浅谈外墙节能设计

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　　【摘 要】由于我国的建筑耗能一直处于世界前列，耗能问题尤为突出，因此，研究建筑的节能问题，特别是严寒地区的建筑外墙设计是具有重要意义和实用价值的。本文通过介绍有关建筑节能的基本原理，对外墙的节能设计进行了初步的探讨，提出了一些有参考价值的外墙节能措施。
　　【关键词】节能设计；外墙保温；热桥现象；热量流失
　　
　　1 建筑节能的理论基础与基本原理
　　在寒冷地区，特别是冬季的时候，为了创造出良好的居住环境和生活环境，将温度尽量控制在舒适的范围之内，这是必须的要求。因此，建筑物必须获得热量以保持一定的温度，建筑物的热量主要由以下三种来源组成：一是，由采暖设备供热，这是最主要的部分，占建筑物总热量的百分之七十以上；二是，太阳辐射的热量，所占的比例大约为百分之十几；三是，建筑内部的热量，占百分之十以内的比例。建筑物的这些热量通过建筑的外围结构传递并通过空气散失，只有当建筑物的总得热与总失热相当时，才能保证建筑内部温度的恒定。因此，提高建筑的保温性能，提高太阳能辐射热比例，减少热量的流失，或者降低采暖设备的供热比例，便是建筑节能的基本理论。
　　由此可见，建筑节能主要有两大途径：第一，改善采暖供热设备，优化采暖供热设计，加强采暖供热的运行管理，提高锅炉的使用效率，提高管道的保温性能，从而提高管道的输送效率。第二，加强建筑的外围保温结构，或者减少建筑物的外表面积以减少散热。其中，加强建筑的外围保温结构还能同时有利于室内气温的均匀分布，使人们拥有舒适的环境。通过对自然能源所产生的热量以及室内得热的合理利用，减少了采暖设备供热量，使能量得到充分的利用，避免了浪费。
　　2 建筑的耗热量
　　由于建筑物的外围结构是直接与外界接触的，因此，外墙是室内热量向室外散发的最主要途径。与之相应的节能技术主要包括规范空气密封要求以及提高建筑外墙的保温标准。
　　建筑的耗热量主要是通过门缝和窗缝中的空气渗透以及外墙传热引起的。其中，窗户是保温最薄弱之处，通过窗户所消耗的热量最大，冷空气渗透也最多。因此，在外墙的节能设计中，加强窗户的气密性以及改善窗户的保温性能是非常关键的。外墙和屋顶仅次于窗户，也是造成散热较多的建筑部位。
　　3 建筑物的外墙设计
　　3.1 注意外墙的保温性能。
　　由于外墙的内部保温常常存在热桥问题，如果选择采用外墙内部保温，则必须对保温材料进行加厚处理，以达到提高建筑主体平均传热系数的效果。内部保温称为“松进密出”，也就是在热量的传递过程中，如果墙体保温材料比较松软，则室内温度很容易通过其到达结构墙体，又由于墙体的外部温度较低，于是，热量遇冷后就会在墙体上冷凝成水珠。另一方面，墙体的材料密度一般比较大，冷凝出的水珠通常很难通过墙体，这种潮气散发不出去的情况便被称为热桥现象。
　　外部保温墙与内部保温墙在原理上则刚好相反，被称为“密进松出”，由于结构墙体的密度比较大，热量很难通过它，即便有少量的热量通过了墙体而传递到了保温层，一般也不会形成大量的水珠，这少量的热量通常会很快地通过松软的建筑材料散发到室外去。此外，外部保温还具有以下优势：
　　3.1.1 有效避免了热桥现象对建筑材料及居住环境所造成的不良影响。外部保温不仅可以消除热桥现象产生的结露，而且能够避免由于热桥现象所造成的附加热损失。
　　3.1.2 外部保温所营造出的冬暖夏凉的环境使人们的居住感觉更加舒适。如果采用外墙保温设计，则外墙内部的实体墙的热容量变大，室内所蓄存的热量更多，这样，即使在寒冷地区的冬季也能达到较好的保温效果。当室内由于某些原因引起温度的上升或下降时，墙体的结构层能够适时地吸收或释放热量，从而能够保持室内温度的相对稳定。在炎热的夏季，外部保温墙能够有效减少太阳辐射的进入以及室外高温对墙内温度的影响，从而使外墙的内表面温度以及室内的气温得到降低。
　　3.1.3 采用外墙保温的方法，更方便于以后对建筑进行节能改造。由于二十世纪八十年代的建筑大多不满足节能要求，因此，许多旧房需要进行节能改造。如果采用外部保温方法对建筑进行节能改造，则住户不需要临时搬迁，基本上不会影响到住户的室内活动和正常生活。
　　4 建筑物特殊部位的节能设计
　　4.1 避免热桥的影响。类似于刚才提到的热桥现象，此处提到的热桥在广义上是指建筑物的屋顶、墙角、门窗过梁处、檐口、外墙或楼板等部位，由于与主体墙的构造不同，保温性能较差。当内表面温度偏低便形成了热流比较密集的通道。如果保温层的厚度增加，则热桥处的传热系数与主体之间的差别会逐渐缩小。我们在进行节能设计的时候，可以在门窗的过桥处选择“L”型过梁，这种设计能够利用保温材料在窗口处突出的部分，把窗的过梁与窗框的连接部位挡住，有效的堵住了热流的通道，减少了热量的损失。
　　4.2 采用保温过梁。上面所讲的L型过梁虽然能够有效避免热桥的问题，但是并不能完全避免热量的流失。因此，在设计中可以采用保温过梁，将过梁的外圈用玻璃钢做成U型外框，其宽度相当于复合型外墙的厚度，内部的L型粘贴上苯板，放入钢筋笼、浇灌混凝土。这种保温过梁不仅保温效果非常好，而且施工简单，方便操作。
　　4.3 墙体的空腔设计。虽然外墙保温拥有诸多的优点，但是也不可避免的存在些许问题。围护结构的外部如果受潮，则容易引起热量的损失。外墙防止风雨侵袭的性能主要取决于外墙的水密性和气密性，但外墙是不可能绝对气密和水密的，因此，在建筑的节能设计中，可以将建筑的外保护墙与保温层之间保留几厘米的空腔。当暴风雨来临时，建筑物的外墙表面会被雨水淋湿，雨水会通过风压的作用喷湿墙面并侵入墙体内部。由于空腔内的气体能够造成第二层的气体阻隔，于是，当雨水通过外缝隙流入空腔后，便可通过排水小孔流出去。这样设计的墙体可以有效防风避雨，大大地减少围护结构受潮后所导致的热量损失。
　　此外，在外墙的保温设计中，需要做好细节上的控制。主要包括两个方面，第一，是保温层与基层墙体要结合牢固，以确保外部保温层的稳定性。第二，在保温层的表面的抹灰层不能出现裂缝。如果出现开裂，则会使墙体的保温性能发生很大的改变，不仅无法保证节能墙体的安全，而且会大大降低墙体的质量。
　　5 结语：
　　本文对建筑节能的基本理论和重要原理进行了简要的介绍，并具体探讨了在节能设计中如何避免建筑容易产生的热桥现象，列举出了几个关于建筑外墙节能设计的思路，同时对建筑节能设计中几个特殊部位的处理进行了分析。希望对相关领域的研究人员能够起到一定的参考作用。
　　
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