外围护结构节能环保设计与施工技术总结

外围护结构节能环保设计与施工技术技术概况****工程，总建筑面积达221426㎡，它由9个塔楼、4个裙楼、4号倒锥体楼、幼儿园及地下车库等组成，属于高舒适度、微能耗与恒温恒湿的高档国际寓所。建筑节能分为两个部分，即建筑物自身的节能和机电系统的节能。外围护结构节能环保设计与施工技术从建筑物自身的节能方面，对工程的外围护结构，包括复合外墙外保温、屋面及地下保温、外窗及外遮阳、廊桥系统的设计与施工技术进行研究利用。技术原理通过对外墙外保温、屋面保温、外窗及遮阳进行优化设计，尽可能地将室内的自然温度有效地控制在舒适范围内，最大限度地降低采暖和制冷的能耗，使采暖和制冷的时间比其它普通建筑短。外围保温系统技术特点3.1复合外墙外保温系统该工程为保证整个建筑舒适的室内环境，并尽可能降低能源消耗。开发商与建筑师达成一个共识，要求在该项目中使用的所有建材必须考虑“可持续发展”，应用可循环利用的材料，因此选用了铝板作为外墙饰面材料。外墙采用一体化外墙外保温方式，节点设计以避免出现冷桥为重点。保温材料选用挤塑聚苯板，外墙传热系数不大于0.35W/k.m2。外墙的外装饰材料采用中空夹胶玻璃—铝板结构，此材料寿命长，性价比高，方便施工。铝板与保温层之间的流动空气层有利于隔热和干燥保温层，等压结构设计可以保证排水、通风。同时，所有地上采暖房与不采暖房之间做保温顶棚，采用100mm厚保玻璃丝棉。复合外墙外保温系统设计构造见表3-1表3-1复合外墙保温系统表结构外墙钢筋混凝土外墙保温层保温层100mm厚挤塑塑聚苯板防潮层杜邦膜防潮层空气层９７mm厚流动空气层层饰面层龙骨主龙骨预埋件、主主龙骨连接件件、主龙骨、次次龙骨饰面铝板流动空气层600厚结构墙流动空气层600厚结构墙外墙外保温外墙外保温外幕墙ALUK三腔断热铝合金窗外幕墙ALUK三腔断热铝合金窗图3-1外围护结构剖面图3.2屋面及地下保温系统屋面保温屋面采用防水保温倒置做法，保温板采用欧文斯科宁生产的挤塑泡沫保温板，经设计计算，厚度为120mm（70mm＋50mm）。在女儿墙内侧、外侧和顶部满粘100mm厚挤塑聚苯板，有效阻断热桥。地下保温地下室外墙外保温综合传热系数同正负零以上外墙外保温，外保温伸至冰冻线以下。本工程设计伸入室外地坪以下1.0m，超过北京地区冰冻线-0.8m。地下室采暖房与不采暖房之间墙体设置保温，做法为轻钢龙骨（d＝100）单面水泥压力板，内填充100厚玻璃丝棉。采暖房与不采暖房之间顶棚设置保温，做法为粘贴100mm厚玻璃丝棉。3.3外窗及外遮阳系统外窗系统窗是维护结构的最大传热构件，也是最薄弱点，所以窗的保温一直是住宅耗能的大问题。目前人们越来越喜欢大玻璃窗，而随之带来的空调能耗加大、负荷加大和低舒适度等问题一直未得到很好解决，这些主要是由窗系统的性能不佳造成的。

本工程外窗系统设计对外窗性能做了重点设计，为保证窗系统的安全性采用了ALUK三腔断热铝合金窗，并特别改进了开启扇的密封件和窗系统的安装方式，使外窗具有良好的气密性和水密性，这对窗的热工性能的提高有明显效果。外遮阳系统北京夏季室外温度较高，且超出舒适范围的时间较长，所以室内需要回避强烈的太阳辐射。要解决冬季和夏季室内窗口对透射太阳能不同需求的矛盾，非常经济有效的方法就是使用可调式外遮阳设施。以夏季能耗分析为例做一说明：

⑴外遮阳与内遮阳的差异。对于东西向的外窗，选择内遮阳和外遮阳的区别:在有较好自然通风条件下，内遮阳的房间对能耗的要求会有所减少，但与采用可调式外遮阳技术措施相比作用仍小得多。因此在北京的气象条件下，可调节式外遮阳是非常有效的高舒适度节能技术措施。

外遮阳与内遮阳相比，前者的夏季效果要大大好于后者，制冷功率可大幅降低。节能效果对朝向西、东、南向的外窗尤为显著，制冷设备的投入和运行费用均能明显降低。

⑵外遮阳与Low-e玻璃的搭配效益。Low-e玻璃的特点是对长波电磁波有较强的反射作用而对短波透射率较高，即它允许日光携带的能量进入室内，但是室内的热量不会发散到室外，这一点对冬天极为有利，但夏天却会出现问题。在夏天，窗帘看似可挡住阳光，但太阳辐射能透过玻璃窗加热室内物体，而且波长较长的远红外线不易透过Low-e玻璃散发到室外，造成室内温度持续上升。换成外遮阳情况就完全不同了，大部分阳光热能会被隔绝在室外,从而降低了制冷能耗。

⑶采暖制冷的能耗。外遮阳采用可调式隔热金属卷帘，优质的外窗和外遮阳配合使整个建筑热功性能良好，夏天阻挡绝大部分阳光热辐射能。采用外遮阳后，与采用内遮阳相比，制冷能耗可降低83％～88％，最大制冷功率降低71％。外遮阳系统带特殊形状不锈钢水平条，具有如下几个优点：一、向下的透明度高；二、与墙立面完全一体化；三、在低太阳角度下，遮阳率达到75％；四、当太阳角度高于200时，由于钢条的特殊形状，遮阳效率高达90％～95％；五、极高的风稳定性；六、由于不锈钢的自我清洁功能，维护要求低（图3-2、图3-3）。图3-2北墙面不带遮阳设施的公寓照射图图3-3南／西／东墙带有外部遮阳装置的公寓照射图3.4廊桥由于天花板的辐射制冷以及低发射率的墙面玻璃作为热镜反射这样的表面辐射，从而增加了舒适度。通风是基于将加热、冷却以及除湿的风机盘管分散，整合入这些廊桥的地面地面结构中去。从而直接从外部取新风。除湿过程中供风的再加热可以通过室内空气在立面的直接感应在廊桥的中央过道中产生一个分散的通风系统。技术指标本工程围护结构的热工性能直接引用欧洲标准，高于北京市地方标准（表4-1）。表4-1热工性能对比表技术指标系统名称北京市地方标准传传热系数限值值（w/k·㎡）设计传热系数限值值（w/k·㎡）传热系数实测值（w/k·㎡）外墙系统0.60.350.34屋面系统0.60.300.29外窗系统2.81.51.3主要施工技术研究与应用5.1铝板幕墙聚苯复合外墙外保温施工技术铝板幕墙聚苯复合外墙外保温系统是高舒适度微能耗健康建筑技术的最主要配套系统。该技术采用结构施工期间模板内置的100mm厚的挤塑聚苯板作为保温层，保温板表面粘贴杜邦膜防潮层，面层为铝板幕墙，幕墙与保温层之间留有97mm的流动空气层，以提高隔热、保温、除湿和隔音效果。挤塑聚苯板、空气层和铝板幕墙复合形成保温隔热层，节能效果远远超过国家对建筑节能65%的要求。该系统为实现高舒适度、微能耗与恒温恒湿的健康建筑提供了可靠保证。从而最大限度地减少自然因素对居住舒适度和健康的不利影响，最大限度地降低采暖和制冷的能耗。工艺流程钢筋绑扎、预埋件安装、验收→保温板安装（插入插接栓）→局部加固→模板安装（外侧模板安装→内侧模板安装）→混凝土浇筑→拆模检验→外窗安装→外遮阳安装、系统调试→检查预埋件→幕墙铝板安装→外围护结构验收施工要点⑴外保温系统1）材料要求：保温材料为挤塑泡沫保温板，挤塑泡沫保温板为100mm、70mm、50mm厚，强度不小于250Kpa。框架柱、外框架梁的正面采用100mm厚挤塑泡沫保温板。框架柱的侧面、窗口下部采用70mm厚挤塑泡沫保温板。北侧外框架梁处外飘窗下做160mm（80mm+80mm）厚挤塑式保温板。2）根据使用部位不同，采用定型聚苯板。100mm厚的保温板规格为600×940mm（400mm宽柱正面）、600×730（外框架梁正面）、600×1050（首层窗台）、600×800（>400mm宽外框架柱）；70mm厚的保温板规格为600×230（柱侧面），为了加强外墙外保温效果，防止冷桥现象，所有保温板的沿600mm方向两侧均做企口,企口尺寸为15mm（图5-1）。图5-1外墙外保温采用企口连接3）本工程窗户四周设计了小沿，窗口上侧尺寸为80mmX160mm，其余三侧尺寸为80mmX105mm。窗口四周保温板与外墙保温板同时施工，企口连接。并且保温板之间的缝隙用胶带连接，保证了外墙保温板的施工质量（图5-2）。图5-2外墙保温板节点4）因为本工程结构工期较长，如果保温板长期暴露在空气中，室外温度变化、干湿变化、阳光辐射、风雨侵蚀等严峻条件下，外保温容易出现损坏、开裂等现象，影响保温效果。现场采用涂刷隔离剂进行保护，确保外墙外保温的良好性能（图5-3）。图5-3外保温刷界面剂处理⑵装饰铝板幕墙1）结构及预埋件检查根据测量放线结果检查结构是否符合幕墙的安装精度要求，并将测量数据汇总分析，如超出允许偏差范围则应进行处理，直至达到要求。检查埋设的预埋件是否符合设计要求，若偏差较大的要求设计做出修正方案（图5-4）。图5-4预埋件处理示意图2）墙面防水层安装根据外立面梁、柱及窗洞口尺寸对防水铁皮进行定尺加工，将定好尺的铁皮固定在埋件上，并在埋件条形孔的位置开槽，将埋件条形孔露出铁皮表面，防水铁皮应上一块压下一块叠压施工，并做好收口及连接处的打胶防水处理。3）转接件的安装先将转接件用M12螺栓固定在埋件上，之间用防腐胶垫隔开，避免双重腐蚀。铝角码与铝板龙骨用不锈钢螺钉先连接好，再与转接件用M8螺栓连接。埋件可以横向调节铝板位置，转接件可以竖向调节铝板位置，转接件和连接角码可以共同调节铝板进出位，这就满足了铝板的三维可调（图5-5）。图5-5转接件安装示意图待安装完成后，经自检合格后填写隐蔽单，报监理验收后进行下道工序施工。4）铝板的安装施工铝板龙骨安装完毕后，依据编号图的位置，进行铝板的安装，安装铝板要拉横向、竖向控制线，保证铝板的位置。铝板龙骨框工厂已经组装好，现场将其挂接到转接件上即可，然后就可安装铝板，把大量的工作时间转移到工厂，为现场施工缩短了工期。铝板在搬运、吊装过程中，应竖直搬运，不宜将铝板平行搬运。这样可避免铝板的挠曲变形。铝板的安装采用连接螺丝固定，不打胶、不折边，螺丝选用不锈钢沉头螺丝。铝板安装过程中，依据设计规定的螺丝的数量进行安装，不得有少装现象，安装过程中，不但要考虑平整度，而且要考虑分格缝的大小及各项指标，控制在误差范围内。且按铝板保护膜上箭头方向进行安装，防止铝板折光产生误差（图5-6）。图5-6铝板安装示意图5.2屋面保温系统施工技术屋面是建筑保温的重要组成部分，本工程的屋面采用120mm厚的聚苯板作为保温层，女儿墙内外两侧及顶部均用聚苯板满粘，阻断热桥（图5-7）。图5-7女儿墙保温板节点施工工艺流程施工准备、基层清理→虹吸雨水斗布管及固定→出屋面管根堵孔，抹出砂浆台→施工放线→铺设挤塑板保温层→聚合物水泥砂浆找坡层施工→卷材防水层施工→细部处理→安装虹吸雨水斗→防水保护层施工→种植屋面施工施工要点⑴保温层厚度为120mm厚挤塑板，分两层铺设，底层使用70mm厚挤塑板，顶层使用50mm厚挤塑板。⑵保温板上下层均沿统一方向布置，但上下层横向、纵向需错缝布置，错开长度以板材横、纵向边长的1/2为宜，（图5-8）。图5-8保温安装节点图⑶第一层保温板施工前需根据排布图弹出各列保温板纵向边线，从女儿墙边开始从屋面一端向另一端开始逐列铺设。⑷铺设底层保温板时遇到结构楼板表面不平整、坑凹，应使用聚合物水泥砂浆进行找平，然后铺设保温板，轻轻挤揉，轻轻拍击保温板，调整其标高和平整度。⑸保温板铺设要找平拉线，板块紧密铺设，铺设完的保温板板缝使用黄胶带粘接封严，避免后续施工造成其位移。⑹缺棱掉角的部位用同类材料的碎块嵌补，并使用黄胶带固定。5.3地下保温系统施工技术将地下室外墙外保温的保温层，伸入室外地坪以下1.0m，超过北京地区冰冻线-0.8m，可有效阻断热桥（图5-9）。图5-9地下保温系统剖面图施工工艺材料检验→放样→柱、梁钢筋验收→模板安装→混凝土浇筑→拆模检验→清理海绵条、杂物、水泥浆→粘贴保温板→土方回填施工要点保温板的安装必须在外框架柱、外框架梁浇筑完成并验收合格后方可进行。保温板粘贴前必须对结构表面进行清理，保证粘贴质量、保温板必须伸入室外地坪以下1.0m，以保证不出现冷桥、热桥。5.4外窗及外遮阳系统施工技术对一栋建筑物来讲，外墙的能耗占整个建筑的40%以上，如果外窗没有良好的密闭性和保温性，即使外墙保温隔热性能再好，也不能为居住者提供一个健康舒适的空间。外窗及遮阳系统包括窗框、玻璃和遮阳设施。外窗系统构造****国际寓所设计的ALUK三腔断热铝合金窗，改进了开启扇的密封件和窗系统的安装方式，外窗具有良好的气密性和水密性。以冬季能耗分析为例做一效果分析:

⑴高性能Low-e玻璃的使用。对建筑维护结构而言，改善热工性能的途径除墙体需要加强保温隔热外，很重要的是选择什么参数的窗。外窗面积的80﹪以上是由玻璃构成的。****工程的窗系统采用了高透光率Low-E中空玻璃外窗。

⑵Low-e玻璃的特殊功效。Low－e玻璃亦称低辐射玻璃。它是在玻璃表面用磁控溅射工艺镀有特殊金属层，使辐射率从0.84降低到0.04～0.12，具有能通过可见光而阻挡远红外线透过玻璃的特性。配合中空玻璃工艺，保证室内温度不会流失，起到更好的保温隔热作用。为进一步改进窗性能，****工程采用了高透光率Low-e玻璃，12㎜中空层，并在中空层中填充氩气，使玻璃的K值控制在1.3w/k·㎡。

⑶铝窗的效能提升。由于空气是热的不良导体，外窗采用纤维加强尼龙66隔热断桥型材、3空腔结构，以及优质三元乙炳密封胶条等手段保证增强隔热保温性能，减少能量损耗。外遮阳在****良好的外围护系统中，卷帘式外遮阳是个重要部件。因为墙体厚度已经不允许再加大，为了保证建筑的整体外观，需要外遮阳完全嵌入墙体，这就需要外遮阳卷起的直径要尽可能小。但是国内没有厂家能达到这种工艺水平，在合作伙伴德国威必驰公司的接洽下，找到了德国CM公司。这家公司生产的外遮阳是不锈钢材质，体积小，全部卷起来直径只有140～180mm，远远小于市面上其他品牌的外遮阳，它的另一个优点就是抗压力强，因为高层建筑安装外遮阳，风大时外遮阳很容易拍打玻璃，经过初步测算CM外遮阳由于体积系数小，抗风压系数达到8级，能抵抗每小时55公里的风速，应该说是当时最理想的外遮阳产品。5.5廊桥施工技术玻璃板块安装⑴未装玻璃板块之前，将竖向玻璃压块通过螺钉固定在钢立柱上，下横梁上玻璃托块也应该先固定好，玻璃压块一般紧到压块有安装间隙，待玻璃板安装后，左右、上下调整，调整完毕再将螺栓拧紧。玻璃板块用专用吊车带绑扎牢固后用卷扬吊装，在吊装过程中下方应系好牵引绳，防止玻璃晃动过大。⑵待压块安装后，进行玻璃板块的安装，将玻璃板块轻轻地挂在横梁上向左右移动，推入到压块内，依据垂直分格钢丝线进行调节，调整好后拧紧螺栓（图5-10）。图5-10玻璃安装节点图⑶玻璃板块在安装调整过程中，相邻二单元板高低差控制在＜1mm，缝宽控制在±1mm（图5-11）。图5-11玻璃调整示意图⑷玻璃板块依据板片编号图进行安装，施工过程中不得将不同编号的板块进行互换。同时注意内外片的关系，防止玻璃安装后产生颜色变异。⑸玻璃板块安装完毕后，将装饰扣盖安装在玻璃副框上，修饰表面美观。质量控制要点6.1外墙外保温⑴保温板施工必须严格按照施工方案进行，杜绝现场随意拼装，切割现象。⑵保温板及模板安装完毕，混凝土浇筑前必须再次检查保温板与外模的贴合情况，如有问题，必须进行纠正。⑶浇筑混凝土时，应用导流板，避免混凝土进入保温板与外模之间影响保温板的外形和垂直度以及污染保温板，振捣时避免碰撞保温板，导致保温板移位，从而出现冷桥现象。6.2屋面及地下保温：⑴主控项目：保温材料的强度、容重、导热系数，必须符合设计要求和施工规范规定。⑵一般项目：紧贴（靠）基层，铺平垫稳，找坡正确，缝内填嵌密实（表6-1）。表6-1保温层的允许偏差和检验方法项目允许偏差（mm）检验方法保温层厚度±5%；且不大于于4mm钢针插入、尺量检检查6.3外窗及外遮阳系统外遮阳一般控制项目（表6-2）表6-2外遮阳一般控制项目检测项目允许偏差检验方法宽度>15002mm用钢尺检查≤15001.5mm用钢尺检查对角线>20004mm用钢尺检查≤20003mm用钢尺检查导轨正、侧垂直度度2.5mm用垂直检测尺检查查卷帘水平度2mm用水平尺及塞尺检检查卷帘竖向偏离中心心5mm用钢尺检查过程控制⑴放线：根据土建施工队给出的楼层水平线、垂直线进行复核，检查与铝合金窗的安装位置的偏差，超过5mm的要通知铝合金窗的安装单位，协商解决。⑵钻孔，安装膨胀螺栓：按照图纸要求，在窗洞口两侧按照预埋钢板（-168×110×8，左右各2块）的钻孔位置，用电锤钻孔，将M10的膨胀螺栓固定在混凝土结构上。⑶导轨组装：1）装配导轨胶条根据图纸设计要求，选择相应颜色的导轨，将导轨胶条穿入相应的槽口内，上下端头分别用专用压件固定。2）导轨与角钢连接根据图纸设计要求，选择相应长度的∠75×50×6通长角钢（每个洞口两根），每根角钢用3对M6的平机螺丝和四角螺母将导轨和角钢连接。⑷卷轴固定板安装：用2套M8的螺丝将卷轴固定板和∠75×50×6通长角钢连接。⑸组装预埋钢板、转接件：首先将转接件Ⅰ∠100×63×7角码（L=80mm）与-168X110X8钢板连接（每块钢板1套），用M10的螺母及垫片通过长条孔将∠100×63×7角码连接在-168×110×8钢板上，并安装4个M8顶丝。再将转接件Ⅱ∠50×50×6角码（L=120mm）与转接件Ⅰ∠100×63×7角码连接（左右两边分别进行），用4套M8X16螺丝通过长条孔连接。将∠75×50×6通长角钢与转接件Ⅱ∠50×50×6角码（L=120mm）连接固定，用4套M8×16螺丝通过长条孔将2块∠50×50×6角码与∠75×50×6通长角钢连接。⑹安装导轨组装件：将连接了导轨、∠75×50×6通长角钢、转接件、卷轴固定板的导轨组装件，整体拿到窗口处，与-168×110×8钢板通过已经安装好的M10膨胀螺栓固定牢固。⑺安装卷轴遮盖罩：用4套M6×12螺丝(每边2套)通过角码将卷轴固定板和卷轴遮盖罩连接。⑻校验、调整安装位置：测量检查导轨的安装位置、水平度和垂直度是否准确，并通过各转接件（角钢、钢板）上的长条孔和顶丝进行调节，直至符合设计要求。⑼安装卷帘1）把卷帘从下向上装入卷轴固定板之间，用M6×12螺丝固定牢固。2）将卷帘的塑料保护膜拆开，放下帘片进入导轨