板、 铝塑板等作为正反两面的覆盖材料; 此类屋面应用在钢结构大跨度厂房、 库房以及大空间公共建筑较多, 其室内的效果优于金属单板, 适用范围也更广, 其造价较金属单板高。
4、 种植屋面:
种植屋面的设计要点为: 阻止植物根系穿透、 选择适合的绿化布置及植物、 种植土下部的蓄排水设置;
在选择防水材料时尽可能选择能够有效防止植物根系穿透的材料, 并在防水层上部设置一定厚度的配筋西施混凝土保护层;
绿化和植物的选择应结合建筑物所在地的气候特点, 特别是在较高的建筑物屋面或由台风地区屋面, 不选种乔木;
种植土的下部要设置有效的蓄排水系统, 并与景观设计、 给排水设计、 结构设计协同配合。
日本在屋顶绿化以及墙面绿化有较深入的研究, 特别对于种植土的研究由来已久, 她们大量使用经过其改良的种植土, 土质既轻又薄还可达到种植大型植物的要求。
5、 蓄水屋面:
蓄水屋顶是在平屋顶上蓄一定厚度的水层, 利用水的比热大的优势, 作为隔热材料, 每蒸发 1 kg 水能带走 2428 kJ 的热量, 蓄水屋顶不但在气候干热、 白天多风地区是非常有效的隔热形式, 在湿热地区效果也很明显。重庆地区对同样构造的蓄水屋顶(水厚100mm)与不蓄水屋顶进行实测的结果表明: 蓄水屋顶内外表面温度仅为不蓄水屋顶的 1/2: 蓄水后经过屋顶传入室内的最大热量只是未蓄水屋顶的 1/3; 蓄水后经过屋顶传入室内的平均热 t 只是未蓄水的 1/35。由此可见蓄水屋顶有良好的隔热能力。
提高蓄水屋顶的隔热能力, 可在水面上敷设铝箔或其它浅色漂浮物, 减少水面对太阳辐射热的吸收, 从综合利用的生态学观念出发, 在水面种植漂浮物 (如水浮莲、 水葫芦)更为理想。
蓄水屋顶的深度, 从白天隔热和夜间散热的综合因素考虑, 宜选 3.5cm 。蓄水屋顶要求有很好的防水质量, 否则易发生漏水现象, 但另一方面, 屋顶用水隔热后, 大大降低了结构的平均温度与振幅, 不但可防止防水层由于高温涨缩引起破坏, 也防止构造由于温度应力而产生裂缝, 兼顾节能与保护双重作用。
6、 通风保温隔热屋面:
通风屋顶在中国夏热冬冷地区和夏热冬暖地区广泛地采用, 特别是在气候炎
热多雨的夏季, 这种屋面构造形式更显示出它的优越性, 构造图如下图所示。
由于屋盖由实体结构变为带有封闭或通风的空气间层的结构, 大大地提高了屋盖的隔热能力。经过实验测试表明, 通风屋面和实砌屋面相比虽然两者的热阻相等, 但它们的热工性能有很大的不同: 在连续空调情况, 通风屋顶内表加气砼板( ρ0=700 kg/m3) 120mm 钢筋砼屋面板面温度比实砌屋面平均低 2.2℃。而且, 通风屋面内表面温度波的最高值比实砌屋面要延后 3~4 小时, 显然通风屋顶具有隔热好散热快的特点。
五、 楼地面常见节能技术措施:
楼板保温层可设置在楼板上表面(称为正置法)或楼板下表面(反置法)。
1、 正置法保温构造
正置法保温应采用具有较高强度和硬度的保温材料, 如挤塑聚苯板和泡沫玻璃等。其中, 挤塑聚苯板的密度小, 重量轻, 是一种高效保温材料, 宜优先采用。正置法保温采用将保温材料粘铺在楼板面上, 保温层上面应有30mm厚细石混凝土压盖。其构造见下图。
2、 倒置法保温构造
倒置法保温可采用硬质矿棉板粘贴或钉装在楼板底面, 也可采用在楼板底面先做一接口层, 接口层下做保温砂浆(ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料或JX保温粉刷料)粉刷做法。在保温层下表面均应有钢板网与聚合物砂浆底护面层, 钢板网与楼板应有可靠连接, 以防止保温板开裂、 下挠或整体下坠。这种做法缺点是顶棚不能钉挂其它对象如电扇等, 容易损耗保温层。其构造见下图:

3、 上海市对楼地面的保温要求
在规范中把楼板分为两种, 楼层之间的楼板和底层自然通风架空楼板。并分别提出了传热系数指标分别为K≤2.0 W/m2.K和K≤1.5 W/m2.K的规定。
上海地区《住宅建筑围护结构节能应用技术规程》(DG / TJ08-206- )中把楼板进一步分为四种情况, 一是楼层间楼板热阻规定值为0.22 m2.K/W; 二是底层完全架空楼板传热系数要求与外墙相同; 三是底层自然通风(地下室外墙有窗或通风口)的架空楼板取值0.19m2.K/W; 四是底层不通风(地下室外墙无窗)的架空楼板取0.28m2.K/W。
上海地区地下室地面宜采用50厚XPS板保温, 楼板保温层最小厚度如下表所示:

楼板保温层最小厚度参数表
楼板
保温层设置
保温层材料与做法
保温层最小厚度( mm)
保护层
做法
楼层间楼板
底部自然通风架空楼板
底部不通风架空楼板
正置法
挤塑聚苯板( 粘铺)
20
20
20
整浇
细石混凝土30厚
泡沫玻璃保温板( 粘铺)
20
30
20
硬质矿棉板
( 粘钉结合或钉装)
20
30
20
反置法
保温砂浆
( 抹灰)
λ≤0.09
W/(m.k)
20
-
15
钢板网+聚合物砂浆抹灰
λ≤0.07
W/(m.k)
15
30
15

六、 建筑遮阳的常见节能技术措施:
炎热的夏季, 太阳辐射透过窗户直接进入室内的热量是造成室内过热或严重增加空调