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摘 要：文章分析了传统建筑围护结构的节能缺陷，同时总结了新技术新材料在建筑节能中的应用。
关键词：围护结构 节能应用
一、 传统建筑维护结构的缺陷研究
1、墙体：长期以来，北方地区的小城镇居住建筑墙体采用由黏土实心砖砌筑的单一材质墙体。施工方法单一，也无保温构造做法。仅随这地理纬度由南到北通过加厚墙体来抵御冬季的严寒。寒冷地区多采用370mm厚度的外墙，严寒地区多采用490mm厚的外墙。这种单一材料墙体目前在小城镇住宅中还占据着主导地位。某些地区根据当地条件对这种墙体进行了一些改造工作。例如，在山西省太原市周边小城镇，利用当地丰富的黄土资源，在砖墙外加设黄土层或黏土混合麦秸杆层。但是这种简易改进做法对外墙的保温性能几乎没有太大促进作用。另外在某些地区的新建建筑中，住户单纯追求建筑物的美观而采用大面积铝合金门连窗代替整面外墙。由于金属的传热性能强于普通砖石建筑材料近百倍，从而造成冬季室内环境极其恶劣。
2、门窗：北方居住建筑冬季采暖能耗中大约有42.48%的热量是通过门窗的传导以及换气而消耗掉的。因此，加强对门窗的节能改造对于提升整个建筑物的节能水平是非常重要的。当前北方地区小城镇居住建筑的门窗存在非常多的问题。第一、门窗制作材料不当，传热系数过大。这一点在小城镇新建住宅中体现的比较明显。老旧建筑门窗多采用木制，热阻大，为热的不良导体。但是木制门窗易老化变形，影响使用。另外，随着各地居民收入增加，生活条件逐步改善，出于美化居住环境的愿望，人们普遍愿意使用铝合金门窗。但是，出于价格等因素的考虑，采用全铝空心材制造的铝合金门窗被大量采用。在欧洲，使用这种铝材制造的门窗，因为传热性能不符合节能要求，早在上个世纪七十年代就已经被淘汰。目前国内已有工程塑料复合的隔热型铝合金门窗大量生产，但多销往消费能力较强的大中城市，小城镇中使用不多。另外，窗户玻璃的安装以普通3mm单层玻璃为主。双层窗以及单框双层玻璃窗使用不多。第二、门窗密封性能差，冬季冷风渗透严重。木制门窗长期使用后变形非常严重，缝隙宽度可达2mm以上。而我国北方地区多山地和高原，冬季室外风速较大。由此所造成的室内热量散失是非常严重的。为降低散热量，居民在冬季使用胶条等对窗缝进行密封处理，或使用整块塑料膜贴附在外窗上。第三、窗墙面积比过大。窗户的面积加大有利于吸收太阳辐射能，加大室内亮度。但是窗户的传热系数一般为外墙的三至五倍，大面积外窗所吸收的太阳辐射能将远远低于其因为热传导和冷风渗透所消耗掉的热量。因此，在国家出台的节能规范中对窗强面积比有明确的规定：窗墙面积比北0.25，东、西0.30，南0.35小城镇居住建筑窗墙面积比普遍大于上述规定值。一般可达到0.5左右。
3、屋面：屋面的能耗占建筑总能耗的7%～8%，提高屋面的保温性能对于建筑节能和改善居住条件具有重要作用。目前，北方地区小城镇住宅屋面多采用传统保温做法。
4、地面：小城镇居住建筑的地面基本未考虑保温及防潮的要求。一般居民均采用水泥抹平地面。也有很多住宅采用水磨石、瓷砖铺地。但这种作法仅出于美化室内环境的要求，对于地面的保温还未得到广大居民的认识。
二、节能新技术新材料的应用
1、合理设计建筑朝向和平面形状。同样形状的建筑物,南北朝向比东西朝向的冷负荷小，因此建筑物应尽量采用南北向。如对一个长宽比为4∶1的建筑物,经测试表明：东西向比南北向的冷负荷约增加70％。在建筑物内布置空调房间时，尽量避免布置在东西朝向的房间及东西墙上有窗户的房间。因此,选择合理的建筑物朝向是一项重要的节能措施。供热建筑的平面形状，应在体积一定的情况下，采用外围护结构表面积小的建筑。因为外表面积越小，冷负荷越小，能耗越小。2、合理规划空间布局及控制体型系数。北方地区的住宅大部分是夏季依靠自然通风降温的建筑，空间布局应比较开敞，开较大的窗口以利用自然通风。但对冬季采暖却很不利，窗的传热系数是墙的2~3倍，如果开较大的窗洞面积，要增加供热负荷，因此在考虑外门窗的设计时，应在一定的窗墙比范围内进行其空间布局，这样既要满足房间的使用功能又可以减少供热负荷。体形系数的定义是建筑物外表面积F与其所包围的体积V之比值。对于相同体积的建筑物,其体形系数越大,说明单位建筑空间的热散失面积越高，研究表明，体形系数每增大0.01，能耗指标约增加2.5％。因此,出于节能的考虑,在建筑设计时应尽量控制建筑物的体形系数。
3、门窗的节能技术措施。第一、尽量减少门窗的面积。门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，面积约占建筑外维护结构面积的30％，其能耗约占建筑总能耗的2/3，其中传热损失为1/3。所以门窗是外围护结构节能的重点。所以在保证日照、采光、通风、观景条件下，尽量减少外门窗洞口的面积。第二、提高门窗的气密性。通过改进门窗产品结构（如加装密封条），提高门窗气密性。防止空气对流传热。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段之一。尽量使用新型保温节能门窗采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗（塑钢门窗）可大大提高热工性能。同时还要特别注意玻璃的选材。玻璃窗的主要用途是采光，冬季单层玻璃窗的耗热量占锅炉负荷的10％～20％，因而控制窗墙比在30％～50％范围内时，窗玻璃尽量选特性玻璃，如吸热玻璃，反射玻璃，隔热遮光薄膜。第三、合理控制窗墙比。窗墙比是窗洞口与墙的面积比值，增大这两个比值不利于供热建筑节能，应尽量减少房间两侧温差大的外墙面积及窗的面积。控制窗墙比、对外墙及屋顶的导热系数等提出具体要求。通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的35％～45％。故在进行前期建筑设计时，在保证室内采光通风的前提下合理控制窗墙比是很重要的,一般北向不大于25％;南向不大于35％;东西向不大于30％。
4、屋顶的节能技术措施。隔热太阳辐射热，减少阳光直射，对屋顶可采用架空屋面，浅色屋面，种植屋面等。对屋面进行绿色覆盖，既可遮阳，又能隔热，而且通过光合作用，可消耗或转化部分能量，也起到美化环境作用。
关键词：围护结构 节能应用
一、 传统建筑维护结构的缺陷研究
1、墙体：长期以来，北方地区的小城镇居住建筑墙体采用由黏土实心砖砌筑的单一材质墙体。施工方法单一，也无保温构造做法。仅随这地理纬度由南到北通过加厚墙体来抵御冬季的严寒。寒冷地区多采用370mm厚度的外墙，严寒地区多采用490mm厚的外墙。这种单一材料墙体目前在小城镇住宅中还占据着主导地位。某些地区根据当地条件对这种墙体进行了一些改造工作。例如，在山西省太原市周边小城镇，利用当地丰富的黄土资源，在砖墙外加设黄土层或黏土混合麦秸杆层。但是这种简易改进做法对外墙的保温性能几乎没有太大促进作用。另外在某些地区的新建建筑中，住户单纯追求建筑物的美观而采用大面积铝合金门连窗代替整面外墙。由于金属的传热性能强于普通砖石建筑材料近百倍，从而造成冬季室内环境极其恶劣。
2、门窗：北方居住建筑冬季采暖能耗中大约有42.48%的热量是通过门窗的传导以及换气而消耗掉的。因此，加强对门窗的节能改造对于提升整个建筑物的节能水平是非常重要的。当前北方地区小城镇居住建筑的门窗存在非常多的问题。第一、门窗制作材料不当，传热系数过大。这一点在小城镇新建住宅中体现的比较明显。老旧建筑门窗多采用木制，热阻大，为热的不良导体。但是木制门窗易老化变形，影响使用。另外，随着各地居民收入增加，生活条件逐步改善，出于美化居住环境的愿望，人们普遍愿意使用铝合金门窗。但是，出于价格等因素的考虑，采用全铝空心材制造的铝合金门窗被大量采用。在欧洲，使用这种铝材制造的门窗，因为传热性能不符合节能要求，早在上个世纪七十年代就已经被淘汰。目前国内已有工程塑料复合的隔热型铝合金门窗大量生产，但多销往消费能力较强的大中城市，小城镇中使用不多。另外，窗户玻璃的安装以普通3mm单层玻璃为主。双层窗以及单框双层玻璃窗使用不多。第二、门窗密封性能差，冬季冷风渗透严重。木制门窗长期使用后变形非常严重，缝隙宽度可达2mm以上。而我国北方地区多山地和高原，冬季室外风速较大。由此所造成的室内热量散失是非常严重的。为降低散热量，居民在冬季使用胶条等对窗缝进行密封处理，或使用整块塑料膜贴附在外窗上。第三、窗墙面积比过大。窗户的面积加大有利于吸收太阳辐射能，加大室内亮度。但是窗户的传热系数一般为外墙的三至五倍，大面积外窗所吸收的太阳辐射能将远远低于其因为热传导和冷风渗透所消耗掉的热量。因此，在国家出台的节能规范中对窗强面积比有明确的规定：窗墙面积比北0.25，东、西0.30，南0.35小城镇居住建筑窗墙面积比普遍大于上述规定值。一般可达到0.5左右。
3、屋面：屋面的能耗占建筑总能耗的7%～8%，提高屋面的保温性能对于建筑节能和改善居住条件具有重要作用。目前，北方地区小城镇住宅屋面多采用传统保温做法。
4、地面：小城镇居住建筑的地面基本未考虑保温及防潮的要求。一般居民均采用水泥抹平地面。也有很多住宅采用水磨石、瓷砖铺地。但这种作法仅出于美化室内环境的要求，对于地面的保温还未得到广大居民的认识。
二、节能新技术新材料的应用
1、合理设计建筑朝向和平面形状。同样形状的建筑物,南北朝向比东西朝向的冷负荷小，因此建筑物应尽量采用南北向。如对一个长宽比为4∶1的建筑物,经测试表明：东西向比南北向的冷负荷约增加70％。在建筑物内布置空调房间时，尽量避免布置在东西朝向的房间及东西墙上有窗户的房间。因此,选择合理的建筑物朝向是一项重要的节能措施。供热建筑的平面形状，应在体积一定的情况下，采用外围护结构表面积小的建筑。因为外表面积越小，冷负荷越小，能耗越小。2、合理规划空间布局及控制体型系数。北方地区的住宅大部分是夏季依靠自然通风降温的建筑，空间布局应比较开敞，开较大的窗口以利用自然通风。但对冬季采暖却很不利，窗的传热系数是墙的2~3倍，如果开较大的窗洞面积，要增加供热负荷，因此在考虑外门窗的设计时，应在一定的窗墙比范围内进行其空间布局，这样既要满足房间的使用功能又可以减少供热负荷。体形系数的定义是建筑物外表面积F与其所包围的体积V之比值。对于相同体积的建筑物,其体形系数越大,说明单位建筑空间的热散失面积越高，研究表明，体形系数每增大0.01，能耗指标约增加2.5％。因此,出于节能的考虑,在建筑设计时应尽量控制建筑物的体形系数。
3、门窗的节能技术措施。第一、尽量减少门窗的面积。门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，面积约占建筑外维护结构面积的30％，其能耗约占建筑总能耗的2/3，其中传热损失为1/3。所以门窗是外围护结构节能的重点。所以在保证日照、采光、通风、观景条件下，尽量减少外门窗洞口的面积。第二、提高门窗的气密性。通过改进门窗产品结构（如加装密封条），提高门窗气密性。防止空气对流传热。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段之一。尽量使用新型保温节能门窗采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗（塑钢门窗）可大大提高热工性能。同时还要特别注意玻璃的选材。玻璃窗的主要用途是采光，冬季单层玻璃窗的耗热量占锅炉负荷的10％～20％，因而控制窗墙比在30％～50％范围内时，窗玻璃尽量选特性玻璃，如吸热玻璃，反射玻璃，隔热遮光薄膜。第三、合理控制窗墙比。窗墙比是窗洞口与墙的面积比值，增大这两个比值不利于供热建筑节能，应尽量减少房间两侧温差大的外墙面积及窗的面积。控制窗墙比、对外墙及屋顶的导热系数等提出具体要求。通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的35％～45％。故在进行前期建筑设计时，在保证室内采光通风的前提下合理控制窗墙比是很重要的,一般北向不大于25％;南向不大于35％;东西向不大于30％。
4、屋顶的节能技术措施。隔热太阳辐射热，减少阳光直射，对屋顶可采用架空屋面，浅色屋面，种植屋面等。对屋面进行绿色覆盖，既可遮阳，又能隔热，而且通过光合作用，可消耗或转化部分能量，也起到美化环境作用。