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绿色保温革命:建筑墙体改革与节能技术

 核心提示:持续发展的重要组成部分。国家建设部在1995年颁布了《城市建筑节能实施细则》等文件,把《民用建筑节能设计标准〈采暖居住建筑部分〉》JGJ26-95列为强制性标准,同时建设部又于2000年10月1日发布了第76号令《民用建筑节能管理规定》,对不符合节能标准的项目,不得批准建设。

  持续发展的重要组成部分。国家建设部在1995年颁布了《城市建筑节能实施细则》等文件,把《民用建筑节能设计标准〈采暖居住建筑部分〉》JGJ26-95列为强制性标准,同时建设部又于2000年10月1日发布了第76号令《民用建筑节能管理规定》,对不符合节能标准的项目,不得批准建设。

  在这样一系列的节能政策、法规、标准和强制性条文的指导下,我国住宅建设的节能工作不断深入,节能标准不断提高,引进开发了许多新型的节能技术和材料,在住宅建筑中大力推广使用。但我国目前的建筑节能水平,还远低于发达国家,我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3倍~5倍。北方寒冷地区的建筑采暖能耗已占当地全社会能耗的20%以上,且绝大部分都是采用火力发电和燃煤锅炉,同时给环境带来严重的污染。所以建筑节能还是本世纪我国建筑业的一个重要的课题。

  在建筑中,外围护结构的热损耗较大,外围护结构中墙体又占了很大份额。所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节,发展外墙保温技术及节能材料则是建筑节能的主要实现方式。

  一、外墙保温技术分类

  目前,建筑外墙保温技术已被广泛应用,外墙保温技术按保温层所在的位置分为外墙内保温、外墙夹心保温和外墙外保温三大类。

  外墙内保温

  外墙内保温施工,是在外墙结构的内部加做保温层。内保温施工速度快,操作方便灵活,可以保证施工进度。且应用时间较长,技术成熟,施工技术及检验标准是比较完善的。在2001年外墙保温施工中约有90%以上的工程应用内保温技术。当然,内保温也是有其缺点的,内保温会多占用使用面积,“热桥”问题不易解决,容易引起开裂,影响居民的二次装修,且内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。

  1.目前常用的内保温做法主要有三种: 内贴预制保温板,包括增强水泥类、增强石膏类、聚合物砂浆类板材。板的规格分条板和小板,条板宽度一般为600mm,长度为一个层高;小板一般为600mm×900mm。 内贴增强粉刷石膏聚苯板,即在墙上粘贴聚苯板,用粉刷石膏做面层,面层厚度8~10mm,用玻纤网格布增强。

  内抹胶粉聚苯颗粒保温材料,即在基层墙体上经界面处理后直接抹聚苯颗粒保温材料,再做抗裂砂浆面层,用玻纤网格布增强。其它常用的保温材料有复合硅酸盐保温砂浆、海泡石保温砂浆、珍珠岩保温砂浆以及稀士复合保温砂浆等。

  2.内保温技术

  被大面积推广的内保温技术有:增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布的做法。

  外墙夹心保温

  近年来,外墙夹心保温技术在黑龙江、内蒙古、甘肃北部等严寒地区得到一定程度的应用,但非严寒地区此类墙体与传统墙体偏厚,且内外侧墙片之间需有连接件连接,构造较传统墙体复杂,抗震性能差,建筑中圈梁和构造柱的设置尚有热桥存在,保温材料的性能仍然得不到充分利用。

  外墙外保温

  外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。国家不仅对外墙外保温的技术施工工艺材料进行完善,同时在法律层面上制定相关规定予以辅佐。外保温与内保温相比,技术合理,有其明显的优越性,使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料,外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的结构工程,也适用于旧楼改造,适用范围广,技术含量高;外墙外保温,其结构做在主体结构的外侧,能够保护主体结构,延长建筑物的寿命;有效减少了建筑结构的热桥,增加建筑的有效空间;同时消除了冷凝,提高了居住的舒适度。

  具体技术分析如下:

  1.适用范围广。外保温不仅适用于北方需冬季采暖的建筑,也适用于南方需夏季隔热的空调建筑。即适用于砖混结构建筑砌体外墙的保温,也适用于剪力墙结构砼外墙的保温。既适用于新建建筑,也适用于既有建筑的节能改造。

  2.基本消除了“热桥”的影响 。“热桥”是指在内外墙交界处、构造柱、框架梁、门窗等部位形成散热的主要渠道。对于内保温而言,主墙体越薄,保温层越厚,“热桥”的问题就越趋于严重。而采用外保温,其不仅可防止“热桥”部位产生潮湿、结露等现象,而且由于外保温要比内保温的热损失减少约20 %,这就消除了“热桥”造成的热损失,从而降低了热能的支出费用。

  3.保护主体结构。 置于建筑物外侧的保温层,大大减少了自然界温度、湿度、紫外线等对主体结构的影响。特别是由于温度对结构的影响,建筑物外围的热胀冷缩可能引起建筑物部分非结构构件的开裂,外墙采用外保温技术可以降低温度在结构内部产生的应力。

  4.改善墙体热工性能。采用外保温时,由于蒸汽渗透性高的主体结构材料处于保温层内侧,只要保温材料选材适当,在墙体内部一般不会发生冷凝现象,有利于提高墙体的防水和气密性。同时,外保温由于蓄热能力较大的结构层在墙体内侧,当结构层的整个墙身温度提高时,可进一步降低外保温的含温量,进而改善墙体的保温性能;当室内受到不稳定热作用时,室内的空气温度上升或下降,墙体结构层能够吸引或释放热量,有利于提高室温的稳定性。

  5.便于对建筑物进行装修改造。在室内装修中,内保温层容易遭到破坏,而采用外保温,可同时将其与室内工程平行作业,有利于加快施工进度。在对旧建筑物进行节能改造时,采用外保温技术,不仅可以避免搬动家具、施工扰民、甚至临时搬迁等诸多麻烦发生;当外保温外墙必须进行装修或抗震加固时,加做外保温是最经济、最有利的方法。

  6.降低建筑造价,增加房屋的使用面积。由于外保温技术的保温材料是贴在墙体的外侧,其保温、隔热效果明显优于内保温,有利于减薄主体结构的墙体,从而增加了房屋的使用面积。同时墙体的减轻,又可以减少建筑梁、柱的直径和钢筋数量,从而使得房屋使用面积的造价得到降低。

  7.耐久性问题。一般来说,外墙外保温工程的使用年限不应少于25年,大量工程实践证实,使用年限在25年以上的,就得要求外墙外保温工程无论是处于高温还是低温状况,都不应引起墙体表面的任何破坏现象出现。由于室内水蒸汽可通过墙体向外渗透,逐步进入外墙内部,有可能造成保温层内部结露,导致外保温体系的各种组成材料化学与物理的稳定性破坏。保温材料、粘结剂、固定件、加强面层、隔气材料、密封膏等等,所有这些组成材料要考虑它们的抗渗性以及保温隔热体系的透气性,避免此等原因而导致的面层掉落,实际施工时要选择耐腐蚀的或处理成耐腐蚀的。

  外墙外保温体系材料的选择

  1.保温材料的选择

  在现阶段施工的建筑中,外墙外保温材料的使用以挤塑板、聚苯板为主。挤塑板具有密度大,导热系数小等优点,它的导热系数为0.029W,是抗裂砂浆)的32倍。聚苯板的导热系数为0.042W,是抗裂砂浆的22倍。因此挤塑板与聚苯板相比,抗裂能力弱于聚苯板。

  2.增强网的选择

  玻纤网格布作为抗裂保护层的关键增强材料在外墙外保温技术中得到广泛的应用。一方面它能有效的增加保护层的拉伸强度;另一方面有效分散应力,将原本可以产生的裂缝分散成许多较细裂缝,从而形成抗裂作用。再则由于保温层的外保护开裂砂浆为碱性,而玻纤网格布的长期耐碱性能就决定了其在对抗裂缝中的广泛应用。

  3.外保护层材料的选择

  由于水泥砂浆的强度高、收缩大、柔韧性变形不够,直接作用在保温层外面,耐候性差,而引起开裂。为解决这一问题。必须采用专用的抗裂砂浆并辅以合理的增强网,并在砂浆中加入适量的纤维。

  抗裂砂浆的压折比小于3.如外饰面为面砖。在水泥抗裂砂浆中也可以加入钢丝网片光。钢丝网片孔距不宜过小。也不宜过到。面砖的短边应至少覆盖在两个以上网孔上,钢丝网应采用防腐好的热镀锌钢丝网。

  4.无空腔构造提高体系的稳定性

  在采用聚苯板作外保温的设计中。 保温层主要承受的是重力和风压,由于聚苯板强度的限制,使保温层开裂,甚至脱落。为了提高保温板的强度,应尽可能提高粘结面积,采用无空腔,以满足抗风压破坏的要求。

  外墙外保温设计应注意的问题

  1.外保温的安全性

  保温层与结构层、保温层与保护层以及保护层与饰面层应有良好的粘结性能和安全的构造措施。

  风荷载对外保温的影响。外保温由于受风荷载的作用特别是高层建筑,建筑外墙承受风荷载较大,墙体部分会产生很大负风压(吸力),再加上外保温材料自重作用,容易产生脱落。在设计时,应尽可能提高粘结面积,采用无空腔,减少空腔,并在此基础上做好补充的机械固定防护措施,以提高建筑的抗风压性能。

  外保温材料大多数为有机材料,而基层材料通常为各种砖、砌块或混凝土属无机材料,两者自身材性不相容,黏结性不好容易产生脱落。在设计时保温层与基层之间的粘结必须有一定的强度,目前工程上常用专用粘结胶粘结或锚钉机械固定两种连接方式,为确保外保温系统粘结可靠、牢固。

  外保温的保温层多为轻质多孔材料,剪力强度较低,所以高层建筑外保温系统中饰面层不宜采用面砖。如粘贴面砖,其高度最好不要超过24 m,且必须有可靠的固定措施,以防止面砖脱落伤人。

  2.外保温的防裂性

  外保温应防止和消除保护层与饰面层出现裂缝,采取减少保温层及其保护层应力集中和收缩变形的措施。外保温由于保温材料、砂浆、砖墙或混凝土的材性不同,导致材料的温变性能差异,在外界温差的作用下,材料产生的温度应力的大小不同,材料产生的温度应变不相等,不同材料层之间产生温度应变而发生开裂,导致渗水,使保温材料的保温隔热性能大大降低,时间长了便失去了保温性能。因此在设计上,通常采用抗裂砂浆和在两种材料之间铺设玻纤网格布等增强筋的做法,提高外保温系统的抗温变性能。且根据《外墙保温应用技术规程》(JGJ144-2005)第4.0.10条规定:“玻纤网格布的拉伸断裂强力不得小于750 N / 50 mm,耐碱拉伸断裂强力保留率均不得小于50 %。”

  二、外墙保温节能材料

  节能材料属于保温绝热材料。绝热材料是指用于建筑围护或者热工设备、阻抗热 流传递的材料或者材料复合体,既包括保温材料,也包括保冷材料。绝热材料的意义,一方面是为了满足建筑空间或热工设备的热环境,另一方面是为了节约能源。随着世界范围内能源的日趋紧张,绝热材料在节能方面的意义日显突出。仅就一般的居民采暖的空调而言,通过使用绝热围护材料,可在现有的基础上节能50% ~80%。据日本的节能实践证明,每使用1吨绝热材料,可节约标准煤3吨/年,其节能效益是材料生产成本的10倍。因此,有些国家将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的第五大“能源”。

  外墙保温主要是靠保温绝热材料作为建筑围护,开发和应用高效的保温绝热材料是保证建筑节能的有效措施。目前世界各发达国家,均对绝热材料的生产和应用十分重视,之所以建筑节能工作做得好,与他们重视和发展保温材料是分不开的。

  发展新型节能材料的战略意义

  随着城市现代化建设的发展和人民生活水平的日益提高,降低建筑物使用能耗,提高能源利用效率,提高居住环境的舒适性,推进建筑节能工作的发展,已越来越被政府和社会各界所重视。节能新型建材是建筑节能的重要物质基础,在建筑中合理采用各种节能新型建材,一方面可提高建筑物的隔热保温效果,降低采暖空调能源损耗;另一方面又可以极大改善建筑使用者的生活、工作环境。因此,大力开发和利用各种高品质的节能新型建材,不仅具有重要的社会意义,更是节约能源、保护生态环境的迫切要求。 我国节能新型建材如何在原有基础上更好、更快地发展,在品种、质量、规格、系列等方面能适应我国建筑节能的发展需要,是我国建材行业所面临的光荣而艰巨的任务。伴随着可持续发展思想在国际社会的认同,绿色节能建材理念在我国也逐渐受到了重视。近年来,在科技部等支持下,针对我国具体情况,对绿色节能建材标准和评估体系进行了研究,系统地提出了绿色节能建材所涉及的内容和重点,建立了科学的绿色节能建材评估体系,形成了绿色节能建材定量化评价指标体系,提出了全过程控制的观点和与之相应的评估方法和实施指南。 

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