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摘要:作者对节能保温材料的发展状况进行了简单的介绍,就当前我国常用的外墙保温材料加以论述,阐述了建筑节能检测中的方法,在分析和总结外墙节能检测中遇到的实际问题的基础上,提出解决问题的方法。
关键词:建筑外墙;节能;保温;材料;检测技术
在能源消耗中,建筑能耗约占全国能源消耗总量的30%左右,建筑能耗是以使用过程的能耗,特别是其中的采暖和空调能耗为主,因此建筑节能的重点应放在采暖和降温的能耗上。最有效、最经济的节能措施之一,就是加强建筑保温隔热。由于外墙墙体面积约占总建筑面积的45%,因此外墙保温材料的选用对节能降耗起着极为重要的作用。
1建筑墙体保温的重要性
1.1建筑外墙体保温的研究
主要的外墙体保温体系有四种:EPS板薄抹灰外保温系统、XPS板薄抹灰外保温系统、胶粉EPS颗粒保温浆料外保温系统、现浇混凝土复合无网EPS板外保温系统。它们都各自有其优点,但是也存在一些弊端,最突出的就是易开裂、易脱落、耐久性差、防火性能差。因此,随着建筑节能设计标准的不断提高,要求不断开发新型的墙体保温体系。
1.2有助于节省能源,因此需求量巨大
根据相关的统计分析,就绝热材料总需求量看,按照比较高的节能标准要求,每平方米节能建筑消耗绝热材料约2.4kg。这样算下来,每年需要的绝热材料312万t。墙体保温技术的应用,大大降低了能源的消耗。
1.3有助于环境的保护
据专家根据相关数据的估算,使用1t优质绝热节能材料,1年可节约3t标准煤;而其间接的效果,相当于可减少二氧化碳等有害气体排放量1.015t。这样看来,大力推动建筑节能工作已成为我国能源可持续发展的战略决策。
2节能保温材料的应用
2.1无机保温材料的发展
无机保温材料在施工过程中全封闭、无接缝、无空腔,没有冷热桥产生,因此,它既可以做外墙外保温又可以做外墙内保温,或者外墙内外同时保温及屋顶的保温和地热的隔热层。现在的保温材料大多要求具有较好的防火特性,而无机节能保温材料防火阻燃安全性就特别好,一般应用于密集型住宅、公共建筑、大型公共场所、易燃易爆场所、对防火要求严格的场所。但是它也存在一些缺点,比如:保温性能差、占地面积较大、不抗撞击、不抗压力、环保性能差、极易对人体造成伤害。
2.2聚苯乙烯泡沫塑料板
聚苯乙烯泡沫塑料板的主要原料是聚苯乙烯树脂,它需要经过发泡剂发泡,然后在其内部制成无数封闭的微孔。它的主要特点是: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、结构均匀等。目前我国建筑节能有机发泡类保温材料有发泡聚苯板EPS、挤塑聚苯板XPS、喷涂聚氨酯SPU及聚苯颗粒等,辅助材料是聚合物粘结砂浆、界面处理剂或界面砂浆、专用膨胀螺钉、耐碱玻纤网和镀锌钢丝网等。这些的主要应用有有聚苯板、钢丝网架夹芯复合内外墙板、金属复合夹芯板等。聚苯板具有很好的保温效果,但是其使用性能不是很好,板材之间要进行必要拼接、黏结,不适合外形比较复杂的建筑物的保温,不易施工,不够经济,所以使用范围不是很广泛。这就说明聚苯乙烯(EPS/XPS)泡沫保温材料虽然是一种热塑性材料,比无机保温材料性能更加优越,但是它也存在一些缺点:空腔结构、抗风揭性差、易出现裂缝、墙体透湿和返水现象、易造成大气污染、易发生二次燃烧且具有极快的火焰传播速度。这样看来,它不应该用于公共场所,也就是说使用受到了限制。
2.3复合型材料
复合型材料具有保温隔热效果好、防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定、生态环保性好、保温层强度高、使用寿命长、施工难度小、工程成本低等优点,而且其原材料来源广泛、能耗低,可节约资源,提高资源的循环再利用率等优点。完全符合国家倡导的防火、保温、环保、节能要求,这是有机保温材料无法做到的。这种复合型材料主要原料是廉价的建筑原料和粉煤灰工业废渣,属节能、利废的产品,而且在其加工过程中用水、用电量都小,无污水排放,无有害气体产生。新兴的新型复合型材料如隔热涂料、防辐射涂料等,都有保温效果,但其性能上存在一定的缺陷,成本高,涂层老化快,使用寿命有限。目前,有好多地区如上海、四川、庆、沈阳等省市成功推出了多种新型无机复合类高效保温材料,这充分证明了新型无机复合类高效保温材料及应用技术是完全可行的,既可以满足节能上的要求,又有益于生态环境保护和资源高效可循环利用。
2.4聚氨酯PU硬泡节能保温材料
聚氨酯PU硬泡节能保温材料是导热系数最低的一种材料,也就是说在达到同样隔热效果条件下,它使用的保温材料厚度最小。它的导热系数为0.023瓦(/米·开)。根据热工计算,25毫米厚的PU保温效果相当于40毫米厚的EPS、380毫米厚的混凝土或860毫米的普通砖。如果要完成我国建筑节能65%总目标,PU厚度只需3厘米,而EPS板厚度需7厘米以上,XPS板厚度需5厘米以上。这种保温材料具有一定的韧性,抗外力能力较强,但是如果消烟性能不过关,它在燃烧时易产生大量浓烟,引起人员伤亡。目前国内没有大量使用PU保温材料除了它的成本较高外还有它的防火性能差
3节能保温材料检测技术
3.1样品的状态调节
所谓样品的状态调节是为使样品或试样达到温度和湿度的平衡状态所进行的一种或多种操作,其原理为把试样暴露在规定的状态调节环境或温度中,那么试样与状态调节环境或温度之间即可达到可再现的温度和或含湿量平衡的状态。在测定保温材料的导热系数时,在测定试件质量后,必须把试件放在干燥器或通风的烘箱里,以对材料适宜的温度将试件调节到恒定的质量。
3.2导热系数检测
导热系数是评价保温材料绝热性能的主要技术依据,其物理意义为:在稳态传热条件下,当其两侧温差为1℃时,在单位时间内通过单位面积的热量,目前通常采用基于稳态法的双试件平板导热系数测定仪测定材料的导热系数。笔者曾对某一橡塑保温材料在同一条件下连续检测4次的导热系数值(平均温度40℃),检测导热系数值分别为0.0417w/m·k,0.0398w/m·k,0.0404w/m·k,0.0398w/m,第一次检测值不符合国标导热系数值规定。
笔者认为,橡塑保温材料在第一次检测时湿度较大,导致材料的导热系数较大,保温性能下降。另外,材料的分子结构及其化学成分、材料的表观密度、温度、松散材料的粒度、热流方向等都会对材料的导热系数造成影响,在热工计算中必需要考虑这个问题。
3.3密度的检测
材料的密度是指单位体积的材料重量,对于不同的材料可以划分为表观密度、干密度等,是影响材料导热系数的重要因素之一。由于气相的导热系数通常要小于固相的导热系数,所以保温材料都具有很大的气孔率,即很小的密度。一般情况下,增大气孔率或减少表观密度都能够降低材料的导热系数。要指出的是,绝热材料的主要传热方式是导热,即形成气泡的固体壳以及壳内气体的导热,但是在材料导热的同时,还存在另一种传热方式即辐射换热。绝热材料的传热是导热与辐射换热共同作用的结果,当绝热材料的密度减小到某一数值之后,导热系数的减少值与辐射换热量的增大值相比,后者效果更为明显,就整个材料保温性能而言是下降的。
参考文献:
[1]钱伯章,朱建芳.建筑节能保温材料技术进展[J].建筑节能,2009(2):56-59.
[2]巩永忠,苑峰,孙艳.国内建筑外墙保温材料现状与发展前景[J].新型建筑材料,2006(10):42-43.
[3]牟凤才,王宏斌.建筑外墙保温技术及节能材料[J].科技与生活,2010.
关键词:建筑外墙;节能;保温;材料;检测技术
在能源消耗中,建筑能耗约占全国能源消耗总量的30%左右,建筑能耗是以使用过程的能耗,特别是其中的采暖和空调能耗为主,因此建筑节能的重点应放在采暖和降温的能耗上。最有效、最经济的节能措施之一,就是加强建筑保温隔热。由于外墙墙体面积约占总建筑面积的45%,因此外墙保温材料的选用对节能降耗起着极为重要的作用。
1建筑墙体保温的重要性
1.1建筑外墙体保温的研究
主要的外墙体保温体系有四种:EPS板薄抹灰外保温系统、XPS板薄抹灰外保温系统、胶粉EPS颗粒保温浆料外保温系统、现浇混凝土复合无网EPS板外保温系统。它们都各自有其优点,但是也存在一些弊端,最突出的就是易开裂、易脱落、耐久性差、防火性能差。因此,随着建筑节能设计标准的不断提高,要求不断开发新型的墙体保温体系。
1.2有助于节省能源,因此需求量巨大
根据相关的统计分析,就绝热材料总需求量看,按照比较高的节能标准要求,每平方米节能建筑消耗绝热材料约2.4kg。这样算下来,每年需要的绝热材料312万t。墙体保温技术的应用,大大降低了能源的消耗。
1.3有助于环境的保护
据专家根据相关数据的估算,使用1t优质绝热节能材料,1年可节约3t标准煤;而其间接的效果,相当于可减少二氧化碳等有害气体排放量1.015t。这样看来,大力推动建筑节能工作已成为我国能源可持续发展的战略决策。
2节能保温材料的应用
2.1无机保温材料的发展
无机保温材料在施工过程中全封闭、无接缝、无空腔,没有冷热桥产生,因此,它既可以做外墙外保温又可以做外墙内保温,或者外墙内外同时保温及屋顶的保温和地热的隔热层。现在的保温材料大多要求具有较好的防火特性,而无机节能保温材料防火阻燃安全性就特别好,一般应用于密集型住宅、公共建筑、大型公共场所、易燃易爆场所、对防火要求严格的场所。但是它也存在一些缺点,比如:保温性能差、占地面积较大、不抗撞击、不抗压力、环保性能差、极易对人体造成伤害。
2.2聚苯乙烯泡沫塑料板
聚苯乙烯泡沫塑料板的主要原料是聚苯乙烯树脂,它需要经过发泡剂发泡,然后在其内部制成无数封闭的微孔。它的主要特点是: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、结构均匀等。目前我国建筑节能有机发泡类保温材料有发泡聚苯板EPS、挤塑聚苯板XPS、喷涂聚氨酯SPU及聚苯颗粒等,辅助材料是聚合物粘结砂浆、界面处理剂或界面砂浆、专用膨胀螺钉、耐碱玻纤网和镀锌钢丝网等。这些的主要应用有有聚苯板、钢丝网架夹芯复合内外墙板、金属复合夹芯板等。聚苯板具有很好的保温效果,但是其使用性能不是很好,板材之间要进行必要拼接、黏结,不适合外形比较复杂的建筑物的保温,不易施工,不够经济,所以使用范围不是很广泛。这就说明聚苯乙烯(EPS/XPS)泡沫保温材料虽然是一种热塑性材料,比无机保温材料性能更加优越,但是它也存在一些缺点:空腔结构、抗风揭性差、易出现裂缝、墙体透湿和返水现象、易造成大气污染、易发生二次燃烧且具有极快的火焰传播速度。这样看来,它不应该用于公共场所,也就是说使用受到了限制。
2.3复合型材料
复合型材料具有保温隔热效果好、防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定、生态环保性好、保温层强度高、使用寿命长、施工难度小、工程成本低等优点,而且其原材料来源广泛、能耗低,可节约资源,提高资源的循环再利用率等优点。完全符合国家倡导的防火、保温、环保、节能要求,这是有机保温材料无法做到的。这种复合型材料主要原料是廉价的建筑原料和粉煤灰工业废渣,属节能、利废的产品,而且在其加工过程中用水、用电量都小,无污水排放,无有害气体产生。新兴的新型复合型材料如隔热涂料、防辐射涂料等,都有保温效果,但其性能上存在一定的缺陷,成本高,涂层老化快,使用寿命有限。目前,有好多地区如上海、四川、庆、沈阳等省市成功推出了多种新型无机复合类高效保温材料,这充分证明了新型无机复合类高效保温材料及应用技术是完全可行的,既可以满足节能上的要求,又有益于生态环境保护和资源高效可循环利用。
2.4聚氨酯PU硬泡节能保温材料
聚氨酯PU硬泡节能保温材料是导热系数最低的一种材料,也就是说在达到同样隔热效果条件下,它使用的保温材料厚度最小。它的导热系数为0.023瓦(/米·开)。根据热工计算,25毫米厚的PU保温效果相当于40毫米厚的EPS、380毫米厚的混凝土或860毫米的普通砖。如果要完成我国建筑节能65%总目标,PU厚度只需3厘米,而EPS板厚度需7厘米以上,XPS板厚度需5厘米以上。这种保温材料具有一定的韧性,抗外力能力较强,但是如果消烟性能不过关,它在燃烧时易产生大量浓烟,引起人员伤亡。目前国内没有大量使用PU保温材料除了它的成本较高外还有它的防火性能差
3节能保温材料检测技术
3.1样品的状态调节
所谓样品的状态调节是为使样品或试样达到温度和湿度的平衡状态所进行的一种或多种操作,其原理为把试样暴露在规定的状态调节环境或温度中,那么试样与状态调节环境或温度之间即可达到可再现的温度和或含湿量平衡的状态。在测定保温材料的导热系数时,在测定试件质量后,必须把试件放在干燥器或通风的烘箱里,以对材料适宜的温度将试件调节到恒定的质量。
3.2导热系数检测
导热系数是评价保温材料绝热性能的主要技术依据,其物理意义为:在稳态传热条件下,当其两侧温差为1℃时,在单位时间内通过单位面积的热量,目前通常采用基于稳态法的双试件平板导热系数测定仪测定材料的导热系数。笔者曾对某一橡塑保温材料在同一条件下连续检测4次的导热系数值(平均温度40℃),检测导热系数值分别为0.0417w/m·k,0.0398w/m·k,0.0404w/m·k,0.0398w/m,第一次检测值不符合国标导热系数值规定。
笔者认为,橡塑保温材料在第一次检测时湿度较大,导致材料的导热系数较大,保温性能下降。另外,材料的分子结构及其化学成分、材料的表观密度、温度、松散材料的粒度、热流方向等都会对材料的导热系数造成影响,在热工计算中必需要考虑这个问题。
3.3密度的检测
材料的密度是指单位体积的材料重量,对于不同的材料可以划分为表观密度、干密度等,是影响材料导热系数的重要因素之一。由于气相的导热系数通常要小于固相的导热系数,所以保温材料都具有很大的气孔率,即很小的密度。一般情况下,增大气孔率或减少表观密度都能够降低材料的导热系数。要指出的是,绝热材料的主要传热方式是导热,即形成气泡的固体壳以及壳内气体的导热,但是在材料导热的同时,还存在另一种传热方式即辐射换热。绝热材料的传热是导热与辐射换热共同作用的结果,当绝热材料的密度减小到某一数值之后,导热系数的减少值与辐射换热量的增大值相比,后者效果更为明显,就整个材料保温性能而言是下降的。
参考文献:
[1]钱伯章,朱建芳.建筑节能保温材料技术进展[J].建筑节能,2009(2):56-59.
[2]巩永忠,苑峰,孙艳.国内建筑外墙保温材料现状与发展前景[J].新型建筑材料,2006(10):42-43.
[3]牟凤才,王宏斌.建筑外墙保温技术及节能材料[J].科技与生活,2010.