会“呼吸”的墙让室内温暖如春

◎本报记者 朱 虹

    11月的哈尔滨，寒风凛冽，气温早已低至冰点。然而，在黑龙江建筑职业技术学院内，格园3号宿舍楼却呈现出一派温暖如春的景象。这栋建筑在未采用集中供暖的情况下，室内温度依然保持在20多摄氏度，温暖而舒适。这栋因此也被称为严寒地区超低能耗标杆。近日，该建筑在建设中所依据的地方标准，荣获中国工程建设标准化协会标准科技创新项目一等奖。

    11月18日，科技日报记者走进这栋超低能耗建筑，探寻其节能保暖的奥秘。

    三明治结构带走墙内湿气

    从外观上看，这栋建筑的外立面与普通建筑并无二致，但其表面却是由凹凸不平的彩色砌块搭建成的一面独特墙体。这面墙犹如一面会“呼吸”的屏障。在南侧山墙，犬牙交错的黑色砖砌墙面外罩着一层透明玻璃，这里隐藏的低温新风预热蓄热技术，可以将室外冷空气升温15摄氏度以上，并为室内提供温暖而清新的空气。

    “它的承重墙体并不是在现场砌筑，而是直接从预制工厂运来的。”这栋楼的设计者、哈尔滨工业大学土木工程学院教授王凤来说。他介绍，这栋楼的建造过程就像一个大型乐高积木的搭建过程，采用了全新的装配化建造技术，使得装配率较传统方式提高了76%，而建造成本却并未增加。

    王凤来在装配式建筑绿色低碳技术领域深耕30年。为了将先进技术转化为现实生产力，他于2013年组建产业团队并逐步搭建起集块装配式建筑绿色低碳产业链。至今，团队已累计建成包括世界最高的配筋砌体结构等建筑共计1200万平方米。

    “节能建筑住上几年，经常会感觉房子没以前暖和，原因是墙体保温层出现裂缝，或者保温材料因湿气集聚导致保温效果下降。”王凤来说，为了解决这一问题，他和团队为节能墙设计了由内叶基墙、外叶墙和夹层保温构成的三明治结构。这种结构不仅保温效果好，还具备“呼吸”功能。

    王凤来介绍，他们利用外叶墙设计了一个空气流动腔，通过“烟囱”效应让空气流动，带走墙体内的湿气。这如同给墙体增加了排湿系统，让墙体“自主呼吸”，保证在高温差下（50摄氏度或以上）墙体内部不产生湿气集聚，保温性能不衰减，解决因冻融循环引起的墙体破坏问题。

    除了保温持久外，这面墙还具备高颜值和长寿命的特点。王凤来说，其外墙砌块采用特殊劈裂工艺，使得外叶墙表面呈现出物理学漫反射现象。这种设计让建筑在晴天、阴天和雨后呈现出不同的视觉效果，实现了艺术性与功能性的完美结合。

    此外，针对高层着火时常常出现的立式火灾问题，王凤来和团队利用保温装饰一体化技术，在保温层外增加了厚度为9厘米的“墙体铠甲”。这层“铠甲”由公司自主研发的彩色混凝土功能性砌块组砌而成，可以将轻质保温材料保护起来，同时承担风荷载、降低热胀冷缩的受力重任，实现防裂、防撞、防脱落。

    节能组合技术大幅降低能耗

    不同于传统施工方式，预制墙的墙面在工厂预制、在现场安装。目前这种方式正成为建筑产业转型升级的重要方向。

    与在工地砌墙相比，预制墙具有很多优势。王凤来介绍，装配式建造消除了工地砌筑墙体内孔落地灰清扫困难等影响墙体承载力的技术难题，同时避免了施工交叉作业。据测算，这一创新技术使砌体强度提高6倍，楼盖减重大于20%，并创新了“穿筋+串筋”的安装工法，实现了提质增效。

    在格园3号宿舍楼的装配过程中，王凤来团队在行业内实现了三维墙构件预制、避让交角拆分连接、钢筋安装前预连接、预制空心板连续受力等关键技术突破。这些技术突破颠覆了砌体只能建多层和只能在楼面砌筑的行业认知，为装配式建筑的发展开辟了新的技术路径。

    用更少的时间、人力和成本，消耗更少的资源和能源，建设更安全更健康舒适更耐久的建筑是王凤来的建造理念。他介绍，这栋宿舍楼达到75%节能标准后，通过全新的建筑节能组合技术还可实现大幅节能。每个采暖季每平方米可以节省燃煤8千克，减排二氧化碳15.3千克。

    王凤来算了一笔账：如果在全国城镇三分之一即3亿平方米的建筑中推广应用这一技术，全国每年仅建造阶段就可以节省水泥约40万吨、钢材400万吨，减排二氧化碳约1600万吨，同时还可带来近1000亿元的附加经济效益。

    目前，产业团队已经形成集绿色矿山、低碳固废建材、生产预制、装配化建造及工具装备等于一体的集块装配式建筑绿色低碳产业链，并建设了完备的产业链标准体系。

    王凤来说，现在的工厂预制墙已经可以实现自动化工业砌筑机器人自主工作。这种机器人的砌筑效率是人工的5倍，大大提高了生产效率和质量。

    王凤来团队的先进技术先后获得2009黑龙江省科技进步奖一等奖、2023年黑龙江省科学技术成果转化一等奖和2023年中国房地产协会科学技术一等奖等荣誉。