建筑節(jié)能工程設(shè)計(jì)新材料工藝應(yīng)用

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摘要：可持續(xù)發(fā)展理念自提出以來(lái)，得到社會(huì)各個(gè)行業(yè)的擁護(hù)，目前其已經(jīng)深入人心建筑工程項(xiàng)目建設(shè)階段大力強(qiáng)調(diào)綠色、節(jié)能。很多新材料、工藝陸續(xù)被開發(fā)，并用于工程建設(shè)中，取得的效果較為理想，這為建筑節(jié)能工程設(shè)計(jì)建成提供了可靠支撐。為更好的滿足新時(shí)期社會(huì)發(fā)展提出的新要求，應(yīng)不斷完善建筑工程的設(shè)計(jì)水平，從多方面使其得到保障。文章在分析建筑節(jié)能理念的基礎(chǔ)上，較為詳細(xì)的探究新材料、新工藝的應(yīng)用情況，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；工程設(shè)計(jì)；新材料；新工藝

引言

近些年，在國(guó)家政策正確引導(dǎo)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的大背景下，我國(guó)建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)了蓬勃發(fā)展，人們對(duì)建筑工程提出的要求更多樣化、綜合化，此時(shí)建筑設(shè)計(jì)單位應(yīng)持續(xù)提升自身的專業(yè)水平，確保工程設(shè)計(jì)質(zhì)量持續(xù)提升直至符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，獲得較高的收益，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效發(fā)展的宏偉目標(biāo)。建筑設(shè)計(jì)單位要確立與時(shí)俱進(jìn)的發(fā)展觀念，積極將建筑節(jié)能理念滲透到設(shè)計(jì)工作中，結(jié)合建筑項(xiàng)目實(shí)況，綜合分析氣候條件、技術(shù)設(shè)備水平、成本以及人力資源配置情況等，科學(xué)應(yīng)用各種新工藝、材料等，力爭(zhēng)設(shè)計(jì)出高品質(zhì)的建筑工程產(chǎn)品。

1解讀建筑節(jié)能理念

縱觀我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展歷程，不難發(fā)現(xiàn)建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)始終將經(jīng)濟(jì)效益放置于首位，將建筑項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)出情況看成是衡量行業(yè)發(fā)展情況的標(biāo)桿，故而千萬(wàn)百計(jì)的提升建筑的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。伴隨科技創(chuàng)新、時(shí)代進(jìn)步及人們思想觀念的扭轉(zhuǎn)，建筑行業(yè)的發(fā)展格局有一定改變，發(fā)展目標(biāo)不單純是提升經(jīng)濟(jì)效益，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)也考慮了環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約等因素，建設(shè)與維護(hù)優(yōu)質(zhì)的生態(tài)環(huán)境是當(dāng)下人們關(guān)注的重要內(nèi)容[1]。在建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，不管是采用新材料還是新工藝，均要認(rèn)真貫徹落實(shí)國(guó)家現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)定與規(guī)范要求，并組織專家論證其可行性。在正式投用前，也要認(rèn)真落實(shí)前期試驗(yàn)準(zhǔn)備工作，保證其工藝技術(shù)指標(biāo)和本地現(xiàn)實(shí)環(huán)境持續(xù)發(fā)展的需求相吻合，為取得較好的施工建設(shè)效果奠定基礎(chǔ)。在具體實(shí)踐中，還需給予新舊材料之間對(duì)接問(wèn)題一定重視，測(cè)評(píng)新工藝或材料使用條件的成熟度，保證以新?lián)Q舊后不會(huì)對(duì)建筑工程形成負(fù)面影響，比如制約功能發(fā)揮、降低居住舒適度等。針對(duì)新材料及工藝，一定要始終秉持謹(jǐn)慎態(tài)度推廣應(yīng)用，最大限度的維護(hù)建筑節(jié)能新材料及工藝的客觀性、可執(zhí)行性。

2工程設(shè)計(jì)中新材料的應(yīng)用

2.1節(jié)能墻體材料

如果建筑墻體的保暖性較強(qiáng)，那么建筑投用階段能量損失量就會(huì)較低，取得較好的節(jié)能效果。將節(jié)能墻體材料用于建筑領(lǐng)域中，對(duì)建成節(jié)能建筑起到強(qiáng)大的助推作用。墻體保溫一般是通過(guò)內(nèi)、外保溫兩種途徑實(shí)現(xiàn)的，外保溫應(yīng)用較廣泛，取得的效果也較理想。在設(shè)計(jì)節(jié)能墻體的外保溫性能時(shí)，施工方盡量選購(gòu)那些具有保溫、隔熱、防火多重功能的材料，將其用于墻體施工中，有益于強(qiáng)化墻體自身的熱阻性，削弱建筑外部環(huán)境對(duì)內(nèi)部溫度形成的影響，將墻體保溫的功能發(fā)揮到最大化。酚醛泡沫是新一代保溫、防火、隔噪建材，是由熱固性酚醛樹脂發(fā)泡制造而成的，有質(zhì)量輕盈、防火、無(wú)毒性、無(wú)滴落、使用溫度范圍廣（-196~+200℃）、低溫條件下形體不收縮、隔熱性及抗水性良好等諸多優(yōu)勢(shì)，是節(jié)能建筑工程設(shè)計(jì)的理想新材料之一。因?yàn)榉尤┯斜江h(huán)結(jié)構(gòu)，故而尺寸相對(duì)較穩(wěn)定，變化率＜1.0%[2]。

2.2節(jié)能玻璃幕墻

最近幾年中，人們的經(jīng)濟(jì)收入水平有很大提升，針對(duì)建筑物提出的要求不只是局限在遮風(fēng)擋雨等日?；疽蠓矫嫔?，審美要求有不斷上升趨勢(shì)。為更好的滿足人們提出的個(gè)性化需求，玻璃幕墻被開發(fā)制造，該種材料應(yīng)用時(shí)通常會(huì)配合使用硅酮結(jié)構(gòu)膠，確保密封膠、玻璃及索觸及的配套材料之間有較好的兼容性，取得不但無(wú)法取得預(yù)期的密封效果、美觀性，還可能誘發(fā)安全問(wèn)題?，F(xiàn)如今，節(jié)能玻璃幕墻在建筑工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域有較高的頻率，但該種新材料應(yīng)用時(shí)，需考慮到建筑熱能交換的問(wèn)題。既往有研究發(fā)現(xiàn)，和建筑墻體相比較，門窗或玻璃熱量交換量大概是其的6~8倍。針對(duì)那些傳統(tǒng)的墻體結(jié)構(gòu)，其門窗面積普遍較為窄小，即便門窗的整個(gè)傳熱比偏大，但其能傳遞的熱量有限。鑒于以上情況，若建筑工程施工階段大范圍采用玻璃幕墻，那么很可能加速建筑物內(nèi)部的熱量流失過(guò)程，室溫跌落速率較快。為應(yīng)對(duì)以上情況，在具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)參照建筑體實(shí)際狀況，嘗試采用一些高端技術(shù)與節(jié)能方法，應(yīng)對(duì)既往建筑物能量快速流失的問(wèn)題。當(dāng)下，已經(jīng)研發(fā)出一種叫做“雙層皮”的幕墻結(jié)構(gòu)，其在建筑外窗外部增設(shè)了一層玻璃幕墻，通常其的外層是單玻，內(nèi)層為中空玻璃，兩層間距200mm~600mm[3]。并在各層樓中的外層玻璃上下兩端加設(shè)可調(diào)控的通風(fēng)口。這樣，當(dāng)冬季有太陽(yáng)光照射時(shí)，住戶就可以手動(dòng)開啟上下兩端的通風(fēng)口，進(jìn)而使儲(chǔ)留在兩層玻璃之間被陽(yáng)光“加熱”的空氣流到室內(nèi)，降低建筑采暖能耗；而在炎炎夏日，若有陽(yáng)光照射，則可開啟外層上下兩端的通風(fēng)口，形成向上流通的氣流，驅(qū)散熱空氣，降低內(nèi)層窗戶外表面溫度，進(jìn)而間接的降低室內(nèi)溫度，減少空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷量。如果還能將一道可調(diào)節(jié)的遮陽(yáng)百葉增加到雙層幕墻的中部，則其舒適度與節(jié)能效果會(huì)進(jìn)一步提高。

2.3節(jié)能屋頂新材料

建筑屋頂節(jié)能設(shè)計(jì)情況也和建筑工程節(jié)能效果密切相關(guān)，故而為建成節(jié)能型建筑，提升建筑屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)水平有很大必要性。建筑屋頂長(zhǎng)時(shí)間裸露在室外，承受著雨水的侵蝕、陽(yáng)光的直射與暴曬等，很可能因?yàn)闅夂驐l件劇烈改變而影響屋頂?shù)臉?gòu)造，降低其保溫性能，對(duì)人們的居住體驗(yàn)形成不良影響[4]。應(yīng)加強(qiáng)建筑屋頂結(jié)構(gòu)的保溫節(jié)能的設(shè)計(jì)，以從較基礎(chǔ)環(huán)節(jié)保障建筑的節(jié)能效果。為提升建筑屋頂?shù)墓?jié)能設(shè)計(jì)水平，應(yīng)加大新型隔熱面板材料的應(yīng)用力度，確保屋頂有夏季隔熱、冬天保溫的雙重功能，具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：一是把屋頂設(shè)計(jì)成隔空型、植物型及淺色系等，其均有益于減輕因太陽(yáng)光輻射造成的損傷，規(guī)避太陽(yáng)光線直接照射的情況；二是將一些有保溫、隔熱屬性的面板安置于屋頂，，減少熱量的傳輸?shù)取?/p>

2.4節(jié)能門窗材料

對(duì)于一座建筑物而言，門窗通常是隔熱、保溫效果較差的部位，故而應(yīng)提升該處設(shè)計(jì)的精細(xì)化水平。通常情況下，若建筑物內(nèi)門窗結(jié)構(gòu)面積偏大，那么建筑采暖能耗量也會(huì)相應(yīng)增多，故而應(yīng)精確測(cè)算建筑門窗結(jié)構(gòu)面積，合理控制規(guī)格尺寸。為達(dá)成建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的目標(biāo)，盡量選用密封性優(yōu)良的門窗材料，也要選用環(huán)保材料填充門窗縫隙，其在降低室內(nèi)能源耗損量方面發(fā)揮一定輔助作用，例如，可以選用泡沫塑料封條提升門窗的氣密性，減少室內(nèi)溫度流失的情況。結(jié)合建筑工程實(shí)際狀況，可以開發(fā)設(shè)計(jì)出一套可調(diào)節(jié)的窗簾，規(guī)避夏季強(qiáng)光照射。

2.5加氣混凝土

硅砂或者粉煤灰是該種建材的常規(guī)構(gòu)成，以此為基礎(chǔ)上和水泥混合，歷經(jīng)發(fā)泡、高溫蒸壓、養(yǎng)護(hù)等諸多工藝，制造出石灰、石膏或膠結(jié)料等。該種材料的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在如下幾方面[5]：一是保溫、隔熱、抗裂及抗?jié)B漏性能較強(qiáng)，以上均是提升建筑節(jié)能效果的重要基礎(chǔ)；二是建筑施工領(lǐng)域采用該材料，砌塊操作時(shí)能源損耗量偏低；三是和普通混凝土相比較，加氣混凝土的用量較少，有益于壓縮工程造價(jià)成本；四是該種材料的傳熱系數(shù)偏低，故而保溫能力更強(qiáng)，減少建筑物溫度的損失量，能較為有效的控制建筑能耗；五是適用范圍較廣，用于工民建、建筑外墻等諸多領(lǐng)域中均表現(xiàn)出較好效能。

3新工藝在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1節(jié)能工藝

節(jié)能工藝是一種新科技，是建設(shè)節(jié)能建筑、促進(jìn)建筑行業(yè)踐行綠色化發(fā)展路線的重要支撐，將其用于工程設(shè)計(jì)范疇中，宗旨是將建筑物的能源損耗量降到最低，提升各種資源的利用率[6]。使用該項(xiàng)工藝時(shí)，需和建筑實(shí)況有機(jī)整合，在不影響建筑物功能的基礎(chǔ)上，剖析造成能耗量高的成因，有針對(duì)性的改進(jìn)施工時(shí)使用的材料，保證工程建設(shè)質(zhì)量的同時(shí)，淋漓盡致的彰顯出綠色環(huán)保的現(xiàn)代化建設(shè)理念。在有效控制建筑能耗費(fèi)用的基礎(chǔ)上，能規(guī)避出現(xiàn)和建材嚴(yán)重浪費(fèi)對(duì)等的情況。可以將太陽(yáng)能、地?zé)崮芄に嚰夹g(shù)用于建筑施工中，將傳統(tǒng)電能裝置取而代之，實(shí)現(xiàn)了對(duì)可再生資源利用最大化的目標(biāo)，減輕建筑設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴性，能源使用階段表現(xiàn)出綠色、環(huán)保特征，且還能較好的滿足建筑在供電、供熱等方面提出的需求。

3.2生態(tài)工藝

在建筑工程設(shè)計(jì)中采用生態(tài)工藝，主要是為維護(hù)生態(tài)自然的穩(wěn)定性、人類身心健康及建設(shè)兩者和諧統(tǒng)一的關(guān)系，在很大程度上也為社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展注入能量，還能以建筑物態(tài)為載體呈現(xiàn)出自然和社會(huì)之間的差別。生態(tài)工藝的應(yīng)用形式主要表現(xiàn)在如下幾方面[7]：一是因?yàn)椴捎酶魺?、保溫材料時(shí)，會(huì)對(duì)建筑室內(nèi)溫度形成不同程度的影響，故而工程設(shè)計(jì)極端要選用適宜性高、針對(duì)性強(qiáng)的材料，加強(qiáng)節(jié)能綠化工藝方法的應(yīng)用，比如把保溫層安放在防水層上方等，借此方式取得較理想的節(jié)能保溫效果；二是針對(duì)樓房的遮蔽陽(yáng)光等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題設(shè)計(jì)及處理時(shí)，可以依照樓房的現(xiàn)實(shí)運(yùn)用情況科學(xué)布設(shè)，也可以結(jié)合樓房的地理位置，設(shè)計(jì)相配套的裝備；三是采用生態(tài)工藝設(shè)計(jì)階段，應(yīng)加強(qiáng)自然環(huán)境條件的分析與利用，測(cè)評(píng)既往工藝技術(shù)的節(jié)能效果，有針對(duì)性的作出完善與改進(jìn)，一方面確保其和當(dāng)下社會(huì)整體發(fā)展態(tài)勢(shì)相契合，另一方面也確保建筑能源利用的合理性，減少污物的排放量。

3.3智能化工藝

現(xiàn)如今，智能化已經(jīng)滲透到社會(huì)多個(gè)領(lǐng)域中，建筑工程設(shè)計(jì)也要做到與時(shí)俱進(jìn)，加大對(duì)智能化控制技術(shù)的應(yīng)用力度。比如，設(shè)計(jì)實(shí)踐中，照明系統(tǒng)運(yùn)作階段會(huì)耗用大量電能，市面上可供選擇的照明燈具類型、型號(hào)繁多，節(jié)能效率有一定差異。為減少建筑照明系統(tǒng)啟用時(shí)電能損耗量，設(shè)計(jì)人員在確保符合成本控制標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，盡量選擇節(jié)能性優(yōu)良的智能化燈具，該燈具配置的控制系統(tǒng)歷經(jīng)智能化升級(jí)、改造后，具備聲控功能，可以結(jié)合用戶真實(shí)的照明需求精確調(diào)節(jié)照明強(qiáng)度值。也可將智能化控制用于建筑的溫控系統(tǒng)內(nèi)。大部分智能溫控系統(tǒng)被安設(shè)在室內(nèi)多個(gè)空間結(jié)構(gòu)內(nèi)，其能自動(dòng)感知室內(nèi)空間的真實(shí)溫度，精確測(cè)量，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定了室內(nèi)舒適溫度區(qū)間，若檢測(cè)到室溫發(fā)生明顯波動(dòng)并超出標(biāo)準(zhǔn)值，則就會(huì)有相關(guān)信號(hào)反饋到系統(tǒng)的傳感器內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)自行調(diào)整室內(nèi)空調(diào)設(shè)施，以把室溫調(diào)控在合理范疇中[8]。為規(guī)避高溫條件下溫控裝置傳送出預(yù)警信號(hào)的情況，可以在和設(shè)備相距較遠(yuǎn)的內(nèi)墻門旁結(jié)構(gòu)上增設(shè)溫度監(jiān)測(cè)傳感器，不僅能控制室溫測(cè)量情況，還能檢測(cè)到空調(diào)系統(tǒng)的出口風(fēng)溫度，結(jié)合探測(cè)結(jié)果精確分析空調(diào)的真實(shí)制冷效率，改進(jìn)溫控過(guò)程。該種智能化控制技術(shù)將人力調(diào)控形式取而代之，提升了系統(tǒng)運(yùn)作過(guò)程的安穩(wěn)性，減少建筑運(yùn)行階段不必要的能耗。

3.4變頻技術(shù)

越來(lái)越多的新型電氣設(shè)備被用于建筑工程建設(shè)領(lǐng)域中，且處于不斷改革完善的狀態(tài)中，變頻設(shè)備就是其一。變頻技術(shù)的原理是對(duì)直流電進(jìn)行逆變處理，而后結(jié)合建筑物的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行需求，將其轉(zhuǎn)換為頻率存在差異的交流電，也能將頻率有區(qū)別的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，在以上過(guò)程中，僅有電流的頻率發(fā)生改變，設(shè)備內(nèi)的電能恒定。將該項(xiàng)工藝技術(shù)用于建筑電氣設(shè)備內(nèi)，可以采用轉(zhuǎn)換電流頻率的形式節(jié)約更多電能，這同樣是節(jié)能建筑建設(shè)的基礎(chǔ)工藝類型。把多種變頻設(shè)備裝設(shè)到建筑項(xiàng)目?jī)?nèi)，能動(dòng)態(tài)化調(diào)控電氣設(shè)備的真實(shí)功率，結(jié)合電機(jī)的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行需求，提供與之相配套的電源電壓。此外，變頻設(shè)備還有過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)等功能，以防電氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)階段發(fā)生空載、負(fù)載損耗等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

結(jié)束語(yǔ)

在節(jié)能建筑工程設(shè)計(jì)階段，加強(qiáng)新工藝及材料的使用，能創(chuàng)造出不可預(yù)估的實(shí)用價(jià)值，比如推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)發(fā)展、改善建筑環(huán)境等。本文對(duì)節(jié)能工藝、生態(tài)工藝、智能化控制即變頻技術(shù)等作出分析，且介紹了幾種實(shí)用性較強(qiáng)的新材料，為同行選用提供一定理論支持。相關(guān)人員在實(shí)踐中也要積極滲透節(jié)能環(huán)保理念，結(jié)合建筑實(shí)況科學(xué)選用新工藝及材料等，最大限度的提升建筑功能的節(jié)能效果，造福人類社會(huì)。

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作者：張海捷 單位：武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院