會“呼吸”的牆讓室內温暖如春

◎本報記者 朱 虹

11月的哈爾濱，寒風凜冽，氣温早已低至冰點。然而，在黑龍江建築職業技術學院內，格園3號宿舍樓卻呈現出一派温暖如春的景象。這棟建築在未採用集中供暖的情況下，室內温度依然保持在20多攝氏度，温暖而舒適。這棟因此也被稱為嚴寒地區超低能耗標杆。近日，該建築在建設中所依據的地方標準，榮獲中國工程建設標準化協會標準科技創新項目一等獎。

11月18日，科技日報記者走進這棟超低能耗建築，探尋其節能保暖的奧秘。

三明治結構帶走牆內濕氣

從外觀上看，這棟建築的外立面與普通建築並無二致，但其表面卻是由凹凸不平的彩色砌塊搭建成的一面獨特牆體。這面牆猶如一面會“呼吸”的屏障。在南側山牆，犬牙交錯的黑色磚砌牆面外罩着一層透明玻璃，這裏隱藏的低温新風預熱蓄熱技術，可以將室外冷空氣升温15攝氏度以上，併為室內提供温暖而清新的空氣。

“它的承重牆體並不是在現場砌築，而是直接從預製工廠運來的。”這棟樓的設計者、哈爾濱工業大學土木工程學院教授王鳳來説。他介紹，這棟樓的建造過程就像一個大型樂高積木的搭建過程，採用了全新的裝配化建造技術，使得裝配率較傳統方式提高了76%，而建造成本卻並未增加。

王鳳來在裝配式建築綠色低碳技術領域深耕30年。為了將先進技術轉化為現實生產力，他於2013年組建產業團隊並逐步搭建起集塊裝配式建築綠色低碳產業鏈。至今，團隊已累計建成包括世界最高的配筋砌體結構等建築共計1200萬平方米。

“節能建築住上幾年，經常會感覺房子沒以前暖和，原因是牆體保温層出現裂縫，或者保温材料因濕氣集聚導致保温效果下降。”王鳳來説，為了解決這一問題，他和團隊為節能牆設計了由內葉基牆、外葉牆和夾層保温構成的三明治結構。這種結構不僅保温效果好，還具備“呼吸”功能。

王鳳來介紹，他們利用外葉牆設計了一個空氣流動腔，通過“煙囱”效應讓空氣流動，帶走牆體內的濕氣。這如同給牆體增加了排濕系統，讓牆體“自主呼吸”，保證在高温差下（50攝氏度或以上）牆體內部不產生濕氣集聚，保温性能不衰減，解決因凍融循環引起的牆體破壞問題。

除了保温持久外，這面牆還具備高顏值和長壽命的特點。王鳳來説，其外牆砌塊採用特殊劈裂工藝，使得外葉牆表面呈現出物理學漫反射現象。這種設計讓建築在晴天、陰天和雨後呈現出不同的視覺效果，實現了藝術性與功能性的完美結合。

此外，針對高層着火時常常出現的立式火災問題，王鳳來和團隊利用保温裝飾一體化技術，在保温層外增加了厚度為9釐米的“牆體鎧甲”。這層“鎧甲”由公司自主研發的彩色混凝土功能性砌塊組砌而成，可以將輕質保温材料保護起來，同時承擔風荷載、降低熱脹冷縮的受力重任，實現防裂、防撞、防脱落。

節能組合技術大幅降低能耗

不同於傳統施工方式，預製牆的牆面在工廠預製、在現場安裝。目前這種方式正成為建築產業轉型升級的重要方向。

與在工地砌牆相比，預製牆具有很多優勢。王鳳來介紹，裝配式建造消除了工地砌築牆體內孔落地灰清掃困難等影響牆體承載力的技術難題，同時避免了施工交叉作業。據測算，這一創新技術使砌體強度提高6倍，樓蓋減重大於20%，並創新了“穿筋+串筋”的安裝工法，實現了提質增效。

在格園3號宿舍樓的裝配過程中，王鳳來團隊在行業內實現了三維牆構件預製、避讓交角拆分連接、鋼筋安裝前預連接、預製空心板連續受力等關鍵技術突破。這些技術突破顛覆了砌體只能建多層和只能在樓面砌築的行業認知，為裝配式建築的發展開闢了新的技術路徑。

用更少的時間、人力和成本，消耗更少的資源和能源，建設更安全更健康舒適更耐久的建築是王鳳來的建造理念。他介紹，這棟宿舍樓達到75%節能標準後，通過全新的建築節能組合技術還可實現大幅節能。每個採暖季每平方米可以節省燃煤8千克，減排二氧化碳15.3千克。

王鳳來算了一筆賬：如果在全國城鎮三分之一即3億平方米的建築中推廣應用這一技術，全國每年僅建造階段就可以節省水泥約40萬噸、鋼材400萬噸，減排二氧化碳約1600萬噸，同時還可帶來近1000億元的附加經濟效益。

目前，產業團隊已經形成集綠色礦山、低碳固廢建材、生產預製、裝配化建造及工具裝備等於一體的集塊裝配式建築綠色低碳產業鏈，並建設了完備的產業鏈標準體系。

王鳳來説，現在的工廠預製牆已經可以實現自動化工業砌築機器人自主工作。這種機器人的砌築效率是人工的5倍，大大提高了生產效率和質量。

王鳳來團隊的先進技術先後獲得2009黑龍江省科技進步獎一等獎、2023年黑龍江省科學技術成果轉化一等獎和2023年中國房地產協會科學技術一等獎等榮譽。