寒冷地區綠色建筑墻體節能幾項技術適用性研究

武 欣 閻 陽 路 軍 史建平

(河北建筑工程學院建筑與藝術學院，河北 張家口 075024)

0 引 言

建筑能耗是我國三大能源消耗的構成之一，約占能源總耗的35%，降低建筑能耗是我國節能工作的重點，而大力發展綠色建筑是建筑節能的重要途徑.但是許多人甚至是業內人士對綠色建筑的認識存在一定的誤區，認為綠色建筑是各種技術的堆砌；是高成本的貴族建筑.其實，只要是在全壽命周期內，能最大限度節約資源、保護環境、減少污染的建筑，都是綠色建筑.大規模發展綠色建筑的關鍵是降低其成本，也就是說，我們在考慮綠色建筑節能方面，不僅要注重可再生能源利用的相關新技術，已有技術的改進和低成本技術的運用也非常重要.

墻體是建筑物的圍護結構，其面積占外墻面積的60%左右，墻體的熱量損失占建筑物圍護結構熱量損失的45%.提高外墻的保溫、隔熱能力，不僅能夠增加建筑物的熱舒適性，還節約了能源，降低了成本，是建筑物實現綠色建筑的重要一環.本文旨在不增加或少增加建筑成本的前提下，提出幾種適合寒地綠色建筑墻體保溫與隔熱的技術做法，用來改善寒地建筑的舒適性.

1 外墻的保溫技術改進做法

1.1 保溫材料的接縫處理

圖1 外墻保溫材料接縫

北方采暖地區城市的建筑量為全國總建筑量的26%左右，但是建筑能耗卻站到了全國建筑總能耗的40%～50%.對采暖地區的綠色建筑而言，只有提高了建筑的保溫性能，才能從根本上實現節約能源.寒冷地區目前較常用的保溫方式是外保溫，常用的保溫材料是擠塑聚苯板等板狀保溫材料.關于板狀保溫材料的接縫，現在均采用平縫的方式，錯縫搭接.這種做法在保溫材料接縫處易發生“熱橋”現象，從而影響保溫效果.故在寒冷地區，保溫材料可采用企口縫的鋪貼方式(圖1、2、3).

圖2 陽角處的接縫

圖3 陰角處的接縫

板狀保溫材料接縫為企口縫有以下優點：1、有效防止保溫材料“熱橋”現象的產生，進一步增加了建筑物的保溫性能，降低建筑能耗.2、防止雨水從保溫層縫隙直接滲入到外墻身，提高了建筑物外墻的防水性能.3、由于板與板之間是緊扣在一起的，所以能夠增強板與板之間的連接性能，能較好的抵抗風荷載作用.

1.2 墻體與窗洞的關系

在寒冷地區保溫效果比較好的窗主要有塑鋼窗、斷橋鋁合金窗還有鋁木窗.即使保溫效果最好的鋁木窗框，按雙層中空玻璃測定，其導熱系數接近2W/m2·K的值也遠遠高出了外墻常用建材的K值，所以窗戶一直是建筑圍護結構熱工的薄弱環節.但是現在窗戶“大窗洞，低窗臺”設計的潮流，導致許多建筑無論南向還是北向的陽臺，均被設計成為落地窗；甚至許多住戶為了美觀，還自行將陽臺上的普通窗改為落地窗.其實，從保溫角度而言，窗口面積越小越好.

對于寒冷地區，南向的陽臺，優選落地窗的設計，因為此時落地窗在冬天能夠形成陽光房，有助于室溫的提升.但是北向的陽臺冬天沒有太陽照射，若設計成落地窗，屋內的熱量會從玻璃、窗框及縫隙大量溢出.現對位于河北張家口市的一棟采暖居住建筑的兩個陽臺進行實測，2014年當地一月份氣溫，平均最高1 ℃，平均最低-11 ℃.一層的兩個單元戶型完全一樣，同樣是9.36 m2面積的北向陽臺，一戶將陽臺的普通窗改為落地窗，落地窗采用中空雙玻的斷橋鋁合金；另外一戶陽臺保持原貌，陽臺欄板高度為1.05 m，材料加氣混凝土，在欄板外貼了60厚的擠塑聚苯板，窗戶采用中空雙玻的塑鋼窗.經過測定，結果表明，安裝落地窗比不安裝落地窗時室內空氣溫度低2.6 ℃～3.2 ℃.

2 外墻的隔熱做法

寒冷地區外墻除了要考慮冬季保溫外，還應當兼顧夏季隔熱.西曬的山墻夏季受太陽直射時間長，所以西墻的隔熱應作為墻體隔熱的重點部位.考慮節能環保，降低成本等因素，可以選擇垂直綠化作為西墻的隔熱方式.由于在西曬山墻上窗洞口數量不多；且洞口主要用于衛生間的通風，對采光要求不高，洞口面積不大；植物能夠大面積的覆蓋山墻，故此種做法在寒冷地區西曬的山墻應大量推廣.種植的植物不僅能夠降低建筑物墻體表面的溫度，改善居住舒適度，還能夠豐富建筑立面，降低噪聲，增加空氣中負氧離子含量，凈化空氣.下圖為對天津兩棟80年代住宅西墻的實測結果，兩棟住宅均為6層，一棟西墻外側基本被爬山虎覆蓋，另外一棟住宅西墻未被覆蓋，且兩棟住宅西墻外60米范圍內均無任何遮擋.測量時間為2013年7月，住宅外墻為370 mm的普通黏土磚墻，內外側均為20 mm厚的水泥砂漿抹灰.由下表可以看出，種植爬山虎的墻體內表面溫度曲線較為平緩，溫度變化幅度較小，且墻體內表面溫度最高值低于室外空氣溫度，與未種植的墻體內表面溫度最大差值為6.3 ℃，平均溫度比未種植低2.3 ℃.可見，垂直綠化對建筑物的隔熱性能提高顯著，在炎熱的夏季有十分重要的意義.

圖4 夏季西墻垂直綠化前后對比

圖5 種植床平面圖

垂直綠化在寒地應選擇耐寒、耐旱、耐貧瘠、淺根系、生命力強的植物，爬山虎就是較好的選擇，它除了上述優點外還具有吸附能力強，生長速度快，綠化覆蓋面積大等優點，一條莖粗2厘米的藤，兩年墻面綠化的覆蓋面積可達到30～50 m2，且在第二年便可以粗放管理.為加快墻面的綠化覆蓋的速度，除了在首層進行種植外，還可以每三層設置種植床，種植床可按照陽臺出挑的方式來進行設置.防止外墻與種植床底板處易產生的“熱橋”現象，種植床底板應設置保溫層；考慮外墻身及底板的滲水，還需在底板及外墻設置防水層.為便于植物的攀爬，在種植床外側可以搭種植架，所種植物與墻體應保持一定的距離，一般500 mm左右；所以，種植床的出挑長度可為600 mm，高度可為450 mm(圖5、6、7)，以此保證植物不緊貼外墻，有助于墻體的散熱.這種出挑種植床的方式，在建造及維護成本上，要遠遠低于植物掛籠，種植盆，種植毯等其他垂直綠化的方式，特別適用于寒冷地區選擇攀爬植物作為西墻隔熱的多層及小高層建筑.

圖6 種植床側立面圖 圖7 種植床詳圖

3 結 語

寒冷地區常用的保溫材料，容易在接縫處產生“熱橋”，使用企口縫的做法能有效避免“熱橋”，提高建筑的保溫性能，具體拼接方式可參照前面所述內容.對于寒地建筑不同朝向的墻，應根據不同季節，考慮因素有所側重.如，北向外墻，重點考慮冬季保溫，應避免窗洞口尺寸太大；西向的山墻，在考慮冬季保溫的因素外，還應當考慮夏季隔熱.適用于寒地的隔熱方式為用出挑種植床的方式種植攀爬植物，這種方式不但隔熱效果顯著，產生的增量成本也很少.

參 考 文 獻

[1]蔡麗敏，孫大明，王有為.淺議建筑垂直綠化[J].城市環境與城市生態，2009(4):16～23

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[3]柳孝圖.建筑物理[M].北京：中國建筑工業出版社，2007