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建筑围护结构包括建筑及房间各面的围挡物，由墙体、屋顶以及门窗等构成一定的建筑空间，可以有效地抵御不利环境带来的影响，保证了地面以下建筑物基坑在岩土层的开挖。

建筑围护结构主要分为外围护结构和内围护结构。

外围护结构包括了屋顶、外墙以及外门等，是与室外空气直接接触的围护结构，，具有保温、防潮、防水、耐久、耐火等功效；

内围护结构是不与外空气直接介乎的围护结构，有内门、内窗、隔墙以及楼板等，起着隔视线、隔声及其他一些特殊的功能。

我国作为发展中的国家，随着建筑行业的迅速发展，建筑耗能已经成为我国能源损耗的主要领域，降低建筑能源损耗意义重大，关系着我国可持续发展和在国际上的竞争地位。

建筑围护结构的能量的损失主要来自外墙、门窗以及屋顶三个部分，因而建筑围护结构的节能技术主要有：

外墙节能技术、门窗节能技术以及屋顶节能技术。

采用保温隔热的材料，不断开发高效、经济的新型材料，运用切实可行的构造技术，提高围护结构的保温性能。

外墙节能技术主要应用于外墙的节能保温，目前复合墙体已经逐渐成为建筑墙体的主要形式，以钢筋混凝土或块体材料为承重结构，在框架结构材料中加上隔热保温材料为墙体，也可以直接与保温隔热材料复合；

门窗作为采光和通风的重要场所，起着围护作用，同时又对建筑物的外观美观效果起着重要影响，然而门窗最易造成能量的损失，门窗节能技术可以有效地控制门窗部位的能量的损失，改善门窗材料的保温热性能，提高门窗的密闭性能，通过降低玻璃的热传系数减少玻璃窗面积过大造成的能量损失；

屋顶的隔热保温也是建筑围护结构节能的关键，在寒冷的时候设保温层来防止热量的损失，在炎热的时候则通过设置隔热降温层来阻止阳光的辐射热，对于夏热冬冷的地区则需要全面兼顾。

屋顶保温常用的技术措施有在屋面防水层设置聚苯乙烯泡沫，也可在屋顶防水层下设置热系数小的轻质材料达到保温的效果。

2、我国能源形势及建筑节能的必要性

人的一切活动都离不开能量，人类的发展史可以说就是一部能源的使用史。

目前我国正处于经济高速发展时期，而我国一直都是依赖高能耗的输出来换取GDP增长，能源利用率极低，这势必带来一系列的环境和社会问题。

建筑的能耗占全国能源总消耗量的27．6％，而现阶段我国的建筑业处于一个繁荣期，在已建成的城乡建筑中有95％以上高能耗建筑。

我国寒冷地区建筑总能耗超过全国平均数约27％，占地区总能耗的30％至40％，而寒冷地区的建筑能耗主要以冬季的采暖能耗为主，建筑能耗的73％至77％是通过围护体系来散失的，所以围护体系的节能设计关系到整个建筑的节能效果。

我国在很长一段时间之内都是依赖高能耗的输出来换取经济增长，对能源的依赖远大于发达国家。

虽然我国的能源生产总量仅次于美国，但是由于人口众多，人均资源拥有量远低于世界平均水平。

我国能源储量有限，从表1．1中可以看出，中国能源消费量占世界总量的比例高于储量所占的比例。

同时我国的能源利用率相对较低，平均利用率仅30％左右。

2003年，中国消耗了世界总产量近30％的能源和30％的主要资源和原材料，仅完成全球4％的GDP产值。

长此以往，这将是中国不能承受之重。

伴随着我国经济高速增长的是建筑业的发展也进入了鼎盛时期，我国每年建成的房屋面积高达16。

20亿，这一建筑面积超过了所有发达国家年建成建筑面积的总和迄今为止，我国已建成的400多亿m2建筑中高能耗建筑占95％以上，单位面积寒冷能耗相当于气候条件相近发达国家的3倍，而舒适度反比发达国家差很多。

由于我国外墙、门窗、屋面、地面等围护体系保温隔热性能差，寒冷用能的三分之二都通过围护体系散失，而新建的建筑也有80％以上是高能耗的。

从以往的经验来看，绝大多数的高能耗建筑必将潜伏巨大的能源危机。

预计到2020年，全国房屋建筑面积将达到686亿m2，到时的建筑能耗将是一个十分巨大的数量，这势必会直接影响到我国经济及社会的发展。

目前建筑能耗的黑洞正日益扩大，己经成为我国经济发展的软肋，所以减少建筑能耗势在必行。

我国的建筑业，在承担解决城市居民居住职责的同时，也为长期推动国民经济的发展做出了重要的贡献。

一方面我们肯定建筑活动对人们以及社会所形成的积极效应，另外一方面建筑活动所带来的一系列负面效应，如：

对环境的破坏、对能源需求的增加等，采取一定的措施使得人和环境在某一个平衡点处和谐相处。

建筑对环境的影响。

目前，我国已建成房屋大量属于高能耗建筑，总量庞大，潜伏着巨大能源危机。

仅到2000年末，我国建筑年消耗商品能源共计3．76亿吨标准煤，而建筑用能的增加对全国的温室气体排放“贡献率”已经达到了25％。

我国仅因冬季寒冷向空中排放的二氧化碳1．9亿吨，二氧化硫300多万吨，烟尘300多万吨，每年生活污水排放约190亿吨，占废水总量的45．5％，2003年全国年排放二氧化硫近2158。

7万吨，居世界第一位，酸雨面积占国土面积的三分之一，空气质量达标城市也仅占五分之一，流经城市的河段70％受到不同程度的污染。

建筑对能源的消耗。

因高能耗建筑比例大，单北方寒冷地区每年就多耗标准煤1800万吨，直接经济损失达70亿元。

1996年，中国建筑年消耗3．35亿吨标准煤，占能源消耗总量的24％：

到2001年，达到3．76亿吨标准煤，占能源消耗总量的27．6％，年增加比例约0．5％。

如果任由这种状况继续发展，到2020年，我国建筑耗能将达到1089亿吨标准：

到2020年，空调夏季高峰负荷将相当于10个三峡电站满负荷能力，这将会是一个十分惊人的数量。

3、建筑围护体系与建筑能耗

围护体系是一栋建筑物的构成主体，由外围护体系和内围护体系两部分组成。

其中，外围护体系包括了外墙、外门窗、屋面和地面四个部分，其作用是使室内受到遮护不受室外气候变化的影响。

现在从建筑节能的概念上来讲主要关注的是外围护体系的节能技术。

如果仅

从室内的冷热角度来考虑，则外围护结构的作用就是为了防热御寒，使室内形成温暖、舒适的环境。

当然，气候有四季之别。

冬夏两季，房屋内外的热流方向截然不同，春秋两季可谓舒适气候。

若仅就春秋两季而言，外围护结构的热工性能差一些也是可以的，而冬夏两季，

则要求外围护体系具有绝热的性能。

冬天，一般室内温度高，室外温度低，热流必然由室内流向室外。

当室内不供暖时，室温的自然变化受太阳辐射热，与其它建筑物之间的热辐射，以及房间人体散热等各因素的影响，它不同于室外气温，把这个自然变化的室温称为该房间的自然温度。

冬季，房屋的热流方向大多是由室内流向室外的。

为了居住的舒适，冬夏两季室内维持的温度与室外的温度有很大的差别，这个温差导致能量以热的形式流出或流入室内，寒冷设备消耗的能量主要就是用来补充这个能量损失的。

在相同的室内外温差条件下，建筑围护结构保温隔热性能的好坏，直接影响到流出或流入室

内的热量多少。

建筑围护结构保温隔热性能好，流出或流入室内的热量就少，寒冷设备消耗的能量也就少；

反之，建筑围护结构保温隔热性能差，流出或流入室内的热量就多，寒冷设备消耗的能量也就多。

就是在建筑节能设计标准中规定的节能50％的日标上，其分配方式都

是建筑物要承担30％，系统承担20％，可见围护结构在建筑节能中起着重要的作用。

在进行围护体系的热工设计时，寒冷地区建筑只需要考虑热过程的单向传递，把围护结构的保温作为惟一的控制指标。

因此可以适当的降低墙体、屋面、窗户的传热系数，增加保温隔热材料的厚度来达到节约建筑能耗的目的。

1.减小围护结构的传热系数

围护结构的传热系数表征的是围护结构的保温能力，简单地说，传热系数大，则保温能力差。

故欲增强围护结构的保温能力，就应该尽量减小围护结构的传热系数。

2.减小围护结构的外表面积：

被包围的空问体积对应的建筑外表面越大，建筑与室外空气接触的面积越大，建筑受其室外气候的影响越大。

3.减少围护结构冷风渗透量：

建筑物空气渗透主要来自底层大门、外门窗和外围护结构中不严密的孔洞。

从我国寒冷地区目前大多数建筑的特点来看，建筑墙体气密性好，而外窗尤其是普通住宅建筑外窗气密性很差。

因此减少外窗的冷风渗透量是减少住宅渗风耗能量的

最重要的方面。

4.增大建筑的太阳辐射面积：

虽然辐射面积的计算比较烦琐，但一定建筑面积和层高的住宅，长方形住宅且长轴朝向东西时，其辐射面积大，平均辐射面积大（如南墙面由于能够接收到最多的直射太阳光，其平均辐射面积大）的墙面面积也大。

4、建筑围护性结构节能措施

4.1墙体节能措施

我国传统使用的实心黏土砖墙体通过增加砌筑厚度满足保温要求，不仅浪费土地资源，而且增加建筑物自重负荷。

针对实心砖墙体的弊端，我国开始推广使用空心黏土砖、小型混凝土空心砌块、粉煤灰混凝土空心砌块、加气混凝土砌块等作为墙体砌筑材料，取得了很好的效果。

如加气混凝土砌块墙体的传热系数为0．“一0．83w／（m2·

K），而实心砖墙体的传热系数却是1．5—2W／（m2·

K）。

除了新型材料的砌筑墙体，复合墙体越来越成为当代墙体节能技术的主流。

其主要形式是保温隔热材料与传统墙体材料[实心砖、混凝土（多见于旧墙体的节能改造）]或新型墙体材料（空心砖、空心砌块）复合而成。

绝热材料有矿物棉、玻璃棉、泡沫塑料、膨胀珍珠岩等。

根据绝热材料在墙体中的位置，还分为内保温、外保温、中间保温三种形式。

4.1.1内保温复合墙体及优缺点

内保温复合墙体的绝热材料在建筑物外墙的内侧，墙体从外向内依次为结构层、空气层、绝热材料和覆面保护层构成。

内保温复合墙体施工方便，工时不受气候条件影响，但由于保温层内侧的保护层热容较低，室内温度波动较大，冬季宜采用低温连续供暖；

在保温层覆盖不到的部位（如窗台板、过梁）容易产生“冷桥”而结露。

4.1.2外保温复合墙体及优缺点

外墙外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧，以赋予建筑物良好保温隔热性能的建筑节能措施。

除了保温隔热功能以外，由于将绝热体系置于外墙外侧，从而使主体结构所受温差作用大幅度下降，温度变形减小，因而外墙外保温对结构墙体能起到保护作用并可有效阻断冷（热）桥，有利于结构寿命的延长。

建筑中外保温复合墙体的优点可以归纳为以下五个方面：

1.提高主体结构的使用寿命，减少长期的维修费用。

采用外保温技术，由于保温层置于建筑物围护结构外侧，缓冲了因温度变化导致结构变形产生的应力，避免了雨、雪、冻、融、干、湿循环造成的结构破坏，减少了空气中有害气体和紫外线对围护结构的侵蚀。

因而只要墙体和屋面保温隔热材料选材适当，厚度合理，外保温可以有效地防止和减少墙体和屋面的温度变形，有效消除常见的斜裂缝或八字裂缝。

2.降低建筑造价，增加房屋使用面积。

由于外保温技术保温材料贴在墙体的外侧，其保温、隔热效果优于内保温，故可使主体结构墙体减薄，从而增加每户的使用面积。

3.基本消除“热桥”的影响。

“热桥”是指在内外墙交界处、构造柱、框架梁、门窗洞等部位形成散热的主要渠道。

对内保温而言，“热桥”是难以避免的，而外保温既可防止“热桥”部位产生结露，又可消除“热桥”造成的热损失。

热损失减少了，每个采暖季的支出自然就降了下来。

4.改善墙体热工性能。

采用外保温时，由于蒸气渗透性高的主体结构材料处于保温层内侧，只要保温材料选材适当，在墙体内部一般不会发生冷凝现象，故无需设置隔气层。

同时外保温墙体由于蓄热能力较大的结构层在墙体内侧，当室内受到不稳定热作用时，室内的空气温度上升或下降，墙体结构层能够吸引或释放热量，故有利于室温保持稳定。

5.便于对建筑物进行装修改造。

在室内装修中，内保温层易遭破坏，外保温则可避免发生这种问题。

在对旧建筑物进行节能改造时，采用外保温方式最大的优点是无需临时搬迁，基本不影响用户正常生活。

但与此同时，外保温复合墙体的负面效应同样引人关注，外墙外保温的缺点具体可以归纳为以下三个方面：

1.国内的外保温施工与国外相比难度较大。

这是因为我国地少人多，城市人口居住密度高，居住建筑结构以多层和高层建筑为主，而国外发达国家以低层别墅和少量多层建筑为主，很少见到目前在国内大量出现的现浇混凝土剪力墙结构的高层住宅建筑。

这样国内的外墙外保温针对的对象，要比国外建筑结构的单体面积及高度都大得多，施工难度也更大。

2.有些外保温产品技术不过关，刮大风时常常吹落保温层，外保温层裂缝处理较难，阻碍外保温技术的推广。

因此，建议相关部门应该就外保温产品技术及施工标准加以细化，严格审批制度，抬高准入门槛。

3.直到目前为止，高大建筑的外立面保温层（国家规定必须使用的），普遍使用的是燃点极低的挤塑聚苯乙烯（XPS）保温板，以聚苯乙烯树脂为主要原料。

其特点就是易燃，引燃一处之后能把灾情迅速扩展到整个建筑并形成风管效应，助燃，再如此恶性循环下去。

高大建筑的火灾多与此有关，恶性的建筑火灾事故一点儿不鲜见。

4.1.3中间保温复合墙体及优缺点

中间保温型复合墙体是在混凝土预制外墙板或外墙砌体中设置或填充绝热材料形成的夹心型复合墙体。

常见类型有预制混凝土——岩棉复合外墙板、砖砌体中间保温墙体等。

近年来发达国家采用较多的新型节能复合墙板也属于这种类型，它们是由保温绝热材料、外墙板、内墙板复合而成，按标准尺寸进行工业化生产，然后运到施工现场安装在结构框架上。

目前有钢丝网岩棉夹心板，钢板岩棉夹心板，GRC夹心板等品种。

日本开发了硅钙石膏复合夹心板，以岩棉、镀铝膜、空气层作为中间保温层，具有轻质、保温效果好、施工效率高等优点作为外墙板使用，不仅保温，而且外观精巧美观。

我国也开发了同类产品，但目前仅限于做内墙板，或作为内保温复合墙体的内侧。

4.2门窗的节能

4.2.1门窗框架结构的选用

在围护结构中，门窗的厚度较薄，传热系数较大，而且要经常开启和关闭，通过门窗传递的热量大约占建筑物总热量损失的50％，所以门窗在建筑节能中占有重要地位。

传统的木质门窗保温性能很好，但木材易吸水变形、耐久性较差，而且资源短缺；

钢门窗强度很高，但易吸水生锈，而且保温隔热性差；

铝合金门窗耐腐蚀性、强度、装饰性都较好，但其节能性仍没有得到改善。

综合比较，塑料门窗是一种既可取代木门窗具有良好的热工性能，又能满足其他功能要求的新一代门窗材料。

塑料窗材的导热系数为0．14W／（m·

K），仅为铝合金窗材的1／1250、钢窗材的l／357，而且P、，C的空腔结构及周边密封结构可使其导热系数更低，气密性可小于0．5m3／（h·

m），是目前节能效果最显著的一类窗材。

4.2.2开窗的设计

在现实设计过程中，设计师在竞争激烈的市场经济中，为迎合业主需要，往往为了追求建筑外观的形态美观、造型新颖、时尚，在设计时大量使用巨大的玻璃幕墙、凸窗、落地窗、挑空结构，而这些建筑元素在建筑节能上是不利的。

我们都知道，建筑围护结构对建筑保温起决定性的作用，但其中的热桥问题往往容易被我们忽略。

围护结构中包含金属、钢筋混凝土或混凝土墙、梁、柱、肋等部位，在室内外温差作用下，形成热流密集，内表面温度较低或较高的部位，这些部位形成传热的桥梁，即所谓的热桥。

建筑师在设计时为了追求建筑造型的变化、独特，在建筑立面上增加了凹凸面，外飘窗被广泛应用，凸出墙体、屋面的构件被运用的越来越多，这些建筑构件丰富了建筑

立面造型，使建筑更加美观、个性，但却无形中增加了热桥的产生，对建筑节能有不利影响，再加上我国中小城市的建筑在规划、设计、施工过程中，都不能采取较好的措施来保证屋面、墙体的隔热保温性能，也没有较好的控制窗户的传热系数，建筑围护结构的热工性能较差。

要想防止热桥的产生就要平衡建筑围护结构的传热，控制各组成部分的传热系数相近，保证各部位的传热均匀。

这就需要设计师熟悉各种建筑材料的物理性能，在设计时要对材料仔细研究，合理使用，从根本上减少热桥的产生，最终达到节能的目的。

开窗设计是一切建筑围护结构节能设计的关键，由于窗户与外界有较高的对流换热系数与所选用材料与外界的导热换热系数，因此，开窗的设计在整个建筑节能体系中显得尤为重要。

具体可有以下几个方面加以注意与改进：

1.适当的开窗面积

无论是空调制冷的“冷房”和采暖供热的“暖房”，玻璃开口面积越大，总能耗越大。

因此，透明开窗的比例应适当。

过去很多人误以为开窗越大，越能提供视觉上的满足感，但是英国的心理实验却发现：

大多数人对20％的开窗率已大致心满意足，对30％的大开窗率已达心理满足感之高峰，30％以上的大开窗对心理满足感毫无贡献。

亦即30％以上的开窗只是增加能源消耗而已。

英国建筑研究所另一项实验发现，人类对最小开窗面积的要求，只要达到楼地面的6．25％即可，因此，目前一般集合住宅的开窗率约为20％。

2.选用好的节能玻璃

除了设计适当的开窗面积之外，选用好的节能玻璃也是很有效的节能对策。

基本上，玻璃的节能特性在j“保温性能”与“遮阳性能”。

“保温性能”以热穿透率U值【W／（m2．K）】来表示，其值越小保温性能越好；

“遮阳性能”以射透过率田来表示，其值越小遮阳能力越好。

为了提高能源的所有的利用效率，所得的窗户均采用双层釉面光滑玻璃，因为在暴露的表面双层釉面玻璃相比于单层来说可以减少能量的损失。

通过改善从单窗格到其它窗格的釉面类型可以造成建筑该空间内所需热量和冷量的急剧减少。

只要坚挣‘北保温，南遮阳”的节能原则，即北方寒带气候区采用双层、复层玻璃、抽真空或充灌惰性气体的中空玻璃，南方温热气候采用反色玻璃或随气候条件变化而变化的玻璃，就是最有效的节能设计。

双层玻璃具有良好的保温性能以及优越的隔声性能，有利于改善室内的声环境。

而且，建筑中也常使用玻璃墙来装饰整体建筑，因此双层玻璃在整个框架结构建筑的节能体系中发挥着重要的作用。

但是住宅的中空玻璃窗一般为6＋6＋6的做法，也就是6毫米的透明玻璃中间为6毫米的干燥空气层，如玻璃质量差，透光率就不好，型材（铝材或塑钢）和做工不好的话就会影响隔热保温，甚至水蒸气会渗入空气层，影响采光。

并且开启扇或推拉扇重开启相比单层玻璃不方便，损毁后不宜更换。

造价相对较高。

同样，可以采用玻璃幕墙的节能设计措施：

玻璃幕墙是现代公共建筑中较为常见的一种建筑表达形式，它一方面创造了通透、简洁、美观的建筑形象，但同时又成为建筑外围护结构中热交换、热传导最为活跃的部位。

与传统墙体相比，玻璃的热工性能较差，其冬季热损失是传统墙体的几倍。

而夏季玻璃幕墙由于得热过多造成室内环境过热，而为了提高建筑室内的热舒适度，就必定加大了空调能耗。

由此可见，玻璃幕墙的节能设计是公共建筑节能设计中一个十分重要的内容。

传统玻璃幕墙使用及能耗状况：

玻璃幕墙的能耗涉及到玻璃和型材的热工特性。

目前，玻璃幕墙多数采用铝型材和彩钢板型材作为受力构件。

无断热铝型材的基本传热系数K=6．58w／（m2．K），与单层窗户的传热系数基本相同。

断热铝型材由铝与塑料复合而成，中间塑料隔热层采用嵌入或挤压和填充式工艺加工而成，其整体强度和刚度都满足要求。

断热铝型材的传热过程和十分复杂，其传热系数很难计算，一般是通过检测来获得数据，参照相关规定，断热铝型材的基本传热系数K不应大于3．5W／（m2．K）。

在寒冷和严寒地区的冬季，若采用单层玻璃幕墙，会导致室内温度降低，并很容易在玻璃幕墙的内表面形成结露或结冰现象。

采用断热铝框中空玻璃幕墙可有效改善这种状况。

单层玻璃（8ram）的传热系数是6．2w／（m2．K），中空玻璃（8+10+6）mm的传热系数是3．2w／（m2．K），由此可见，采用中空玻璃可大大改善玻璃的节能效果。

采用断热幕墙的结构形式和绝热性能好的玻璃（或多层玻璃）是目前玻璃幕墙节能的主要途径之。

随着人们对建筑室内空间热环境要求的提高和节能工作的进一步深化，这种幕墙已经逐渐不能满足要求。

近年来，许多公共建筑使用了双层玻璃玻璃幕墙，大大改善了公共建筑室内的热环境，并有助于节能。

双层玻璃幕墙

能源危机加速了建筑节能技术的发展，许多建筑师在其建筑设计中应用了这种双层玻璃玻璃幕墙。

90年代后，随着能源危机的日益加重，节约能源己是刻不容缓。

这时，双层玻璃幕墙建筑大量涌出，比较著名德国议会大厦、德国法兰克福的商业银行大厦等取层玻璃幕墙的节能原理：

冬季，双层玻璃之间形成阳光温室，增加了建筑内表面的温度，有利于节约采暖能耗；

夏季，利用烟囱教应对通风道进行通风．使玻璃之问的热空气不断的被排走．但是．随着节能工作的不断深入和经济技术的不断发展，职层玻璃墙必将成为玻璃幕墙的主流。

双层玻璃摹墙的工作原理：

在双层的内外幕墙之问形成相对封闭的空问，空气通过下部的进风口进入此空问，又从上部的排风口离开此空问，这个空间称为热通道．热量可以在此空问中流动．因此，双培玻璃幕墙又称为“热通道幂墙”。

并目，由于双层玻璃幕墙从F部进风，从上部排风，空气先进八热通道，流动后又从热通道排出，因此，其还被称为“呼吸式幕墙”。

以往的玻璃幕墙建筑耗能高、空气质量差，采用双层玻璃幕墙能够提供自然通风和采光、改善室内空气质量、降低能耗，从而有效地解决了提高室内舒适度与节能之间的矛盾。

双层玻璃幕墙的形式：

双层玻璃幕墙种类繁多，最为常见的是根据通风方式的不同，分为封闭室内风幕墙和开敞式外通风幕墙两种。

其中开敞式外通风幕墙还可分为外循环自然通风式和外循环机械通风。

此外还可以根据夹层空腔的大小、通风口的位置、玻璃组合及遮阳材料等不同分为其他类型，如“外挂式”、“箱式””、“井一箱式”和：

“廊道式”。

虽然双层玻璃幕墙的形式较多，但在本质上其通常包括三个部分：

外层玻璃、空气间层和内层玻璃。

空气间层的宽度一般为100～2000mm，其内可以安装遮阳装置，以遮蔽夏日阳光。

双层玻璃幕墙的基本特征是双层幕墙和空气间层内空气的流动。

根据空气间层气流流动方式的不同，双层玻璃幕墙分为“封闭式内通风幕墙”和“开敞式外通风幕墙”。

3.增加窗户的密闭性，减小渗透量