节能环保作为可持续发展的重要理念,越来越受到大家的关注和认可。现代木结构建筑逐渐成为一个新的热点。由于其使用的木材原材料不仅能在生长过程中固定碳,而且在加工过程中能耗低、可再生利用,在工程应用时还具有良好的保温隔热性能,在节能环保方面具有很大的优势。
现代木结构如何达到良好的保温效果?我们可以从一个简单的比喻开始。与普通砖混或水泥墙的保温效果相比,木结构建筑的墙体像保温瓶,而普通砖混或水泥墙则像玻璃。结果表明,木材的导热系数在0.1~0.2W/(m·K)之间,可以有效地防止某些关键部位的热桥效应。由于木材具有较高的热惯性,内部迅速消化周期性的温度变化,使得木结构建筑的内部热稳定性较高。
现代轻木结构的墙体、地板和屋架均为中空结构,可填充玻璃纤维等保温材料,降低采暖和制冷成本,显著降低化石燃料消耗,经济地保持舒适的温度。对于重木结构来说,重木构件是实心的,因此在重木结构建筑中几乎没有气流的可能,这样可以提高建筑的保温性能。CLT、LVL等重木构件的生产采用数控数控机床进行精密加工,可以精确控制构件的加工误差,使构件之间的连接更加紧密,进一步提高保温节能性能。
木结构作为一种天然建筑材料,在环境保护方面具有无可比拟的优势。在生产方面,不像钢铁和水泥需要经过挖掘、冶炼和煅烧,消耗大量热能,造成环境污染,树木在自然土地、水和阳光的帮助下长成木材。在所有建筑材料中,木材及其制品的生产、加工、运输和供应所需的能源最小。
在节能方面,木结构作为一种天然保温材料,在相同厚度下,其保温性能是钢的400倍、铝的1600倍、混凝土的16倍。150 mm厚的木结构墙,隔热性能相当于610 mm厚的砖墙。当保温材料相同时,木结构的保温性能比钢结构好15%-70%。这意味着不仅大大降低了建筑能耗,而且节约了材料,改善了居住环境质量。
清华大学“中国木结构建筑与其他建筑能耗及环境影响比较”研究报告证明了这一点。如果现代木结构建筑取代同建筑规模的钢结构建筑,将节省建筑材料27.75%的能源和39.2%的水;同样,如果现代木结构建筑取代同建筑规模的混凝土,土结构建筑将节省建筑材料45.24%的能源和46.17%的水。
这项研究还比较了了北京现代木、钢、混凝土建筑的空调负荷和能耗。由于混凝土热容大,温室效应滞后时间长,其能耗高于现代木结构和钢结构。在北京,轻型钢结构建筑采暖或供冷及空调运行一年的能耗,现代木结构建筑可使用18个月;混凝土结构建筑采暖或供冷一年的能耗,现代木结构建筑可使用23个月。可见,在寒冷的北方地区,现代木结构建筑在保温节能方面尤为明显。
如今,现代木结构由于其在节能环保方面的固有优势,越来越受到崇尚绿色、可持续发展理念的建筑企业的青睐。