试论建筑节能新技术研究与工程应用

建筑物用能消耗总量，主要受建筑物内部各种用能设备以及构成建筑物的外部围护结构影响。由于近年来我国大力推行建筑节能工作，使得建筑用能设备与外部围护结构的施工技术产生了深刻地变化，例如建筑围护结构中的屋面进化成为具有保温隔热效果的屋面，外围的墙体也增加了保温性能，而幕墙、门窗不仅具有了保温隔热的性能，还装设了遮阳系统。这一系列的节能措施不仅提高了设备工作效率，还能探索、开发一些新型能源或再生能源，由此建筑施工技术需要与其同步发展、完善。笔者对建筑节能的新材料、新技术，以及在施工中的应用进行简要阐述。

一、建筑节能概述

（一）建筑用能的特点

建筑最大的特点就是使用寿命长，一般情况下建筑使用寿命短则十几年，长则几百年。从建筑工程竣工开始，空调、采暖的用能消耗就会延续下去。倘若要对其进行节能改造，则需要消耗更多的资源。当今我国已建成的规模巨大高能耗建筑不仅目前消耗大量能源，还会在未来数十年、甚至数百年里不断消耗。目前，我国的能源极为紧缺，而建筑用能消耗量巨大，且呈上升趋势，造成了极大的浪费。如此大量建造高能耗建筑的情况是背离科学发展观及可持续发展战略的。

（二）建筑节能规划设计

在建筑工程进行总平面规划及单位设计时，应根据工程场地外在的气候条件以及建筑物自身的功能要求，合理、科学地确定建筑的平面形状、楼间距、朝向、层高、空间布局、新型节能建筑材料的选用以及建筑外围结构的保温隔热等热工特性，同时还需对建筑附近环境进行绿化设计。绿化设计不仅要考虑到维护与施工的便捷性，还应尽可能应用节能材料和技术，从而使建筑用能消耗最小化。

二、建筑节能新技术的概述

建筑节能的重点工作，应从建筑设备领域及建筑本体两个方面出发，不断研究、发展建筑节能创新技术。包括在建筑围护结构保温技术方面，采用外墙外保温技术、新型节能材料、热保温隔热技术、高效保温门窗等。较为常见的建筑节能新技术如下几种。

（一）热泵应用技术

其根据热泵原理，利用低温低品位的热能资源，通过少量的高品位电能输入，来实现低品味能向高品位能转移的一种新型技术。热泵应用技术可分为水源热泵技术与空气源热泵技术。此种技术的作用在于可向建筑物供冷或供热，不仅可以有效降低建筑物用能消耗，还能减少建筑物周围环境的污染。

（二）辐射性供热技术

辐射型供热方式可分为垂直板辐射、天花板辐射以及地板辐射。可将此种技术视为一个对房间热微气候进行调节的节能供热系统。可以避免让人有吹风感，同时保证了适宜温度。这种供热方式可以直接地使用这些冷热源，从而省去常规的冷热源。

（三）智能控制技术和计算机仿真技术

可通过对供热、供冷系统的监测、控制、优化来实现系统运行的节能控制，从而最大限度的降低运行能耗。

（四）变风量空调技术

变风量空调系统，是一种新型的节能空调方式，整个系统可以根据负荷变化而调节总的送风量，尤其是在系统某些部分出现负荷运转时，可以最大程度降低风机动力能耗，从而达到节约用能的效果。而空调制冷机组，也可以根据客户的实际需求调整运行，不但减少了系统运行的费用，还降低了能耗。在考虑同时使用系数的情况下，空调系统可以减少10%-30%左右的总装机容量。

（五）太阳能的热利用技术

我国建筑节能技术中，太阳能的应用最为广泛。利用太阳能，不仅可为建筑提供冬季供热、生活热水，还能取代或替代常规能源，从而驱动空调系统，甚至可同光伏电池技术相结合为建筑供电、储电等。

（六）空调系统的余热回收及新风处理

一般情况下，新风负荷占建筑物总负荷的30%-40%，固定的最小新风量所需的供冷量比变新风量所需的供冷量多20%左右。倘若在春季或秋季节里，新风量可以从最小新风量到全新风变化，可降低约60%的能耗。利用全热式换热器，将空调房间的排风与新风进行湿、热交换，通过空调房间排风除湿降温，使空调系统实现余热回收。

三、新型节能材料在工程中的应用

当今我国的建筑产业，逐步开始采用新型节能绝热材料，其显著的经济效益、环保效益及社会效益得到了众多建筑单位及商家的重视。我国现有较为常见的节能绝热材料有玻璃棉、水泥聚苯板、岩棉、硅酸盐复合绝热砂浆、聚苯乙烯泡沫塑料等。

（一）玻璃棉

以萤石、石灰石、硅砂等矿物为主要原材料，经过加工制成的无机纤维。玻璃棉制品有着很好的阻燃、保温、耐腐蚀等性能，被广泛应用于飞机、管道、房屋等有关部位的隔热、吸声、保温。

（二）水泥聚苯板

水泥聚苯板由废聚苯乙烯泡沫塑料的破碎颗粒，或聚苯乙烯泡沫塑料的下脚料，加入水、水泥、稳泡剂、起泡剂等材料制成。水泥聚苯板是一种全新的节能隔热材料，具有导热系数小、强度高、质量轻、保温隔热性能好、耐水、性价比高、韧性好、施工方便等优点，被广泛应用于建筑物的屋顶及外墙的保温隔热。

（三）岩棉

岩棉以精选的辉绿岩或玄武岩为主要原材料，经过高温熔制而成的无机人造纤维。这种新型节能材料有较好的吸声、保温、阻燃、隔热等性能，并且化学稳定性良好。

（四）聚苯乙烯泡沫塑料

聚苯乙烯泡沫塑料以聚苯乙烯树脂为基料，加入稳泡剂、发泡剂等辅助材料，经过高温加热发泡而成的新型节能材料。具有导热系数小、耐老化、吸水率低、耐低温、性价比高、质量轻等优点。

四、建筑节能施工新技术的应用

（一）建筑墙体的保温节能措施

1、聚苯颗粒保温料浆外墙保温：经过加工将废弃的聚苯乙烯塑料打碎成0.5mm-4mm的颗粒，并以此作为轻集料进行保温砂浆配置。此种技术包含抗裂防护层、抗渗保护面层、保温层。在进行建筑外墙的保温施工时，广泛应用了ZL胶粉聚苯颗粒保温技术与材料。此种材料施工方便，不仅可以提高工作效率、降低劳动力，还不受建筑结构的质量差异影响。对于一些墙体有缺陷的建筑，在进行保温施工时，无需对其修补找平，利用保温料浆直接找补即可，从而有效地避免了因修补找平抹灰过厚导致脱落的现象。在建筑的保温工程中采用此种施工技术，可以有效地解决由于使用条件恶劣而引起的面层易开裂、界面层易脱粘空鼓等问题，最终实现建筑外墙保温的技术突破。以保温效果相同为前提，相较于其他外保温技术，聚苯颗粒保温料浆外墙保温技术成本更低。此种施工技术适用于高层建筑的外墙保温工程。

2、外挂式外保温技术：其保温材料包括玻璃棉、聚苯乙烯泡沫板、钢丝网架夹芯墙板、岩棉、毡以及陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板等。此种外挂技术可分为两种：一种利用专用的固定件，在外墙上固定各种不易吸水的保温板，并在提前制作好的龙骨上外挂天然石材、铝板、彩色玻璃等，从而直接形成装饰面。而第二种做法是利用专用的固定件或粘结砂浆，在外墙上外挂、粘贴保温材料，同时用抗裂砂浆涂抹其表面并压入玻璃纤维网格布，从而形成保护层，待所有工序完毕后加做装饰面。

3、聚苯板与墙体的一次浇筑：此种技术就是在混凝土框架剪体系中，在建筑模板内部设置聚苯板，同时在建筑墙体的外侧浇筑混凝土。聚苯板和混凝土一次浇筑成型，从而形成复合墙体。这种技术有效地解决了外挂式外保温技术的主要问题，有着明显的优势。将保温层与外墙的主体一次浇筑成型，不仅可以大大提高工作效率、缩短工期，还保证了相关施工作业人员的人身安全。为避免因混凝土侧压力影响而造成拆模后聚苯板出现错茬、变形等现象，在进行混凝土浇筑时，应注意浇筑的连续性及浇筑面均匀度，以此保障后续施工的顺利。内置于建筑模板内的聚苯板，可以是单面的钢丝网，也可以用双面的钢丝网。单面钢丝网聚苯板同混凝土的连接主要依靠聚苯板与混凝土间的粘合力，以及L形钢、斜插钢筋等与混凝土墙体间的锚固力，其结合的性能较好。而双面钢丝网聚苯板与混凝土间的连接主要依靠聚苯板与混凝土间的粘合力，或是墙体外侧配筋与内侧钢丝网架相绑扎的约束力，此种结构性能良好，安全系数相对较高。而单面钢丝网聚苯板技术，不需要在安装保温板前对板的外侧进行抹灰，也无需在内侧进行钢丝网的绑扎，从而缩短施工时间，减少材料消耗。

（二）透明幕墙、遮阳系统及门窗的施工

1.建筑遮阳系统的施工：在进行建筑遮阳系统设计时，应根据建筑所在地区的气候条件、特点和窗口的朝向以及屋室的使用要求，将遮阳做成临时性或永久性的遮阳装置。临时性遮阳，就是在窗口处装设轻便的窗帘、塑料百叶或挂饰等；而永久性遮阳，就是在窗口处以各种形式装设遮阳板。永久性遮阳系统的设施，可根据构件是否可以拆卸、活动，分为活动形式、固定形式两种。近年来我国建筑普遍采用活动形式的遮阳系统，可根据全年季节变化或是全天日照变化对遮阳板的角度进行自由调节。由于此种设施具有很强的灵活性，在寒冷季节为获取日照,避免遮挡阳光，也可轻松的将其拆除。在科技水平飞速发展的今天，还有阳光控制膜、镀膜玻璃、低发射率膜玻璃等各种热反射玻璃可供遮阳系统使用。

2.透明幕墙和门窗的施工：透明围护结构的保温隔热，除了提高中空玻璃的密闭性，以及框扇自身和玻璃的热工性能之外，还同框扇搭接缝、边框和玻璃接缝的严密度有着密切关系，空气的渗透量取决于各部分接缝的严密程度，而空气渗透是能量损耗的重要途径之一。在施工中往往利用各种密封胶或密封条来解决空气渗透这一问题。由于门窗密封胶条种类繁多，胶条选配应与窗型设计相结合。在设计幕墙或型窗时，同步进行配套胶条的设计，此种施工方法最为理想，必要时可进行多道密封，并选用耐老化、弹性相对较好的材料。一般情况下选用氯丁橡胶和三元乙丙较为适宜，因为劣质的密封条会出现过早老化的问题。玻璃的镶嵌，除采用密封压条外，还可采用玻璃胶或两者结合使用。通过提高幕墙结构和门窗以及围护结构的一体化节能技术水平，使墙体的总体节能效果得到改善。重点解决门窗、幕墙锚固及填充技术和利用太阳能、空气动力节能技术。冬季在有阳光照射的时候，可以打开外层幕墙下端和内层窗上端的通风口，使两层玻璃之间被阳光加热的空气进入室内减少采暖能耗。而夏日则可将外层上、下端的通风口都打开，使两层墙之间的空气层，在阳光照射下形成很好的向上流通的气流，把热空气散发掉，降低内层窗外表面的温度，从而减少室内的降温空调负荷。

五、总结

建筑节能工程是一项复杂的系统工程，其涉及建筑的规划设计、材料的采购、施工建设等多个环节，以及建筑的后续使用。在进行建筑节能工程的施工时，不仅需要采用各种新型节能材料、节能新技术，还需要与各种节能设计相配套的施工技术。由于我国开展建筑节能工作的时间较晚，各项技术与材料都需要不断的进行实践，从中积累经验并分析、研究出各种材料与技术的配套方案，同时相应的法律法规也有待完善。