摘要:建筑保温节能的范围也从建筑物的新建、改建、扩建,逐步推行到既有建筑的改造,从单一的居住建筑向公共建筑领域推进。建筑保温节能标准从节能30%到50%再到65%逐步提高。本文探讨了常用的外墙保温技术及节能材料选用,以供大家参考。
关键词:节能;外墙保温技术;建筑节能;节能材料
1. 建筑外墙保温节能技术
目前我国建筑围护结构节能技术应用最多的有三种形式:①外墙外保温;②外墙内保温;③夹心保温。通过优缺点列项进行对比分析后可发现,外墙外保温作法的优点最为显著,应成为我国墙体保温的主要形式以及节能建筑保温墙体的发展方向。
1.1 内保温技术及其特点
外墙内保温施工,是在外墙结构的内部加做保温层―――外墙的内侧使用苯板、保温砂浆等保温材料,从而使建筑达到保温节能作用的施工方法。该施工方法具有施工方便,对建筑外墙垂直度要求不高,施工进度快等优点。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。然而,外墙内保温所带来的质量问题也随之而来。外墙内保温的一个明显的缺陷就是:结构冷(热)桥的存在使局部温差过大导致产生结露现象。由于内保温保护的位置仅仅在建筑的内墙及梁内侧,内墙及板对应的外墙部分得不到保温材料的保护,因此,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,还会影响施工速度,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。内保温在技术上的不合理性,决定了其必然要被外保温所替代。
1.2 夹心保温技术
夹心墙体是集承重、保温、维护或装饰为一体的新型复合墙体。最常见的夹心墙体是混凝土夹心墙体,该墙体是将混凝土墙体做成夹层,把珍珠岩、木屑、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料等填入夹层中,形成保温层。混凝土夹心墙体由四部分组成:混凝土结构内墙、保温材料、混凝土装饰墙体、连接内外墙的低导热性连接件。根据工艺的不同混凝土夹心墙还可分为预制保温夹心墙和现浇保温夹心墙。这种墙体具有耐久、防火性能好的特点。但其抗震性能较差,施工难度较大,容易形成热桥。
1.3 外保温技术及其特点
外墙外保温,是将保温隔热体系置于外墙外侧,使建筑达到保温的施工方法。由于外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧,从而使主体结构所受温差作用大幅度下降,温度变形减小,对结构外墙起到保护作用并可有效阻断冷(热)桥,有利于结构寿命的延长。因此从有利于结构稳定性方面来说,外保温隔热具有明显的优势,在可选择的情况下应首选外保温隔热。然而,由于外保温隔热体系被置于外墙外侧,直接承受来自自然界的各种因素影响,因此对外墙外保温体系提出了更高的要求。就太阳辐射及环境温度变化对其影响来说,至于保温层之上的抗裂防护层只有3 mm~20 mm,且保温材料具有较大的热阻,因此在的热量相同的情况下,外保温抗裂保护层温度变化速度比无保温情况下主体外倾温度变化速度提高8~30倍。因此抗裂防护层的柔韧性和耐候性对外保温体系的抗裂性能起着关键的作用。
外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。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,适用于范围广,技术含量高;外保温包在主体结构的外侧,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。
1.4 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。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。
1.4.1 常用的外墙保温技术
(1)外挂式外保温
外挂式外保温复合墙体外挂的保温材料有聚苯乙烯泡沫板(简称聚苯板,包括EPS、XPS)、岩(矿)棉、玻璃棉、硬质聚氨酯泡沫塑料板、聚苯仿石装饰保温板等。EPS(发泡聚苯板)是以聚苯乙烯聚合物为原料,加入发泡剂制成的。XPS (挤塑聚苯板)是以聚苯乙烯树脂辅以聚合物在加热混合的同时,注入催化剂,而后挤塑形成连续性闭孔发泡的硬质泡沫塑料板;其特点是保温隔热性好,闭孔率可达到99%,抗渗性好,吸水率低,但价格较高。岩(矿)棉不易燃烧,价格较低,在满足保温隔热性能的同时还具有一定的隔声效果;但其质量优劣相差较大,保温性能好的密度低,耐久性较差,抗拉强度也低。玻璃棉基本性能与岩(矿)棉接近,手感较好,便于工人施工但价格相对岩(矿)棉略高。硬质聚氨酯泡沫塑料板具有优越的绝热性能,它的导热系数之低,是其他材料所无法与之相比的,同时其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水汽性能;由于不需要额外的绝缘防潮,简化了施工程序,但因其价格较高,而且易燃,它的使用受到了一定的限制。聚苯板因其优良的物理性能和廉价的成本,已经在全世界范围内的外墙保温外挂技术中广泛应用。这种外挂技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件将保温材料粘贴、固定在外墙上,然后抹抗裂砂浆,压入玻璃纤维网格布形成保护层,最后再做装饰面。
(2)采用钢丝网架聚苯板的外保温
这是近年发展的用于现浇混凝土多、高层住宅外墙的保温技术。此种技术外保温和外墙一次成活,拆模后与墙面合二为一。
(3)采用保温料浆用于外墙保温
由于保温料浆对基层墙平整度要求不高,易于在各种形状的基层墙上施工,且施工工艺简单,能利用回收废旧聚苯板作为轻骨料、节能利废。
1.4.2 常用的保温绝热材料
能满足上述性能要求而用于建筑外保温的节能材料主要有:聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS及XPS)、岩(矿)棉板、玻璃棉毡、超轻的聚苯颗粒保温料浆以及玻化微珠保温砂浆等。以上各种材料所具有一个共同的特点就是在材料内部都有大量的封闭孔,它们的表观密度都较小,这也是作为保温隔热材料所必备的。它们的性能对比见表1。
(1)岩(矿)棉和玻璃棉有时统称为矿物棉,它们都属于无机材料。岩棉不燃烧,价格较低,在满足保温隔热性能的同时还能够具有一定的隔声效果。但岩棉的质量优劣相差很大,保温性能好的密度低,其抗拉强度也低,耐久性比较差。玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处,但其手感好于岩棉,可改善工人的劳动条件。但它的价格较岩棉为高。
(2)聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主要原料,经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小,导热系数小,吸水率低,隔音性能好、机械强度高,而且尺寸精度高,结构均匀。因此在外墙保温中其占有率很高。硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常优越的绝热性能,它的导热系数之低(0•025 W / (m•K))是其他材料所无法与之相比的。同时其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水汽性能,由于不需要额外的绝缘防潮,简化了施工程序,降低工程造价。但因其价格较高、而且易燃,这就限制了它的使用。
(3)聚苯颗粒保温料浆是由聚苯颗粒和保温胶粉料分别按配比包装组成。保温胶粉料采用预混干拌技术在工厂将水泥与高分子材料、引气剂等各种添加剂混均后包装,使用时按配比加水在搅拌机中搅拌成浆体后再加入聚苯颗粒,充分搅拌后形成塑性良好的膏状体,将其抹于外墙干燥后便形成保温性能优良的隔热层。此种材料施工方便,保温性能良好。其中聚苯颗粒可以采用工业品,也可以采用废旧聚苯保温板经机械破碎后的颗粒,这对于防制白色污染、保护环境十分有益的。但此种保温材料吸水率较其他材料为高,使用时必须加做抗裂防水层。抗裂防水保护层材料由抗裂水泥砂浆复合玻纤网组成,可长期有效控制防护层裂缝的产生。聚苯颗粒为主要原料的保温隔热材料由胶粉料和胶粉聚苯颗粒做成,胶粉材料作为聚苯颗粒的粘结材料一般采用熟石灰粉―粉煤灰―硅粉―水泥为主要成分的无机胶凝体系,该类材料的导热系数一般为0.06 W / (m.K),与抗裂砂浆相比相差16倍。该种材料与挤密苯板和聚苯板相比,导热系数要小得多,因而能够缓解热量在抗裂层的积聚,使体系受温度骤然变化产生的热负荷和应力得到较快释放,提高抗裂成的耐久性。聚苯颗粒保温浆料外墙外保温体系是指由界面剂、复合聚苯颗粒保温浆料、耐碱玻纤网格布、抗裂砂浆等系统材料在现场成型的新型外墙保温技术,系统有效的解决了保温隔热、抗裂、抗风压、抗震、耐火、憎水、耐候、透气、施工适应性等问题,是综合技术优势最多的外墙外保温的做法之一。这种保温料浆外墙外保温方法可以减少劳动强度,提高工作效率,操作方法容易掌握。其施工程序简便,从施工工艺到竣工验收,工人稍加培训即可进行大面积作业,且施工质量容易控制。对于主体墙面的缺陷,可以直接用保温材料进行修补,避免了以往因抹灰过厚而脱落的现象。同时可以改善外墙龟裂和板块接茬裂缝等现象。在达到同样的外保温效果时,使用保温料浆成本较一般外墙保温低,有利于降低建筑成本。
(4)玻化微珠保温砂浆是一种干粉型无机高性能新型外墙保温材料,玻化微珠作为建筑保温材料可以弥补用聚苯颗粒和普通膨胀珍珠岩作轻质骨料的保温材料中诸多缺陷和不足,可以克服膨胀珍珠岩吸水性大、易粉化、在搅拌中体积收失率大、产品后期保温性能降低和易空鼓开裂等不足,同时又弥补了聚苯颗粒有机材料易燃、防火性能差、高温产生有害气体和耐老化性、耐候性差等缺陷。与普通混凝土相比,玻化微珠保温混凝土具有良好的保温性能。在浇筑混凝土形成建筑物围护墙体的同时,就完成了墙体保温工程的施工。经课题组对不同强度等级的混凝土中按不同的比例掺入玻化微珠及外加剂,对其导热系数及抗压强度的多次试验表明,随着玻化微珠在混凝土中掺量的增加,混凝土抗压强度下降的同时,其导热系数显著下降。当导热系数由普通混凝土导热系数1.7 W /m.K左右下降至1.1 W /m.K左右时,抗压强度值下降幅度为30% ~35%。当玻化微珠保温混凝土设计强度等级比一般情况下结构设计要求的强度等级提高2个强度等级时,保温性能满足设计要求的同时,其抗压强度也满足设计要求。玻化微珠保温砂浆及其相应体系的抗裂砂浆适应于多层及高层建筑的钢筋混凝土、加气混凝土、砌块、烧结砖和非烧结砖等围护墙内、外保温抹灰工程、以及地下室、车库、楼梯、走廊、消防通道等防火保温工程,也适用于各类旧建筑物的保温改造工程。
该系统主要优势:
1)施工方便,可直接在原始外墙上涂抹而无需找平层;
2)保温效果优于胶粉聚苯颗粒;
3)耐高温性能好,可耐≥1 300℃的高温;
4)在遇火患情况下不挥发有害物质;
5)极低的吸水率,保证了其优异的保温效果及抗老化性能;
6)能够快速硬化和干燥,提高了施工效率;
7)无毒、无味、环保。
3. 结语
因此,外墙是影响建筑节能的一个至关重要的因素。可以说,一个国家保温节能墙体的发展客观上反映了这个国家建筑节能的情况。随着我国国民经济的发展,新型保温节能墙体材料在我国建筑业将有一个广阔的发展前景。
参考文献:
[1]JGJ134-2001,夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[S].
[2]JDJ75-2003,夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准[S].
[3]GB50411-2007,建筑节能施工质量验收规范[S].
