建筑構造中的建筑節(jié)能分析

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［摘要］隨著世界經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和世界人口的不斷增長，世界能源消費總量也在逐年增長，在我國，建筑能耗占到總能耗的46.7%，排在社會總能耗的首位，為實現(xiàn)經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展和保護環(huán)境必須實現(xiàn)節(jié)能，進行建筑節(jié)能。

［關鍵詞］建筑構造；降溫；采暖；節(jié)能

1引言

建筑節(jié)能就是在建筑設計、材料生產(chǎn)、項目施工及使用過程中，合理地使用和有效利用能源，以便在滿足同等需要或達到相同目的的條件下，盡可能降低能源消耗。它是在保證睡提高建筑舒適性的條件下，積極地節(jié)省能源，提高能源的利用率。建筑能耗包括兩個方面，一是建造過程的能耗，二是使用過程的能耗，如建筑材料、建筑構配件及建筑設備的加工、生產(chǎn)、運輸、施工、安裝等方面的能耗，及建筑使用期間采暖、空調(diào)、照明、家用電器、公共建筑設施運行和熱水供應的能耗。日常使用能耗與建筑能耗之比為（8：2）-（9：1），主要包括采暖和降溫能耗。

2建筑節(jié)能的基本原理

當前，我國建筑在冬季主要依靠設備供暖及設置圍護結(jié)構保溫來滿足室內(nèi)采暖的正常溫度。

2.1建筑的得熱與失熱

2.1.1得熱的基本途徑

建筑得熱主要依靠采暖系統(tǒng)所供給的熱量，包括熱力公司集中供暖、壁掛爐天然氣供暖或余熱等取暖方式。同時，可以通過窗采光方式獲得太陽輻射熱（普通玻璃對陽光的透過率高達80%—90%）、家用電器、人體的散熱；鑒于上述總結(jié)可知，建筑節(jié)能可從提高采暖系統(tǒng)的熱效率、采取建筑措施增加太陽熱的獲得等方式增加建筑物的得熱量。

2.1.2建筑失熱途徑

建筑失熱主要包括外墻、屋頂、門窗和地面的熱傳導損失由于通風和空氣滲透所產(chǎn)生的熱損失、由于熱水排入下水道所帶走的熱量損失、潛熱損失等。綜上所述，建筑節(jié)能中應盡量減少熱損失，注重加強建筑物外維護結(jié)構的保溫措施，提高建筑構配件的氣密性和水密性。在保持適當室溫的條件下，減少采暖設備必須提供的熱量，達到節(jié)約熱能源，有效改善建筑環(huán)境的目的。

2.2建筑的傳熱方式

2.2.1輻射傳熱

由于物體表面具有一定溫度并發(fā)射電磁波射至附近物體表面，即轉(zhuǎn)換為熱。向外界輻射熱的能力，不同的物體也有所不同。材料的這種性質(zhì)對于保溫節(jié)能關系很大。

2.2.2對流換熱

當液體在溫度較高的情況下移動時，會將熱量傳給鄰近溫度較低的物體。同理，液體在溫度較低的情況下移動時，也將會吸收鄰近溫度較高物體的熱量，從而出現(xiàn)對流換熱現(xiàn)象。

2.2.3導熱

物體內(nèi)部直接接觸的物質(zhì)質(zhì)點的熱運動所引起的熱能傳遞使熱能由高溫處向低溫處直接轉(zhuǎn)移。

2.2.4熱導率

熱導率在數(shù)值上等于單位溫度梯度下的熱通量。

3建筑節(jié)能的措施與構造

3.1提高維護結(jié)構熱阻的措施

提高維護結(jié)構的熱阻措施主要有：增加圍護結(jié)構的厚度；選擇熱導率小的材料。保溫材料的種類：按材質(zhì)分多孔的、板狀的和松散的；按化學成分有無機材料（膨脹礦碴、泡沫混凝土等）和有機材料（軟木、甘蔗板、稻殼等）；以及塑料保溫、隔熱材料、鋁箔反射材料）。

3.2圍護結(jié)構的保溫構造

單一材料的保溫結(jié)構，如陶?；炷?、浮石、加氣混凝土。復合材料的保溫結(jié)構，保溫材料設在低溫一側(cè)可避免構件在較大溫差應力作用下縮短結(jié)構壽命、減少保溫材料內(nèi)部產(chǎn)生水蒸氣凝結(jié)的可能性，但多數(shù)保溫材料的防水性與耐久性相對較差。夾層保溫結(jié)構，在保溫層外側(cè)需要設置既要能防水，又要能防止室外各種因素的侵襲的保護層。在傳熱異常部位，鋼筋混凝土柱、梁、墊塊、圈梁、過梁以及板材中的肋條等傳熱異常部位是保溫的薄弱環(huán)節(jié)，熱量一般較容易從以上部位傳遞出去，致使它們的內(nèi)表面溫度比主體部分低，這些部位通常稱為“冷橋”或者“熱橋”。

3.3防止圍護結(jié)構的蒸汽滲透

蒸汽滲透會使建筑材料內(nèi)部水蒸汽分壓力出現(xiàn)壓力差，致使蒸汽滲透出現(xiàn)凝結(jié)水。所以需要在建筑中做隔蒸汽措施：，在蒸氣滲透的保溫高溫一側(cè)設置隔蒸汽層，避免凝結(jié)水的產(chǎn)生；設置隔蒸汽層，防止或控制內(nèi)部凝結(jié)水是目前保溫構造設計中應用最普遍的一種措施，材料一般采用瀝青、卷材、隔汽涂料以及鋁箔等防潮、防水材料。

3.4建筑節(jié)能與氣候

在建筑物的南側(cè)或北側(cè)設置交通空間，在干燥帶和熱帶設置交通空間可起到降溫隔熱作用，阻止強烈的陽光進入主要空間。在北方地區(qū)，考慮充足的日照獲取，一般當將交通空間設置在建筑北側(cè)或中部。不同氣候區(qū)域接受陽光直接照射的日照范圍也不同，如寒帶及溫帶地區(qū)為南向，在熱帶和亞熱帶考慮在陽光影響，主要需要在建筑物的東西向設置有效的遮陽措施。中庭位置，對室外空間的利用。不同氣候區(qū)域需設置不同的建筑寬厚比、最佳朝向和建筑實體部分的理想位置。

4建筑保溫與隔熱

4.1建筑保溫

建筑構造設計是保證建筑物保溫質(zhì)量重要環(huán)節(jié)。一般采取以下措施：提高圍護構件熱量在傳遞過程中的熱阻，如墻、屋頂、門窗等建筑主要圍護構件，可通過增加墻厚度、選用新型材料、在墻體內(nèi)側(cè)加設由導熱系數(shù)較小的材料制成的保溫層形成保溫復合墻；在靠近水、蒸汽部位設置防潮層來提高建筑圍護構件的防潮防水能力；避免“熱橋”現(xiàn)象；避免嵌入構件內(nèi)外貫通，并采取一定的保溫措施，增設保溫材料。

4.2建筑隔熱

炎熱地區(qū)設置良好的建筑隔熱措施來減少設備降溫，不但改善居住條件，而且可以有效節(jié)約能源。一般采取以下措施：提高外圍護構件的熱阻；合理布置建筑物朝向，組織好穿堂風；做好遮陽措施，尤其是西墻的遮陽。

5生態(tài)建筑

生態(tài)建筑是通過組織設計建筑內(nèi)外空間的各種物態(tài)因素，利用太陽能、風能、地熱能、雨雪等可再生資源來滿足建筑物的使用功能，使物質(zhì)、能源在建筑生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部有序的循環(huán)轉(zhuǎn)換，讓建筑和環(huán)境之間成為一個有機的結(jié)合體，獲得高校、低耗、無廢、無污、生態(tài)平衡的建筑環(huán)境?？芍饕扇∫韵麓胧?/p>

5.1材料選用

采用節(jié)能設備與材料和無公害材料，以減少使用、重復使用、循環(huán)使用以及用可再生資源替代不可生資源等為原則，加強生態(tài)建筑在經(jīng)濟上的可行性。

5.2建筑設計

在建筑設計中多工種的配合，考慮結(jié)構、設備、園林等專業(yè)通力協(xié)作。利用太陽能等可再生能源，注重自然通風，自然采光與遮陰，為改善小氣候采用多種綠化方式；采用大跨度輕型結(jié)構，水的循環(huán)利用，垃圾分類、處理以及充分利用建筑廢棄物等。

5.3建筑使用

為滿足建筑物的維護和使用需要，在建筑中安裝使用地熱能、太陽能、風能等可再生能源的儲存設施。如可在屋頂設置蓄水隔熱屋面或種植屋面，增加建筑物的隔熱和保溫性能；在陽光充足或多風的地區(qū)，在建筑屋頂安裝太陽能或風力發(fā)電的設施。

作者：畢瑩瑩 單位：山東工業(yè)職業(yè)學院