生態(tài)型保溫節(jié)能墻體的研究

申請(qǐng)免費(fèi)試用、咨詢電話：400-8352-114

     摘要：分析我國(guó)目前墻體保溫材料的發(fā)展現(xiàn)狀，分析對(duì)墻體不同的保溫處理，得到不同的節(jié)能效果，從建筑節(jié)能的角度提出了發(fā)展節(jié)能型墻體的必要性，同時(shí)參照國(guó)內(nèi)外的成熟經(jīng)驗(yàn)，分析墻體保溫墻體形式。
     1 引言
     建筑節(jié)能是建筑技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向，我國(guó)建筑能耗約占全國(guó)總能耗的25％，且由于近年來(lái)住宅建筑迅速增多，年增長(zhǎng)率高達(dá)15％。隨著生活水平的提高，建筑能耗，特別是采暖空調(diào)能耗，呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。我國(guó)建筑單位面積能耗仍是氣候相近的發(fā)達(dá)國(guó)家的3倍5倍。北方寒冷地區(qū)的建筑采暖能耗已占當(dāng)?shù)貕旧鐣?huì)能耗的20％以上，且絕大部分都是采用火力發(fā)電和燃煤鍋爐，同時(shí)給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染，所以建筑節(jié)能是我國(guó)建筑業(yè)的一個(gè)重要的課題。因此，在世界范圍內(nèi)能源問(wèn)題日益迫切、建筑能耗不斷增長(zhǎng)的今天，討論建筑節(jié)能問(wèn)題意義十分重大。從建筑現(xiàn)場(chǎng)施工的角度看，影響較為明顯的是墻體、屋面隔熱保溫技術(shù)及產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，研究真正適合本地區(qū)的墻體保溫系統(tǒng)，從而做到建筑節(jié)能與建筑安壘的和諧統(tǒng)一。
     2 墻體保溫的常用技術(shù)
     建筑物的保溫節(jié)能分為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能（外墻、外窗、屋頂、戶門(mén)等建材的節(jié)能）和用能設(shè)施的節(jié)能（空調(diào)、通風(fēng)等設(shè)備的節(jié)能）兩大類。對(duì)于這些用能設(shè)備，一般在購(gòu)買時(shí)，人們會(huì)考慮它們的能耗量，而圍護(hù)結(jié)構(gòu)卻往往很少會(huì)去關(guān)注，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能中，外墻體的保溫節(jié)能是建筑節(jié)能的重點(diǎn)建筑物的外墻保溫就像建筑物的外衣，既要能防止外部陽(yáng)光的輻射、冷空氣的入侵，又要能保持室內(nèi)熱能的散發(fā)，墻體保溫技術(shù)重點(diǎn)是外墻保溫。外墻保溫可分為外墻內(nèi)保溫、外墻自保溫、外墻外保溫和外墻夾心保溫。
     2.1　外墻內(nèi)保溫
     外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)即保溫材料置于外墻內(nèi)側(cè)，一般采用聚合物保溫砂漿、石膏保溫砂漿等，這個(gè)技術(shù)相對(duì)比較成熟。外墻內(nèi)保溫是在外墻內(nèi)表面進(jìn)行保溫隔熱施工，最初的保溫隔熱施工大部分都是內(nèi)保溫施工。由于它具有施工簡(jiǎn)便，易于操作，受氣候影響小，尤其是外墻面的自由度大，因此受到業(yè)主的歡迎，到目前為止較為常用。外墻內(nèi)保溫的保溫層構(gòu)造位置使得建筑物外墻與內(nèi)墻分別處于兩個(gè)不同的溫度環(huán)境。
一般來(lái)說(shuō)，環(huán)境溫度每變化10℃會(huì)引起墻體萬(wàn)分之一的混凝土材料漲縮，加之內(nèi)保溫層厚較大，這樣使得這類建筑容易產(chǎn)生飾面層裂縫、占用室內(nèi)的使用空間、墻體冷熱橋的問(wèn)題不易解決等問(wèn)題出現(xiàn)。因此單純的外墻內(nèi)保溫對(duì)建筑物本身的使用壽命并不利，但對(duì)外墻飾面自由選擇較為有利，能滿足一般性的建筑節(jié)能要求。
     該種施工方法的優(yōu)點(diǎn)在于：①對(duì)面層無(wú)耐候要求。由于在室內(nèi)施工，不考慮大氣和雨水的侵蝕；②施工便利。施工不受氣候的影響，也不需要做防護(hù)措施；③造價(jià)較低：充分利用工業(yè)廢物，不需要很多工具。
     雖然外墻內(nèi)保溫技術(shù)運(yùn)用廣泛也較成熟，但外墻內(nèi)保溫的保溫層構(gòu)造位置使得建筑物外墻與內(nèi)墻分別處于兩個(gè)不同的溫度環(huán)境。內(nèi)墻及樓板處于室內(nèi)的溫度環(huán)境，如長(zhǎng)年使住宅溫度夏季控制26～28℃。冬季控制8～16℃，則其年溫差的變化在10℃左右，而圍護(hù)外墻處于室外的溫度環(huán)境，其年溫差的變化在50℃左右。一般來(lái)說(shuō)，環(huán)境溫度每變化10℃會(huì)引起墻體萬(wàn)分之一的混凝土材料漲縮，加之內(nèi)保溫層厚較大，這樣使得這類建筑容易產(chǎn)生飾面層裂縫且占用室內(nèi)的使用空間，墻體冷熱橋的問(wèn)題不易解決。因此單純的外墻內(nèi)保溫對(duì)建筑物本身的使用壽命并不利，但對(duì)外墻飾面自由選擇較為有利，能滿足一般性的建筑節(jié)能要求。
     該種施工方法的缺點(diǎn)為：①不能徹底消除熱橋，從而削弱了墻體絕熱性，使得絕熱效率僅為30％-40％；另外，由于熱橋的影響，在內(nèi)表面易產(chǎn)生結(jié)露。②若面層接縫不嚴(yán)而空氣滲漏，易在絕熱層上結(jié)露。③減少有效使用面積。④室溫波動(dòng)較大，對(duì)墻體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞作用。由于“內(nèi)保溫技術(shù)綜合征”的影響，內(nèi)保溫做法將會(huì)縮短建筑壽命。
     2.2　外墻外保溫
     外墻外保溫系統(tǒng)即保溫材料處于外墻的外側(cè)，由于其具有優(yōu)良的保溫節(jié)能效果，并可以消除結(jié)構(gòu)性冷熱橋，保護(hù)了主體結(jié)構(gòu)，且不占室內(nèi)使用空間，因而具備了綜合經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)并被建設(shè)部廣泛推廣。從理論上分析外墻外保溫非常合理，但在施工的可操作性及產(chǎn)品的耐候性和安全性等方面尚存在一些問(wèn)題，有待于進(jìn)一步完善解決。
外墻外保溫相對(duì)于內(nèi)保溫而言，技術(shù)工藝要求較高，成本也較高，但其保溫效果及室內(nèi)空間處理較內(nèi)保溫好，故其應(yīng)用也較為普通。
外保溫技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)：①提高外墻總體的保溫性能，從而減少熱損失；②在達(dá)到相同保溫效果的條件下，可以減少保溫層厚度，例如，經(jīng)過(guò)測(cè)試用聚苯板外保溫，保溫層60mm厚，而內(nèi)保溫層卻要120mm厚；③可以節(jié)省使用面積；④室內(nèi)熱舒適度較好，不會(huì)對(duì)墻體承重結(jié)構(gòu)造成危害，對(duì)主體結(jié)構(gòu)具有良好的保護(hù)作用；⑤既適用于新建房屋，也適用于舊房改造，施工中不影響正常使用，用于舊房改造時(shí)，對(duì)住戶干擾少；⑥現(xiàn)場(chǎng)均采用預(yù)拌砂漿，施工按比例混合加水即可，解決了傳統(tǒng)砂漿現(xiàn)場(chǎng)稱量、拌制所產(chǎn)生的配料不準(zhǔn)確的問(wèn)題。
墻體結(jié)構(gòu)的保溫效果，一是看保溫材料本身的性能，二是看它和其它材料組合在一起，總體性能如何。巖棉、礦棉、玻璃棉、阻燃型發(fā)泡聚苯乙烯和聚氨酯等應(yīng)用較多，并在組成各種復(fù)合墻體時(shí)，可根據(jù)不同的要求加以選擇和搭配。
外墻外保溫的缺點(diǎn)：①冬季、雨季施工受到一定限制；⑦施工要求較高?？沽褜邮┕r(shí)，對(duì)耐堿網(wǎng)格布的搭接處理要嚴(yán)格，不然易發(fā)生開(kāi)裂。
對(duì)EPS板或XPS板施工時(shí)，要注意板縫的處理，不然易導(dǎo)致整個(gè)墻體的開(kāi)裂；施工需要一定的安全措施。
外墻外保溫比較來(lái)說(shuō)的保溫性能、抗裂性能等均比外墻內(nèi)保溫要好，但是，外保溫材料用于外墻外側(cè)，直接承受來(lái)自自然界的各種因素的影響。保溫層里的主體結(jié)構(gòu)冬季溫度提高，濕度降低，夏季溫度穩(wěn)定，有效的阻斷冷（熱）橋，墻體熱應(yīng)力減少，主體墻產(chǎn)生裂縫、變形、破損的危險(xiǎn)大大減少，建筑壽命得以延長(zhǎng)。但保溫材料一旦開(kāi)裂，非但起不到保溫作用，還會(huì)對(duì)墻體起到破壞作用。因?yàn)橐坏┯晁蛩魵膺M(jìn)入已開(kāi)裂的保溫層內(nèi)。不會(huì)很快的蒸發(fā)掉，墻體長(zhǎng)期在水中，加速了墻體的老化。水分的作用還會(huì)引起內(nèi)墻體發(fā)霉、長(zhǎng)毛等現(xiàn)象。
     2.3　外墻自保溫
     外墻自保溫系統(tǒng)是墻體自身的材料具有節(jié)能阻熱的功能，當(dāng)前使用較多的加氣混凝土砌塊，尤其是砂加氣混凝土砌塊，這些砌塊里面有許多封閉小孔，保溫性能良好，其中較為典型的是伊通自保溫系統(tǒng)。它利用伊通塊或伊通板直接作為建筑物的外墻、內(nèi)墻、屋面，從而達(dá)到保溫節(jié)能效果。其優(yōu)點(diǎn)是將圍護(hù)和保溫合二為一，無(wú)需另外附加保溫隔熱材料，在滿足建筑要求的同時(shí)又滿足保溫節(jié)能要求。
盡管外墻自保溫優(yōu)勢(shì)明顯，但推廣難度仍然不少。首先是由于自保溫材料強(qiáng)度比較低，抗裂性不很理想，時(shí)間長(zhǎng)容易產(chǎn)生墻體開(kāi)裂現(xiàn)象。即使用在一般框架結(jié)構(gòu)的建筑上，由于框架的變形性能大，而填充墻變形性能差，兩者的控制變形難以取得一致，若增設(shè)過(guò)多的構(gòu)造柱和水平抗裂帶會(huì)增加冷熱橋處理的難度。而且，對(duì)于大量高層建筑隨著短肢剪力墻的大量使用，填充墻所占比例不高，使得外墻自保溫系統(tǒng)受到限制。
外墻自保溫主要依靠具有隔熱保溫性能的墻體材料，利用這些材料自身的性能，主要有加氣混凝土砌塊等。這些材料有一定的保溫性能，但相比保溫砂漿、聚苯板等材料來(lái)說(shuō)還相差較大。例如同樣為加氣混凝土砌塊外墻，要達(dá)到外墻傳熱系數(shù)0.6，如果采用聚苯板外墻外保溫，外墻總厚度為270mm（外墻內(nèi)抹灰20mm，加氣混凝土砌塊200ram，空氣層10mm，聚苯板30mm，外墻飾面1 0mm）；如果采用加氣混凝土砌塊自保溫則需要440ram.通過(guò)對(duì)比可看出外墻自保溫加大了外墻厚度，使用面積減小，因此，在實(shí)際工程中外墻自保溫采用較少。
     2.4　外墻夾芯保溫
     該技術(shù)是在混凝土框剪體系中將聚苯板內(nèi)置于建筑模板，即在將澆注的墻體外側(cè)，然后澆注混凝土，混凝土與聚苯板一次澆注成型為復(fù)合墻體。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是很明顯的。由于外墻主體與保溫層一次成活，工效提高、工期大大縮短，且施工人員的安壘性得到了保證。而且在冬季施工時(shí)，聚苯板起保溫的作用，可減少外圍圍護(hù)保溫措施。但在澆注混凝土?xí)r要注意均勻，連續(xù)澆注，否則由于混凝土側(cè)壓力的影響會(huì)造成聚苯板在拆模后出現(xiàn)變形或錯(cuò)茬，影響后序施工。
     其中內(nèi)置的聚苯板可以是雙面鋼絲網(wǎng)的，也可以是單面鋼絲網(wǎng)的。雙面鋼絲網(wǎng)聚苯板與混凝土的連接，主要是依靠?jī)?nèi)側(cè)鋼絲網(wǎng)架與墻體外側(cè)配筋相綁扎及混凝土與聚苯板的粘接力，其結(jié)合性能良好，具有較高的安全度；單面鋼絲網(wǎng)聚苯板與混凝土的連接，主要依靠混凝土與聚苯板的粘接力以及斜插鋼筋、型鋼等與混凝土墻-體的錨固力，結(jié)合性能也較好。與雙鋼絲網(wǎng)相比較，單面鋼絲網(wǎng)技術(shù)因取消了內(nèi)側(cè)鋼絲網(wǎng)和安裝保溫板前的板外側(cè)抹灰，節(jié)省了工時(shí)和材料，其造價(jià)可降低10％左右。但這兩種做法都采用了鋼絲網(wǎng)架，造價(jià)較高，且鋼材是熱的良導(dǎo)體，直接傳熱，會(huì)降低墻體的保溫效果。
    外墻夾芯保溫的優(yōu)點(diǎn)：①可代替加氣混凝土砌塊作為填充結(jié)構(gòu)，解決加氣混凝土砌塊在施工中存在著抹灰易空鼓、起殼和裂縫等質(zhì)量問(wèn)題；②絕熱性能優(yōu)于內(nèi)保溫技術(shù)，其絕熱效率能達(dá)到50％～75％；③現(xiàn)場(chǎng)施工或預(yù)制，夾芯部分厚度可調(diào)，施工便利；④造價(jià)較低。
外墻夾芯保溫缺點(diǎn)：①由于熱橋的影響，削弱墻體絕熱性能，聯(lián)合鋼筋和墻體的梁柱仍是熱橋，⑦墻體較厚，減少有效使用面積；③由于結(jié)構(gòu)兩端的溫度波動(dòng)較大，易對(duì)墻體結(jié)構(gòu)造成破壞。
    3 外墻保溫材料行業(yè)發(fā)展前景
    建設(shè)部早在2005年就提出：到2010年，全國(guó)城鎮(zhèn)建筑總能耗實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能50％；既有建筑節(jié)能改造逐步開(kāi)展，大城市完成改造面積25％，中等城市達(dá)到15％，小城市達(dá)到10％；到2020年，北方和沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和特大城市實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能65％的目標(biāo)，絕大部分既有建筑完成節(jié)能改造。這就是說(shuō)今后國(guó)內(nèi)建筑中，外墻保溫材料的市場(chǎng)前景十分看好。
     應(yīng)以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，不斷提高外墻保溫技術(shù)的設(shè)計(jì)和科研能力?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是，在采取行政和技術(shù)立法的方式不斷推進(jìn)中國(guó)的建筑節(jié)能進(jìn)程之時(shí)，對(duì)建筑節(jié)能的技術(shù)、產(chǎn)品的需求將會(huì)急劇增長(zhǎng)。但目前的技術(shù)儲(chǔ)備卻完全不能適應(yīng)這種形勢(shì)，這種情況可視作是一種挑戰(zhàn)，更可視為一種難得的機(jī)遇。為此，應(yīng)以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，建立以企業(yè)為主體的創(chuàng)新體系，提高外墻外保溫技術(shù)的設(shè)計(jì)和科研能力，促進(jìn)外墻外保溫產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和企業(yè)技術(shù)升級(jí)。
    墻體節(jié)能保溫技術(shù)的發(fā)展對(duì)建筑技能至關(guān)重要，其核心問(wèn)題往往是保溫材料的選用和保溫體系的開(kāi)發(fā)。由于我國(guó)建筑節(jié)能尚處于起步階段，外墻外保溫技術(shù)與產(chǎn)品方面，亟待進(jìn)一步加強(qiáng)研究，開(kāi)發(fā)符合國(guó)內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、符合中國(guó)國(guó)情的外墻外保溫成套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)外墻外保溫技術(shù)的高性能化及產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；?。既要在建筑節(jié)能水平上趕超世界先進(jìn)國(guó)家，又要適應(yīng)中國(guó)特色的建筑市場(chǎng)，這就要求一大批設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工單位專心進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用，做到政府搭臺(tái)，企業(yè)唱戲。
   保溫節(jié)能建材的運(yùn)用從表面上看，要比普通建材貴一些，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看它是非常經(jīng)濟(jì)合算的，按現(xiàn)有的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)（包括墻體、地面，屋面、外窗等）采取節(jié)能措施后可節(jié)能2.5％，其成本只是每平方米增加100～150元，節(jié)能效益在5～8年左右可收回。從目前市場(chǎng)運(yùn)行來(lái)看，為迎合市場(chǎng)需求，一些不成熟的建筑節(jié)能技術(shù)匆忙上市，一些開(kāi)發(fā)商為片面追求眼前利益，使用不成熟建筑節(jié)能材料，造成了大量的建筑垃圾或垃圾建筑。
   建筑形式是外在美的體現(xiàn)，建筑是否節(jié)能、環(huán)保，則是建筑內(nèi)在美的體現(xiàn)。只有做到了內(nèi)在美與外在美、形式美與內(nèi)容美的統(tǒng)一，才是一個(gè)符合科學(xué)發(fā)展觀要求、反映人類文明進(jìn)步水平的優(yōu)秀建筑作品，這也是當(dāng)代建筑師應(yīng)當(dāng)追求的目標(biāo)。