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建筑外墻保溫系統學習
時間:2014-05-07 16:41:43 作者:本站編輯 來源:綠建之窗 閱讀:4031內容摘要:一、什么是建筑節能?1.改革開放,國家每年新建和改建的幾千萬建筑要消耗幾十億噸樹、磚石和礦物材料,造成森林的過度砍伐(目前世界森林覆蓋率只有22%,而且不均勻),帶來土地的破壞,大大破壞了自然環境。2.住宅與公共建筑的采暖、空調、照明和家用電器等設施消耗占全球三分之一能源,主要是...一、什么是建筑節能?
1.改革開放,國家每年新建和改建的幾千萬建筑要消耗幾十億噸樹、磚石和礦物材料,造成森林的過度砍伐(目前世界森林覆蓋率只有22%,而且不均勻),帶來土地的破壞,大大破壞了自然環境。
2.住宅與公共建筑的采暖、空調、照明和家用諂韉壬枋┫耗占全球三分之一能源,主要是化石能源。而化石能源燃料是地球經歷了億萬年才形成的,它將在幾代人中 間消耗殆盡。
所以建筑節能即是在建筑中合理使用和有效利用能源,不斷提高能源利用能源。在某種意義上稱作“提高建筑中能源利用率”。也就是說,并不是消極意義上的節能,而是從積極意義上提高利用效率。
二、為什么說建筑節能是中國發展的迫切性?
(一)冬寒夏熱是中國氣候的主要特點。
冬季,西伯利亞和蒙古高原的寒流頻繁南侵;夏季,大陸腹地受到強烈的太陽輻射。與世界上同緯度地區的平均溫度相比,體上東北地區氣溫偏低14~18℃,黃河中下游地區偏低10~14℃,長江南岸偏低8~10℃,東南沿海偏低5℃左右;而7月各地平均溫度卻大體要高出1.3~2.5℃。與此同時,我國東南地區常年保持高濕度,整個東部地區夏季溫度也很高,即夏季悶熱,冬季潮涼,此種不良的氣候條件,導致中國采暖空調能耗很高。
(二)我國建筑用能數量巨大,浪費嚴重。
我國城鄉建筑發展迅速。近幾年每年建成的住宅建筑面積,城鎮已至4~6億㎡,農村則達7~9億㎡,全國每年建成的房屋建筑面積已達到16~19億㎡。而在全國城鄉既有建筑面積已超過360億㎡,其中按采暖建筑節能標準建造的只有1.4億㎡,且限于少數城市的居住建筑。與氣候條件接近的發達國家相比,我國居住建筑單位面積采暖為他們的3倍左右,而且室內熱環境很差?,F在這些高耗能建筑冬季采暖與夏季空調的使用正日益普遍,能源浪費更加嚴重。
(三)我國北方城市冬季采暖空氣污染十分嚴重。
從全國總體來看,總懸浮顆粒、二氧化碳和氮氧化物等大氣污染物指標,北方城市重于南方城市,采暖期重于非采暖期,由此可見,建筑采暖是城市大氣的一個主要污染源。只有從源頭上減少建筑采暖能耗,才能使北方城市采暖大氣污染的情況得到根本改變。
(四)地球變暖正在使我國蒙受巨大損失。
由于中國國民經濟的發展和用能量的增加,盡管已經做出了多方面的減排努力,溫室氣體的排放量仍然在快速增長,現在已成為世界上溫室氣體排放第二大國,而且還將繼續增加。目前,建筑耗能已超過全國耗能的四分之一。隨著人民生活的繼續改善,建筑耗能及其所占比例還將不斷增加,由此排放的溫室氣體也必然會隨之增長。這種情況,難免使地球變暖火上加薪。我國氣溫正在升高,華東平原1980年~1989年氣溫偏高0.1~0.6℃;1990年~1998年氣溫偏高0.3~0.8℃,地球變暖造成的后果,愈是在生態環境薄弱的地區,表現得愈嚴重。我國近幾年來由于氣候變化引起的特大災害十分頻繁,許多地方發生特大洪水、持續干旱,沙漠化加劇和沙塵暴頻發,使我國受損失之大,應能引起國人的警覺。
三、國家為何推廣建筑節能?
1.建筑節能是發展國民經濟的需要,經濟的發展依賴于能源的惱梗需要能源提供動力。在我國資源條件來看,煤炭和水力資源按人口平均值低于全世界人口平均水平的一半。至于石油、天然氣我國更少。如果再不斷破壞自然礦產資源,勢必影響子孫后代的生存和發展。所以,當前必須節約能源。
2.要改善大氣環境就必須抓緊建筑節能,能燒礦物所排放的二氧化碳每年就有1.9億噸左右,而且我國采暖建筑正逐年增長,同樣就相應增長了燃煤量和二氧化碳的排放量,這樣大氣環境會越來越惡化,前景令人擔憂。因此,改善大氣環境必須抓緊建筑節能。
四、建筑節能包括哪些內容?
在能源和資源得到充分有效利用的同時,建筑物的使用功能更加符合人類的需要,創造健康、舒適、方便的生活環境是人類的共同愿望,也是建筑節能的基礎和目標,建筑節能應該是:
1.冬暖夏涼。由于圍護結構的保溫隔熱和采暖空調設備性能愈益優越,建筑環境將更加舒適。
2.通風良好。空氣經過濾后,新風“掃過”每個房間,換氣次數足夠,空氣清新。
3.在圍護方面,包括建筑物外墻外保溫、屋面保溫、改善門窗的熱性能和密閉性。必要時,還有樓地面保溫。
五、建筑節能的意義。
1.建筑設計、改造過程中執行建筑標準和政策。
2.使用節能型建材,提高保溫隔熱的效果。
3.減少能源消耗,改善居住環境。
六、政策法規。
1.《中華人民共和國節約能源法》
2.《民用建筑節能管理規定》(建設部)
3.《民用建筑節能設計標準》
4.《江蘇省發展新型墻體材料與推廣節能建筑管理規定》
5.《江蘇省民用建筑熱環境與節能設計標準》
市場篇
一、墻外保溫系統的起源。
外墻外保溫系統起源于上世紀四十年代的瑞典和德國,至今已有60多年的歷史,經過多年的實際應用和全球不同氣候條件下長時間的考驗,證明采用該類保溫系統的建筑,無論是從建筑物外裝飾效果還是居住的舒適程度,都是一項值得全球范圍內推廣應用的節能新技術。如今,外墻外保溫建筑已經成為歐美等發達國家市場占有率最高的一種建筑節能技術。
20世紀60年代,美國從歐洲引進此項技術,并根據本國的具體氣候條件和建筑體綠氐憬行了改進和發展。同樣在70年代初的能源危機期間,由于建筑節能的要求,外墻外保溫及裝飾系統在美國的應用不斷增加,至90年代末,其平均年增長率達到了20~25%。至今此項技術在美國的應用也達40多年之久,最高建筑達44層,并在美國南部的炎熱地區和寒冷的北部地區均有路旱撓τ茫效果顯著。
美國和歐洲在40余年的應用歷史中,對外墻外保溫系統進行了大量的基礎研究,如薄抹灰外墻外保溫系統的耐久性的問題;在寒冷地區中的露點問題;同類型的系統在不同沖擊荷載下的反應;試驗室的測試結果與實際工程中性能的相關性等。在大量的實驗研碌幕礎上,目前美國和歐洲對外墻外保溫已有嚴格的立法工作,其中包括要求外墻外保溫系統的強制性認證標準,以及對于系統中相關組成材料的標準等。由于歐美國家有著相應健全的標準、嚴格的立法,對于外墻外保溫系統的耐久性一般都可以要求25年的使用年限。事實上,該系統在上碌厙的應用歷史已大大超過25年,這都是值得我們借鑒學習的。
二、外墻外保溫和外墻內保溫的優勢比較
近年來,在建筑保溫技術不斷發展的過程中,主要形成了外墻外保溫和外墻內保溫兩種技術形式。
節能技術發展初期,內保溫技術為推動我國建筑節能技術迅縷鴆狡鸕攪擻τ械睦史作用。這是因為:我國節能技術在當時還處于起步階段,外保溫技術還不太成熟;我國節能標準對圍護結構的保溫要求較低,且內保有一定的優點,如造價低、安裝方便等。但是,從發展的角度考慮,隨著我國節能標準的提高(由原來的30%提高到50%),內保溫的做亂巡皇視π碌男問疲且給建筑物帶來某些不利的影響。因此,它只能是某些地區的過渡性做法,在寒冷地區特別是嚴寒地區逐步予以淘汰。
(一)內保溫的基本情況
外墻內保溫是在墻體結構內側覆蓋一層保溫材料,通過粘接劑固定在墻體結構內側,之后在保溫材料外側作祿げ慵笆蚊?。臍ぐ脑rN露嗖捎梅鬯⑹膏作為粘接和抹面材料,通過使用聚苯板或聚苯顆粒等保溫材料達到保溫效果。外墻內保溫主要存在如下缺點:
1.保溫隔熱效果差,外墻平均傳熱系數高。
2.熱橋保溫外理困難,易出現結露現象。
3.占用室內使用面積。
4.不利于室內裝修,包括重物釘掛困難等:在安裝空調、電話及其他裝飾物等設施時尤其不便。
5.不利于既有建筑的節能改造。
6.保溫層易出現裂縫。由于外墻受到的溫差大,直接影響到墻體內表面應力變化,這種變化一般比外保溫墻體大得多。晝夜和四季的更替,易引起內表面保溫的開裂,特別是保溫板之間的裂縫尤為明顯。實踐證明,外墻內保溫容易在下列部位引起開裂或產生“熱橋”,如采用保溫板的板縫部位、頂層建筑女兒墻沿屋面板的底部部位、兩種不同材料在外墻同一表面的接縫部位、內外墻之間丁字墻外側的懸挑構件部位等。
(二)外墻外保溫形式的發展
隨著建筑節能技術的不斷完善和發展,外墻外保溫技術逐漸成為建筑保溫節能形式的主流。從科學的合理性而言,外墻外保溫形式是一種先進的、有應用前景的保溫節能技術。外墻外保溫是在主體墻結構外側在粘接材料的作用下,固定一層保溫材料,并在保溫材料的外側用玻璃纖維網加強并涂刷粘結膠漿。隨著外墻外保溫形式的不斷完善與發展,目前主要流行有聚苯板薄抹灰外墻保溫形式、聚苯板現澆混凝土外墻保溫、聚苯顆粒漿料外墻保溫等幾種外保溫操作方法。外墻外保溫與外墻內保溫相比,具有以下明顯優勢:
1.適用范圍廣,技術含量高。
外保溫不僅適用寒冷地區的民用建筑及工業采暖建筑,也適用于溫暖地區的制冷空調建筑,既可用于新建工程,更適合舊建筑物的節能改造工程。外保溫材料要求科技含量高,材料配套齊全,施工工藝先進合理。推行建筑外保溫技術將剌激我國高新技術業的節能材料的發展。
2.保護主體結構,延長建筑物壽命。
采用外墻外保溫方案,由于建筑物圍護結構外側,緩沖了因溫度變化導致結構變形產生的應力,避免了雨、雪、凍、融、干、濕循環造成的結構破壞,減少了空氣中的二氧化碳及水對混凝土的碳化以及導致鋼筋結構的銹蝕,減少了空氣中有害氣體和紫外線對維護結構的侵蝕。事實證明,只要墻體和屋面保溫隔熱材料選材適當,厚度合理,外保溫可有效地消除頂層橫墻常見的斜裂縫或八字裂縫。因此,外保溫既可以減少維護結構的溫度應力,又對主體結構起保護作用,從而有效地提高了主體結構的峋瞇裕故比內保溫更科學合理。
3.基本消除了“熱橋”的現象,較好地發揮了材料的保溫節能功能。
采用外保溫在避免“熱橋”方面比內保溫更有利,如在內外墻交界部位、外墻圈梁、構造柱、框架梁、柱、門窗洞口以及頂層女兒墻與層面板交界周邊所產生的“熱橋”增加。據有關資料統計,建筑物沿外墻“熱橋”增加熱損失約占25%,可見“熱橋”所增加的熱負荷是相當大的。上述“熱橋”對內保溫和夾心而言,幾乎難以避免,而外保溫既可防止“熱橋”部位產生結露,又可消除“熱橋”造成的附加熱損失。計算表明,在厚度為370mm磚墻內保溫條件下,周邊“熱橋”使平均傳熱系數增加10%左右;在厚度為240mm磚墻內保溫條件下,周邊“熱橋”使平均傳熱系數比主體部位傳熱系數約增加51%~59%,而在厚度為240mm磚墻內保溫條件下,這種影響僅2%~5%,可見外保溫做法更有效地減少了室內的熱負荷。
4.減少內墻面裂縫,鹵閽謔夷謐靶藜扒矯嬪閑掛、固定物件。
目前,凡采用內保溫技術的工程普遍面臨著面層開裂的難題。其主要原因之一是外墻直接暴露在大氣中,溫度變化不斷引起變形應力,易導致強度較低的內保溫層及其層面開裂。此現象在高層建筑及東西朝向的條形建筑物上尤其明顯。在做鹵N碌哪誶繳媳苊飭艘蟯馇轎露群褪度變形而導致的開裂,從而減少住戶投訴,同時方便墻面施工和室內裝修。
5.使墻體潮濕情況得到改善,有利于室溫穩定。
采用外保溫時,由于蒸汽滲透性高的主體結構產處于保溫層內側,用穩態傳濕理論進行冷凝分析,只要保溫材料選擇適當,在墻體內部不會發生冷凝現象,故無需設置隔汽層。墻體由傳熱體變成蓄熱體,結構層的整個墻身溫度提高了,不僅降低了它的含濕量,還不用再設空氣層,同時墻體能吸收和釋放能量,有利于氣溫的穩定,可得到室內舒適的熱環境,墻體形不成露點差,徹底消滅結露現象。由喜捎猛獗N麓朧┖螅結構層的個墻身溫度提高了,因而進一步改善了墻體的保溫性能。
6.提高了防水功能和氣密性。
外保溫不僅節約采暖能源開支,而且降低了夏季空調的費用,大大提高了墻體防雨水浸濕的功能,加氣混凝土、混凝土空心砌塊等墻體,在砌筑灰縫和面磚粘貼不密實的情況下,其防水和氣密性較差,而采用外保溫,不但改善了外來水份造成墻體的潮濕,還改善了墻體的氣密性。
7.便于舊建筑進行節能改造。
20世紀80年代以前建造的工業與民用建筑一般都不滿足節能要求。因此,對舊房進行節能改造,已提上議事日程。與內保溫相比,采用外保溫方式對舊房進行節能改造,其最大優點之一無須臨時搬遷,基本不影響用戶的室內活動和正常生活。
8.可減少保溫材料用量,增加房屋的使用面積。
在達到同樣的保溫效果的前提下,采用外保溫墻體可以節約保溫材料的用量。據統計,與內保溫相比,北京、沈陽、哈爾濱、蘭州四地外保溫建筑所使用的保溫材料分別節省44%、48%、58%、45%。由于保溫材料貼在墻體的外側,其保溫、隔熱效果優于內保溫和夾心保溫,可使主體結構墻體減薄,從而增加使用面積。仍以北京、沈陽、哈爾濱、蘭州四地為例,當主體結構為實心磚墻時,嗷使用面積分別增加1.2m2 , 2.4m2 , 4.2m2 ,1.3m2 ,當主體墻為混凝土空心砌塊時,每戶使用面積分 別可增加1.6m2 , 2.5m2 , 4.6m2 ,1.7m2 ,增加使用面積明顯。
9.相對于外墻內保溫,外墻外保溫具有明顯的經濟綜合優勢。
首先外墻外保溫減少了保溫材料的使用厚度,北京地區至少可以節省40%保溫材料用量。在進入裝修階段,內外墻可同時進行,工期短,施工速度快,節約人工費;保溫效果好,可減少暖氣散熱器面積,減少鍋爐房建筑面積,減少總投資預算;延長建筑物的使用壽命,減少長期維修費用,同時可享受墻改節能的優惠政策。
從以上總結可以看出,無論從機理上或從實際效果來看,外保溫做法是最佳選擇。在國外,采用外保溫的建筑已有40多年的歷史,近年來,外保溫技術在我國也得到了迅速發展,相繼建成了一批批的外保溫建筑,取得了良好的效果和經驗。
(三)外墻外保溫技術七大優勢
建設部建筑節能中心李萍處長介紹,相對于外墻 內保溫,外墻外保溫具有以下七大優勢。
1.保護主體結構、延長建筑物壽命。
對消費者而言,房屋擁有70年的產權。買房基本上是一次性投入。如果建筑物質量受損,大修一次,花費若干,豈不是很不合算?采用外保溫技 ,由于保溫層置于建筑物圍護結構外側。緩沖了因溫度變化導致結構變形產生的應力,避免了雨、雪、凍、融、干、濕循環造成的結構破壞。減少了空氣中有害氣體和紫外線對圍護結構的侵蝕。事實證明,只要墻體和屋面的溫度變形,有效地消除常見的斜裂或八字裂縫。因此外保溫有效地 高了主體結構的使用壽命。減少長期維候費用。
2.基本消除“熱橋”的影響。
“熱橋”指的是在內外墻交界處、構造柱、框架梁、門窗洞等部位,形成的散熱的主要渠道。對內保溫而言?!盁針颉笔请y以避免的,而外保溫既可以防止“熱橋”部位產生結露,又可以消除“熱橋”造成的熱損失。熱損失減少了,每個采暖的支出自然就降了下來。
3.使墻體潮濕情況得到改善。
一般情況下。內保溫需設置隔汽層,而采用外保溫時,由于蒸汽透性高的主體結構材料處于保溫層的內側,只要保溫材料選材適當,在墻體內部一般不會發生冷凝現象,故無需設置隔汽層。同時采取外保溫措施后。結構層的整個墻身溫度提高了。降低了它的含溫量,因而進一步改善了墻體的保溫性能。
4.有利于室溫保持穩定。
家中如果有老人或小孩,溫差較大,常常使抵抗力弱的老人小孩患病,而外保溫墻體由于蓄熱能力較大的結構層在保溫板內側,當室內受到不穩定熱作用時,室內空氣溫度上升或下降,墻體結構層能夠吸引或釋放熱量,故有利于室溫保持穩定。
5.便于舊建筑物進行節能改造。
以前的建筑物一般都不能滿足節能的要求,因此對舊房進節能改造,已提上議事日程,與內保溫相比,采用外保溫方式對舊房進行節能改造,最大的優點是無需臨時搬遷,基本不影響用戶的室內生活和正常生活。
6.可以避免裝修對保溫層的破壞。
不管是買新房還是買二房,消費者一般都需要按照自已喜好進行裝修,在裝修中,內保溫層容易遭到破壞,外保溫則可以避免發生這種問題。
7.增加房屋使用面積。
消費者買房最關心的就是房屋的使用面積,由于保溫材料貼在墻體的外側,其保溫、隔熱效果優于內保溫,故可使主體結構墻體減薄,從而墻加每戶的使用面積。據統計,以北京、沈陽、哈爾濱、蘭州的塔式建筑為例,當主體結構為實心磚墻時,每戶使用面積分別可增1.2平方米、2.4平方米、4.2平方米和1.3平方米,可見經濟效益十分顯著。
技術篇
一、外墻外保溫體系的組成
所謂外墻外保溫,是指在垂直外墻的外表面上建造保溫層,該外墻用磚石或混凝土建造,此種外保溫,可用于新建墻體,也┮雜糜詡扔薪ㄖ外墻的改造。該保層對于外墻的保溫效能增加明顯,其熱阻值超過1 m2 •K/W。由于是從外側保溫,其構造必需能滿足水密性、抗風壓以及溫濕度變化的要求,不致產生裂縫,并能抵抗外界可能產生的碰撞作用,還能與相鄰部位(如門窗洞口、穿墻管道等)之間以及在邊角處、面層裝飾等方面,得到適當的處理。然而,必須注意,外保溫層的功能,僅限于增加外墻保溫效能以及由此帶來的相關要求,而不應指望這層保溫構造對主體墻的穩定性起到作用。其主體墻,即外保溫層的基底,必須滿足建筑物的力學穩定性的要求,能承受垂直荷載、風荷載,并誥受撞擊而何證安全使用,還應能使被覆的保溫層和裝修層得以牢牢固定。
(一)保溫層
應采用熱阻值高,即導熱系數小的高效保溫材料,其導熱系數一般小于0.05W/m•K.根據設計計算,具有一定厚度,以滿足節能標準對該地區墻體的保溫要求。此外,保溫材料的吸濕率要低,而粘結性能要好;為了使所用的粘結劑及其表面的應力盡可能減少,對于保溫材料,一方面要用收縮率小的材料,另一方面,尺寸變動時產生的應力要小。為此,可采用的保溫材料有:膨脹型聚苯乙烯(EPS)板、擠塑型聚笨乙烯(XPS)板、巖棉板、玻璃棉氈以及超輕保溫漿料等。其中以阻燃膨脹型聚苯烯板應用得較為普遍。
(二)保溫板的固定
不同的外保溫體系,采用的固定保溫板的方法各有不同。有的是將保溫板粘結或錨固在基底上,有的為兩者結合,以粘結主為,或以錨固為主。將保溫板粘結在基底上的粘結材料多種多樣。在不同的體系中,此種粘結材料運到工地時的狀態有所不同:
1.成品膠漿,使用時不需添加其他任何材料,既不需要再行配料,也用不著再進行攪攔.
2.使用前需要添加其他物料(如水泥).
3.為單組份粉狀材料,用前需加水攪拌均勻.
4.雙組份材料,施工時按配比攪拌均勻.
(三)面層
薄型抹灰面層為在保溫層的所有外表面上涂抹聚合物粘結膠漿。直接涂覆于保溫層上的為底涂層,厚度較?。ㄒ话銥?~3mm)。內部包覆有加強材料。加強材料一般為耐堿玻璃纖維網格布,包含在抹灰面層內部,與抹灰面層結合為一體,其作用為改善抹灰層的機械強度,保證其連續性,分散面層的收縮應力和溫度應力,避免應力集中,防止面層出現裂紋。網格布必順完全埋入底涂層內,從外部不能看見,以使不致與外界水分接觸(因網格布受潮后,其極限強度會明顯降低)。不同的外保溫體系,面層厚度有一定差別。但總體要求是,面層葉缺廝呈實保薄型的一般在2~3mm以內。如果面層厚度過薄,結實程度不夠。就難以抵抗可能產生外力的撞擊;但如果過厚,加強材料離外表面較遠,又難以起到抗裂的作用。
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