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【摘 要】本文简要介绍了当今在建筑市场应用效果较好的几种保温节能复合墙体的功能及应用价值,进而阐明为应对全球气候变化,实现温家宝总理于2009年12月18日在根本哈根会议上宣布的:“中国到2020年将实现单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%至45%”的量化减排指标,今后建筑物的节能保温将成为建筑设计的重要课题,保温节能墙体特别是多功能复合保温墙体在我国建筑业将有一个广阔的发展前景。
【关键词】 外保温复合墙体;内保温复合墙体;单位GDP二氧化碳排放;节能减排;导热系数
The function and application of keep warm and energy conservation composite wall
Zhu Rong-ze1,Wei Wen-zhang2
(1.Construction division The house dismantling rehousing company of Jilin city JilinJilin132011;2.Water (Group) CO.LTD of Jilin city Jilin Jilin 132011)
【Abstract】This article briefly introduces the function and application value of several popular keep warm and energy conservation composite walls in construction market now, and then expounds that cope with global climate charge, realize the reducing pollutant discharge target that Prime Minister Wen Jiabao announced in Copenhagen conference on 18 December 2009“Till 2020 year, the unit GDP CO2 discharge will reduce to 40%~50% in China as compare with 2005 year.”The building's keep warm and energy conservation design. The keep warm and energy conservation wall especially multifunctional keep warm composite wall will have a greater prospects in our construction field.
【Key words】Keep warm external composite wall;Keep warm internal composite wall;Unit GDP CO2 discharge;Energy conservation and emission reduction;Thermal conductivity
1. 推广应用保温节能复合墙体将成为建筑墙体的主流
建设资源节约型环境友好型社会是建筑业一切工作的宗旨,温家宝总理于2009年12月18日在根本哈根世界气候变化大会上庄严宣布:“中国到2020年将实现单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%至45%”的量化减排指标,据国内机构测算,为实现该目标,中国付出的经济成本将高达3000亿~5000亿元,而相应的社会成本投入更是难以估量,由此显示了中国的大国风范和节能减排的决心。可想而知,今后节能减排工作将成为各行各业的工作主体,建筑行业更得首当其冲,以当今建筑中作为承重作用的单一材料墙体为例,这种墙体往往难以同时满足较高的保温、隔热要求,因而在满足建筑保温节能要求的前提下,复合墙体已经成为建筑墙体的主流。复合墙体一般采用砖砌体或钢筋混凝土作承重墙,并与保温、隔热材料复合,这种保温节能复合墙体分为外保温复合墙体、内保温复合墙体及其它墙壁体。下文就其工作原理,功能及应用进行具体分述。
2. 保温节能复合墙体的工作原理、功能和应用
2.1 保温节能复合墙体的工作原理。
众所周知,热流往往由高温向低温传递,直至平衡为止。热流转移过程往往需经感热、传热和散热三个阶段。冬季室内外温差很大,有的房子冷,不保温是因为围护结构(墙体)材料的导热系数λ值大,使室内热量通过墙体不断向室外传递,温差越大传递越快,屋里越冷。反之,建筑材料的导热系数λ值越小,通过围护结构的热量损失越小,室内越暖和。建筑热工设计中,一般把λ值小于0.2千卡/米•时•℃的材料称为保温、隔热材料。材料的导热系数和它本身容重有关,容重大,导热系数大,容重小,导热系数就小。这说明密实的材料容易导热,而多孔轻质材料保温性能较好。例如钢筋混凝土的容重Υ混=2400Kg/m3,其导热系数λ混=1.33千卡/m•h•℃;而膨胀珍珠岩的容重Υ珍=250Kg/m3,其导热系数λ珍=0.04千卡/m•h•℃。由此例得知:膨胀珍珠岩的容重为钢筋混凝土的1/9.6,而它的导热系数仅为钢筋混凝土的1/33,因此,膨胀珍珠岩是一种性能非常好的保温隔热材料。保温节能复合墙体的应用就是建筑师应用以上原理的一个实例。
2.2 保温节能复合墙体的应用
2.2.1 外保温复合墙体
2.2.1.1 外挂式外保温复合墙体。这种复合墙体按外挂的保温材料分有如下4种:
(1)EPS墙体是以聚苯乙烯聚合物为原料,加入发泡剂制成的,其特点是保温隔热性能好,闭孔率可达到99%,抗渗性好,吸水率低,施工简单方便,工程中常用。
(2)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。
(3)玻璃棉基本性能与岩(矿)棉接近,手感较好,便于施工,价格比岩(矿)棉略高。
(4)硬质聚氨酯泡沫塑料板具有优越的绝热性能,其导热系数之低,其他材料无法相比,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,但其价格较高,且易燃,使用受到了一定的限制。
2.2.1.2 聚苯板与混凝土墙体一次浇注成型墙体。
这种墙体是将聚苯板内置于建筑模板内,位于浇注的墙体外侧,然后浇注混凝土,混凝土与聚苯板一次浇注成型。这种复合墙体分为有网体系和无网体系两种。聚苯板与混凝土墙体一次浇注成型墙体由于外墙主体与保温层一次成活,工效提高,工期大大缩短,避免了施工人员作业的危险性。保温层与混凝土外墙紧密结合,消除了外保温层脱落下坠的隐患。但浇注时要注意均匀、连续浇注,否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错茬。然而,由于有网体系采用了钢丝网架,造价较高,且钢材是热的良导体,直接传热,降低了墙体的保温效果,较少采用。
2.2.1.3 涂抹聚苯颗粒保温料浆保温墙体。
该墙体由保温隔热层和抗裂防护层组成。其中保温隔热层材料是由保温胶粉料与聚苯颗粒轻骨料分别按配合比配置而成,将水、保温胶粉料及聚苯颗粒混合搅拌成膏状体即可使用。抗裂防护层是由水泥抗裂砂浆、复合涂塑耐碱玻纤网格布、配套柔性耐水腻子、硅橡胶弹性底漆组成,可长期有效地防止面层(防护层)产生裂缝。这种墙体保温层整体性好,施工厚度易控制,浆料保温、耐火、耐水、耐冻融、耐候性好;抗裂防护面层具有抗冲击和抗变形能力较强等优点,且对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平。但施工工艺较为复杂,湿作业较多,不能完全达到环保要求,而且保温胶粉料与聚苯颗粒不容易混合均匀,厚度较大,应引起施工时注意。北方严寒地区四季温差大,不宜采用。
2.2.2 内保温复合墙体。
内保温复合墙体的做法是将绝热材料复合在承重墙内侧,简便易行,目前应用较为广泛。在满足建筑物承重要求的前提下,墙体可适当减薄。绝热材料往往强度较低,需设覆面层防护。有些在保温层内设隔气层,则有保温及隔气之效。
目前较为常用的内保温技术有: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。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常常被采用。
内保温复合墙体的保温结构一般为干作业施工,可加快施工进度,提高生产效率。特点如下:
2.2.2.1 对饰面和保温材料的防水、耐候性等技术指标的要求不高,取材方便。纸面石膏板、石膏抹面砂浆等均可满足使用要求;
2.2.2.2 内保温材料被楼板所分隔,仅在一个层高范围内施工,施工方便,不需搭设脚手架。
在多年的工程实践中,内保温复合墙体也暴露出一些缺陷,主要表现在:由于材料、构造、施工等原因,许多内保温复合墙体饰面层容易出现开裂;不便于用户二次装修和吊挂饰物;占用室内使用空间;由于圈梁、楼板、构造柱等会形成热桥,热损失较大;对既有建筑进行节能改造时,对居民的日常生活干扰较大。
2.2.3 其它墙体。
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,容易形成冷桥,施工较为复杂等原因很难推广使用。
2.3 外保温复合墙体与内保温复合墙体的性能比较。
通常在建筑施工中常用外保温复合墙体,它优于其它保温复合墙体,它与内保温复合墙体相比,具有以下特点:
2.3.1 保护主体结构,延长使用寿命。
由于它的保温层置于建筑物围护结构外侧,减小了因温度变化导致结构变形产生的应力,减轻了空气中有害气体和紫外线对围护结构的侵蚀,避免了雨、雪、冻融、干湿循环对主体结构造成的破坏。
2.3.2 消除了冷桥的影响。
它既可以防止冷桥部位产生结露,又可以消除冷桥造成的热损失,节约了能源。
2.3.3 墙体潮湿情况得到改善。一般情况下,采用外保温时,由于蒸汽渗透性高的主体结构材料位于保温层的内侧,因此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。同时采取外保温措施后,结构层整个墙身的温度有所提高,可进一步改善墙体的保温性能。
2.3.4 有利于室温保持恒定。
由于这种墙体蓄热能力较大的结构层在墙体内侧,当室内受到不稳定热作用时,墙体结构层能够吸收或释放热量。
2.3.5 便于既有建筑物的节能改造。
采用外保温复合墙体方式对既有建筑物进行节能改造时,最大的优点是无需用户临时搬迁,基本不影响用户的室内活动和正常生活。
2.3.6 避免了装修对保温层的破坏 。
2.3.7 增加了建筑物的使用面积 ,由于外保温技术所用保温材料置于墙体的外侧,其保温、隔热效果优于内保温,故可使主体结构墙体减薄,从而增加了建筑物的使用面积。
总之,墙体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。随着科技的进步,我国国民经济的发展,保温节能墙体特别是多功能复合保温墙体在我国建筑业将有一个广阔的发展前景。让我们坚持科学发展观,全力搞好建筑业的节能减排工作,为圆满完成温总理提出的:“到2020年实现单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%”的宏伟目标做出应有的贡献
[文章编号]1619-2737(2010)01-16-07
[作者简介]祝榕泽,吉林市房屋拆迁安置公司工程处,助理工程师。2004年毕业于长春吉林建筑工程学院建筑工程系,勇于实践,业务纯熟。魏文章,吉林市水务集团有限公司董事长总经理技术顾问,高级工程师。
【关键词】 外保温复合墙体;内保温复合墙体;单位GDP二氧化碳排放;节能减排;导热系数
The function and application of keep warm and energy conservation composite wall
Zhu Rong-ze1,Wei Wen-zhang2
(1.Construction division The house dismantling rehousing company of Jilin city JilinJilin132011;2.Water (Group) CO.LTD of Jilin city Jilin Jilin 132011)
【Abstract】This article briefly introduces the function and application value of several popular keep warm and energy conservation composite walls in construction market now, and then expounds that cope with global climate charge, realize the reducing pollutant discharge target that Prime Minister Wen Jiabao announced in Copenhagen conference on 18 December 2009“Till 2020 year, the unit GDP CO2 discharge will reduce to 40%~50% in China as compare with 2005 year.”The building's keep warm and energy conservation design. The keep warm and energy conservation wall especially multifunctional keep warm composite wall will have a greater prospects in our construction field.
【Key words】Keep warm external composite wall;Keep warm internal composite wall;Unit GDP CO2 discharge;Energy conservation and emission reduction;Thermal conductivity
1. 推广应用保温节能复合墙体将成为建筑墙体的主流
建设资源节约型环境友好型社会是建筑业一切工作的宗旨,温家宝总理于2009年12月18日在根本哈根世界气候变化大会上庄严宣布:“中国到2020年将实现单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%至45%”的量化减排指标,据国内机构测算,为实现该目标,中国付出的经济成本将高达3000亿~5000亿元,而相应的社会成本投入更是难以估量,由此显示了中国的大国风范和节能减排的决心。可想而知,今后节能减排工作将成为各行各业的工作主体,建筑行业更得首当其冲,以当今建筑中作为承重作用的单一材料墙体为例,这种墙体往往难以同时满足较高的保温、隔热要求,因而在满足建筑保温节能要求的前提下,复合墙体已经成为建筑墙体的主流。复合墙体一般采用砖砌体或钢筋混凝土作承重墙,并与保温、隔热材料复合,这种保温节能复合墙体分为外保温复合墙体、内保温复合墙体及其它墙壁体。下文就其工作原理,功能及应用进行具体分述。
2. 保温节能复合墙体的工作原理、功能和应用
2.1 保温节能复合墙体的工作原理。
众所周知,热流往往由高温向低温传递,直至平衡为止。热流转移过程往往需经感热、传热和散热三个阶段。冬季室内外温差很大,有的房子冷,不保温是因为围护结构(墙体)材料的导热系数λ值大,使室内热量通过墙体不断向室外传递,温差越大传递越快,屋里越冷。反之,建筑材料的导热系数λ值越小,通过围护结构的热量损失越小,室内越暖和。建筑热工设计中,一般把λ值小于0.2千卡/米•时•℃的材料称为保温、隔热材料。材料的导热系数和它本身容重有关,容重大,导热系数大,容重小,导热系数就小。这说明密实的材料容易导热,而多孔轻质材料保温性能较好。例如钢筋混凝土的容重Υ混=2400Kg/m3,其导热系数λ混=1.33千卡/m•h•℃;而膨胀珍珠岩的容重Υ珍=250Kg/m3,其导热系数λ珍=0.04千卡/m•h•℃。由此例得知:膨胀珍珠岩的容重为钢筋混凝土的1/9.6,而它的导热系数仅为钢筋混凝土的1/33,因此,膨胀珍珠岩是一种性能非常好的保温隔热材料。保温节能复合墙体的应用就是建筑师应用以上原理的一个实例。
2.2 保温节能复合墙体的应用
2.2.1 外保温复合墙体
2.2.1.1 外挂式外保温复合墙体。这种复合墙体按外挂的保温材料分有如下4种:
(1)EPS墙体是以聚苯乙烯聚合物为原料,加入发泡剂制成的,其特点是保温隔热性能好,闭孔率可达到99%,抗渗性好,吸水率低,施工简单方便,工程中常用。
(2)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。
(3)玻璃棉基本性能与岩(矿)棉接近,手感较好,便于施工,价格比岩(矿)棉略高。
(4)硬质聚氨酯泡沫塑料板具有优越的绝热性能,其导热系数之低,其他材料无法相比,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,但其价格较高,且易燃,使用受到了一定的限制。
2.2.1.2 聚苯板与混凝土墙体一次浇注成型墙体。
这种墙体是将聚苯板内置于建筑模板内,位于浇注的墙体外侧,然后浇注混凝土,混凝土与聚苯板一次浇注成型。这种复合墙体分为有网体系和无网体系两种。聚苯板与混凝土墙体一次浇注成型墙体由于外墙主体与保温层一次成活,工效提高,工期大大缩短,避免了施工人员作业的危险性。保温层与混凝土外墙紧密结合,消除了外保温层脱落下坠的隐患。但浇注时要注意均匀、连续浇注,否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错茬。然而,由于有网体系采用了钢丝网架,造价较高,且钢材是热的良导体,直接传热,降低了墙体的保温效果,较少采用。
2.2.1.3 涂抹聚苯颗粒保温料浆保温墙体。
该墙体由保温隔热层和抗裂防护层组成。其中保温隔热层材料是由保温胶粉料与聚苯颗粒轻骨料分别按配合比配置而成,将水、保温胶粉料及聚苯颗粒混合搅拌成膏状体即可使用。抗裂防护层是由水泥抗裂砂浆、复合涂塑耐碱玻纤网格布、配套柔性耐水腻子、硅橡胶弹性底漆组成,可长期有效地防止面层(防护层)产生裂缝。这种墙体保温层整体性好,施工厚度易控制,浆料保温、耐火、耐水、耐冻融、耐候性好;抗裂防护面层具有抗冲击和抗变形能力较强等优点,且对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平。但施工工艺较为复杂,湿作业较多,不能完全达到环保要求,而且保温胶粉料与聚苯颗粒不容易混合均匀,厚度较大,应引起施工时注意。北方严寒地区四季温差大,不宜采用。
2.2.2 内保温复合墙体。
内保温复合墙体的做法是将绝热材料复合在承重墙内侧,简便易行,目前应用较为广泛。在满足建筑物承重要求的前提下,墙体可适当减薄。绝热材料往往强度较低,需设覆面层防护。有些在保温层内设隔气层,则有保温及隔气之效。
目前较为常用的内保温技术有: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。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常常被采用。
内保温复合墙体的保温结构一般为干作业施工,可加快施工进度,提高生产效率。特点如下:
2.2.2.1 对饰面和保温材料的防水、耐候性等技术指标的要求不高,取材方便。纸面石膏板、石膏抹面砂浆等均可满足使用要求;
2.2.2.2 内保温材料被楼板所分隔,仅在一个层高范围内施工,施工方便,不需搭设脚手架。
在多年的工程实践中,内保温复合墙体也暴露出一些缺陷,主要表现在:由于材料、构造、施工等原因,许多内保温复合墙体饰面层容易出现开裂;不便于用户二次装修和吊挂饰物;占用室内使用空间;由于圈梁、楼板、构造柱等会形成热桥,热损失较大;对既有建筑进行节能改造时,对居民的日常生活干扰较大。
2.2.3 其它墙体。
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,容易形成冷桥,施工较为复杂等原因很难推广使用。
2.3 外保温复合墙体与内保温复合墙体的性能比较。
通常在建筑施工中常用外保温复合墙体,它优于其它保温复合墙体,它与内保温复合墙体相比,具有以下特点:
2.3.1 保护主体结构,延长使用寿命。
由于它的保温层置于建筑物围护结构外侧,减小了因温度变化导致结构变形产生的应力,减轻了空气中有害气体和紫外线对围护结构的侵蚀,避免了雨、雪、冻融、干湿循环对主体结构造成的破坏。
2.3.2 消除了冷桥的影响。
它既可以防止冷桥部位产生结露,又可以消除冷桥造成的热损失,节约了能源。
2.3.3 墙体潮湿情况得到改善。一般情况下,采用外保温时,由于蒸汽渗透性高的主体结构材料位于保温层的内侧,因此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。同时采取外保温措施后,结构层整个墙身的温度有所提高,可进一步改善墙体的保温性能。
2.3.4 有利于室温保持恒定。
由于这种墙体蓄热能力较大的结构层在墙体内侧,当室内受到不稳定热作用时,墙体结构层能够吸收或释放热量。
2.3.5 便于既有建筑物的节能改造。
采用外保温复合墙体方式对既有建筑物进行节能改造时,最大的优点是无需用户临时搬迁,基本不影响用户的室内活动和正常生活。
2.3.6 避免了装修对保温层的破坏 。
2.3.7 增加了建筑物的使用面积 ,由于外保温技术所用保温材料置于墙体的外侧,其保温、隔热效果优于内保温,故可使主体结构墙体减薄,从而增加了建筑物的使用面积。
总之,墙体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。随着科技的进步,我国国民经济的发展,保温节能墙体特别是多功能复合保温墙体在我国建筑业将有一个广阔的发展前景。让我们坚持科学发展观,全力搞好建筑业的节能减排工作,为圆满完成温总理提出的:“到2020年实现单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%”的宏伟目标做出应有的贡献
[文章编号]1619-2737(2010)01-16-07
[作者简介]祝榕泽,吉林市房屋拆迁安置公司工程处,助理工程师。2004年毕业于长春吉林建筑工程学院建筑工程系,勇于实践,业务纯熟。魏文章,吉林市水务集团有限公司董事长总经理技术顾问,高级工程师。