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绝热材料在夏热冬冷地区住宅建筑节能中的应用

2017-10-26 02:25:52中国破碎机网

  能源技术绝热材料在夏热冬冷地区住宅建筑节能中的应用彭昊,于航(同济大学暖通空调及燃气研究所,上海,200092)在结合相关的节能规范和绝热材料的调查基础上,分析了我国建筑行业中绝热材料的应用现状,特是在住宅建筑外墙外保温和内保温中的应用,并提出了几点建议。

  建筑节能包括改善围护结构保温隔热性能以及加我国正处于建筑业发展的快速发展时期。统计显示:全国城镇新建住宅面积2002年为598亿m2,2003年城镇竣工住宅面积约6亿m2,2004年新建住宅面积增至7亿m2,这比所有发达国家一年建成的房屋建筑面积的总和还要多。根据世界银行的预测,我国的住宅面积今后还会以每年竣工16-19亿m2的速度增长。与此同时,建筑能耗占全国总能耗的比例也从27 6%快速上升到33%以上。现在我国每年建筑能耗约为2 5亿t标煤,每1m2建筑面积的能耗为美国的4 -倍。在建筑节能技术中绝热材料的应用是重要组成部分,中国节能技术政策大纲对此都有明确要求"积极开发、利用发泡聚苯乙烯、岩棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩及各种高效保温材料". 1建筑绝热材料的应用现状强供热采暖和空调制冷系统设计和运行管理、提高用能设备的整体效率这两个主要途径。根据欧美发达国家的经验,在住宅保温上每用It岩(矿)棉制品,每年可以节约的能源相当于It石油或2 5-37t标煤。夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准指出节能标准所要求的建筑节能50%中,25%需要通过改善围护结构热工性能来实现。

  衡量建筑围护结构保温隔热性能的主要指标就是围护结构传热系数,我国现行标准指标较国外发达国家还有一走差距,如表1.在建筑的保温与隔热工程中,根据应用部位的不同,常用的绝热材料包括有岩矿棉制品、玻璃棉制品、膨胀珍珠岩制品、膨胀蛭石制品、泡沫玻璃、硅酸钙绝热制品、硅酸盐复合浆料、聚苯乙烯泡沫板(含EPS和XPS)、硬质聚氨酯泡沫塑料复合绝热制品(如金属面夹芯板、钢丝网架夹芯板、各种三明治板及现场复合的各表1国内外建筑围护结构的极限传热系数/Wm  类复合结构)等。现以住宅建筑为例,介绍绝热材料在建筑围护结构的外墙、屋顶、门窗3个部位的应用。

  1.1外墙外墙外保温可以避免热桥、节约室内居住面积,而且比较内保温节能30%,采用外墙外保温隔热技术使建筑节能率一般可以达到45% 45%.因此墙体外保温得到国家的重点推广。我国最常见的几种墙体外保温系统的基本构造和特点如表2.不同的外墙外保温系统的保温层厚度由所处的地域气候、基层墙体类型、外窗的传热系数以及建筑的体型系数决走。以上海为例,表3列出了几种外墙外保温保温层最小应用厚度。

  目前,胶粉聚苯颗粒保温浆料的应用较为广泛,但很难达到节能50%的要求。采用聚苯板的外墙外保温体系则可以稳走达到节能50%的效果;尤其是EPS外墙外保温系统已经过了欧美国家30多年的实践应用的检验,也是我国目前唯一已制走专项标准的外墙外保温体系(膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统G149-2003)。目前,一些地方已出台了外墙外保温施工技术规程,如北京市外墙外保温施工技术规程(聚苯板玻纤网格布聚合物砂浆做法)DBL/T01-38-2002,北京市外墙内保温施工技术规程(胶粉聚苯颗粒保温浆料玻纤网格布抗裂砂浆做法)DBL/TO1-60-2002等,这些标准都对整个系统、粘结剂、保温材料、抹面胶浆和耐碱网布的性能提出了明确要求,规范了外墙外保温体系的应用施工,无疑也将加快外墙外保温体系的推广及应用。

  内保温外墙内保温墙体的施工技术相对简单,我国已建造的8000万m2节能住宅中90%左右采用内保温。但实际使用中暴露出了内保温的诸多弊端:①难以消除"冷热桥";②占用建筑使用面积;③影响室内空气品质;④内保温块材易发生裂缝;减少建筑使用寿命。

  内保温所采用的保温方式主要为保温砂浆、保温表2外墙外保温系统的基本构造和特点外保温系统基本构造(从左至右符合由里至外的顺序)特点粘结层保温层保护层饰面层聚苯板薄抹灰系统粘结剂(聚合物水泥砂浆),必要时辅助机械锚固聚苯乙稀泡沫塑料板聚合物抹面砂浆+耐碱型玻璃纤维网格布+聚合物抹面砂浆弹性防水涂料(必要时以饰面砖代替)成本较低,保温性能较佳,EPS板适用面广;施工较复杂,系统内部易有空腔胶粉聚苯颗粒保温浆料系统界面砂浆胶粉聚苯颗粒保温浆料(高度< 30m时,按一般做法;高度>3m时,按加强做法)聚合物改性水泥抗裂砂浆+耐碱玻纤网格布+高分子乳液防水弹性底层涂料柔性耐水腻子成本低廉,保温、耐火、耐水、耐冻融、抗裂性好;保温层较厚,施工较复杂聚氨酯外墙保温板系统专用粘接剂聚氨酯外墙保温板嵌缝批平刮膏+面层涂料保温性能好;施工相对较复杂,造价贵聚氨酯喷涂外墙保温系统聚氨酯底漆聚氨酯保温层+界面剂砂浆+胶粉聚苯颗粒找平聚合物抹面砂浆+耐碱型玻璃纤维网格布+聚合物抹面砂浆柔性腻子+面层涂料施工快捷,保温、防水、密封效果极好;技术要求较高,成本高昂1且易燃表3上海市外墙外保温层材料最小应用厚度/ram基层墙体保温材料最小应用厚度膨胀聚苯板挤塑聚苯板胶粒聚苯颗粒保温砂浆聚氨酯保温砂浆半硬质矿棉板240多孔粘土砖墙混凝土多孔砖墙240八孔砖190八孔砖190六空砖钢筋混凝土墙制品粘贴、保温板桂装这三种,如。其中应用最多的是抹保温砂浆,包括有胶粉聚苯颗粒保温砂浆、复合硅酸盐保温砂浆、稀土复合保温砂浆、膨胀珍珠岩、双灰粉保温砂浆。保温板主要采用矿(岩棉和聚苯板。2004年建设部颁布的外墙内保温板中推程的有增强水泥聚苯保温板、增强石膏聚苯保温板、聚合物水泥聚苯保温板、发泡水泥聚苯保温板、水泥聚苯颗粒保温板。以上海为例,外墙内保温保温层最小应用厚度见表4.夹芯保温即是将轻质保温材料布置在两基本等厚的密实材料中间,大多应用于二至三层的低层砖混结构承重外墙,或高层框架结构体系的外围护与保温非承重墙。夹芯保温通常有两种方式:①在墙体夹层内填充玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料或聚氨酯泡沫塑料(或现场发泡)等保温材料;②钢丝网架夹芯板墙体(泰柏板、舒乐板)、复合彩钢夹芯板墙体或幕墙,保温夹芯材料主要是发泡聚苯乙烯塑料(EPS)、聚氨酯发泡塑料(PU)、岩棉和玻璃棉这几种。

  夹芯保温在我国住宅建筑中应用极少。但由于具备自重轻、外型美观大方、安装施工快捷等特点,它在大型公共建筑、商业建筑和厂房上应用曰益增多,如复合彩钢夹芯板材。上海宜家家居商场外墙主要采用的就是复合彩钢夹芯板幕墙。

  1.2屋顶在国外,聚苯乙烯泡沫、硬质聚氨酯被大量应用在屋面保温绝热。在我国,屋面保温多采用水泥蛭石及水泥憎水膨胀珍珠岩。从保温效果考虑,建议采用保温板,如EPS板、高密度膨胀聚苯板、XPS板、半硬质玻璃棉板、泡沫玻璃保温板、聚氨酯泡沫塑料。倒置屋面是近年兴起的屋顶保温方式,即将防水材料设置在结构层之上、保温层之下。给出了常规屋面保温同倒置屋面的区。该保温方式能有效延长防水材料使用寿命并解决屋面漏水问题。XPS板由于其持久的保温性能、极强的憎水和抗压能力,是目前公认的用于倒置屋顶的最佳保温材料。上海住宅建筑围护结构节能应用技术规程更是明文规走倒置式保温平屋面的保温层材料应采用XPS板。此外新兴的聚氨酯硬泡体材料整体式现场喷涂用于屋顶,在绝热保温的同时又可实表4上海市外墙内保温层最小应用厚度/mm基层墙体保温材料最小应用厚度保温砂浆抹灰保温制品内贴保温板挂装胶粉聚苯颗粒保温砂浆稀土复合保温砍浆硬质矿棉板石膏玻璃棉板增强水泥聚苯板半硬质矿棉板240多孔粘土砖墙混凝土多孔砖墙240八孔砖190八孔砖190六空砖钢筋混凝土墙现防水(聚氨酯硬泡体防水保温工程技术规程)。从应用要求来看,表观密度大于500kg/m3,易腐蚀的和单一的松散保温材料如膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、炉渣、矿渣棉、岩棉不宜用于屋面保温。

  1.3门窗以采暖为例,门窗的传热耗热量与渗透耗热量约占围护结构传热耗热量的一半左右,这足以说明保温门窗在建筑节能中的重要。因此北方的门窗节能的的关键在于提高气密性和传热热阻,绝热材料的使用集中在:①阳台门,传热系数不符合要求的户门内加贴聚苯板、岩(矿)棉板等;②窗墙间、门墙间等缝隙设置耐久的弹性密封条或密封胶,多为橡胶、橡塑和泡沫塑料制品;③铝塑、钢塑、木塑等复合型窗框和PVC塑料窗。

  而在南方炎热地区,门窗节能重心在遮阳(夏热冬冷地区设置活动式遮阳较合理),主要是通过中空玻璃、镀膜玻璃、百叶窗、遮阳板等措施来实现。

  2几点建议随着我国节能意识的不断提高和能源的持续紧张,绝热材料行业在建筑行业的发展空间更加广阔。2004年我国的绝热材料产量估计超过200万t,但人均占有量超不过2kg,较世界人均占有量4kg仍有一走差距;与国外相比,在产品结构、生产工艺、产量、质量、应用技术等方面都有一走差距。这也充分说明我国绝热材料的市场发展潜力巨大。西方发达国家自1973年世界性石油危机以来不断修订建筑标准,如丹麦修订过6次,英国、法国、德国等国家修订过4次,其建筑围护结构热工性能已提高34倍。我国建筑节能相关政策法规还不尽芫善,覆盖面不全;其次,建筑节能规范的更新修订跟不上国家经济的快速发展,相关节能强制性规范执行力度不够。据统计,中国现有的城市房屋建筑中仅有2.1%达到中国建筑部关于采暖建筑节能的设计标准,即在中国430多亿m2的建筑中,98%都属于高能耗建筑;即使是新建筑,也有95%以上仍是高能耗的。我国的建筑用绝热材料仅占总量的10%左右,而在欧美则有80%之多。今后在芫善绝热材料的相关法规的同时,必须加强建筑节能的监管,切实做到有"规"可依,违"规"必究。同时设立必要的奖惩机制,推动全社会节能工作的开展。

  1. 住宅建筑节能优化设计的探讨...
  2. 知识经济时代的建筑节能...

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