保溫墻體節(jié)能體系研究

李海洲 王治君 秦 亮

1 概述

能源可持續(xù)性的合理使用成為全球關注的一個熱點問題。剛剛過去的丹麥哥本哈根會議為了解決全球氣候變暖問題,通過各方協(xié)商,初步確定的協(xié)定也重點闡述了低碳節(jié)能的發(fā)展趨勢。節(jié)能是指加強用能管理,采取技術上可行、經(jīng)濟上合理以及環(huán)境和社會可以承受的措施,減少從能源生產(chǎn)到消費各個環(huán)節(jié)的浪費,更加有效、合理地利用能源。從能源消費的角度來看,能源效率是指為終端用戶提供的能源服務與所消耗的能源之比,所以對于節(jié)能不能簡單地理解為減少用能、節(jié)約用能(約束終端用戶提供的能源服務),節(jié)能的核心應該是提高能源效率。

墻體是建筑圍護結構的重要組成部分,雖然目前國內(nèi)外有很多的墻體保溫節(jié)能系統(tǒng),但結合溫州地區(qū)的氣候條件、節(jié)能現(xiàn)狀及資源特點,自保溫材料及系統(tǒng)的本身特點,使它的開發(fā)和應用存在很大的發(fā)展空間及推廣應用的必然性。

本文對國內(nèi)外墻體保溫體系的現(xiàn)狀進行了系統(tǒng)的描述和分析,并對墻體的節(jié)能技術所應遵循的原則和具體的評價方法作了介紹,為開展建筑物墻體的節(jié)能減排提供了一些建議。

2 墻體保溫體系現(xiàn)狀分析

早期國家把建筑節(jié)能的重點放在采暖地區(qū),那是因為與夏熱冬冷地區(qū)的建筑能耗相比,當時采暖地區(qū)的建筑能耗要高得多。但是到了今天,情況已經(jīng)而且還將發(fā)生重大的變化,夏熱冬冷地區(qū)夏季空調(diào)和冬季采暖所消耗的能源正在增加而且還將有大幅度的增加;另一方面由于長期以來對建筑節(jié)能工作不夠重視,導致該地區(qū)的建筑圍護結構保溫隔熱性能不足。

目前節(jié)能墻體保溫體系一般分為兩大類：一類是復合墻體保溫體系,該保溫體系包括以下幾種[1-3]：外墻外保溫體系、外墻內(nèi)保溫體系和夾芯復合保溫體系;另一類是自保溫體系,指的是以單一墻體材料即能滿足現(xiàn)有節(jié)能要求的外墻保溫體系,保溫材料即墻體材料本身,一般多應用于非承重墻體[4,5]。

外墻外保溫系統(tǒng)即保溫材料處于外墻的外側,由于其具有優(yōu)良的保溫節(jié)能效果,并可以消除結構性冷熱橋,保護了主體結構,且不占室內(nèi)使用空間,因而具備了綜合經(jīng)濟效益高等優(yōu)點并被建設部廣泛推廣。客觀地說,從理論上分析外墻外保溫的確是非常合理的,但實際操作卻并非易事,尤其在施工的可操作性及產(chǎn)品的耐候性和安全性等方面尚存在一些問題,有待于進一步完善解決。

外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)即保溫材料置于外墻內(nèi)側,一般采用聚合物保溫砂漿,石膏保溫砂漿等,這個技術相對比較成熟。由于它具有施工簡便,易于操作,受氣候影響小,尤其是外墻面的自由度大,因此受到業(yè)主的歡迎,到目前為止較為常用。雖然如此,但外墻內(nèi)保溫的保溫層構造位置使得建筑物外墻與內(nèi)墻分別處于兩個不同的溫度環(huán)境,容易出現(xiàn)一些由于溫度原因而引發(fā)的材料開裂等問題。

外墻自保溫系統(tǒng)是墻體自身的材料具有節(jié)能阻熱的功能,當前使用較多的是加氣混凝土砌塊,尤其是砂加氣混凝土砌塊,這些砌塊里面有許多封閉小孔,保溫性能良好,其中較為典型的是伊通自保溫系統(tǒng)。它利用伊通塊或伊通板直接作為建筑物的外墻、內(nèi)墻、屋面,從而達到保溫節(jié)能效果。其優(yōu)點是將圍護和保溫合二為一,無需另外附加保溫隔熱材料,在滿足建筑要求的同時又滿足保溫節(jié)能要求。盡管外墻自保溫優(yōu)勢明顯,但推廣難度仍然不小。首先是由于自保溫材料強度比較低,抗裂性不很理想,時間長容易產(chǎn)生墻體開裂現(xiàn)象。即使用在一般框架結構的建筑上,由于框架的變形性能大,而填充墻變形性能差,兩者的控制變形也難以取得一致,若增設過多的構造柱和水平抗裂帶會增加冷熱橋處理的難度。而且,對于大量高層建筑隨著短肢剪力墻的大量使用,填充墻所占比例不高,使得外墻自保溫系統(tǒng)受到限制。

3 墻體節(jié)能技術評價

節(jié)能技術總是與氣候條件相適應的,因此節(jié)能技術應用的選擇方面應當遵循以下原則：1)國外流行的技術在國內(nèi)不一定適用;2)適用于城市的節(jié)能技術在農(nóng)村不一定可行;3)適合于北方地區(qū)的節(jié)能技術不一定適合于南方地區(qū);4)適合于住宅建筑的節(jié)能技術并不一定適合于商業(yè)建筑。換言之,只有適合自身特點的技術才能真正起到節(jié)能的作用,墻體保溫技術也是如此。

以夏熱冬冷地區(qū)的墻體節(jié)能體系為例,外墻內(nèi)保溫體系和夾芯保溫體系由于本身所存在的技術理念缺陷,可選擇材料少,限制了其應用的范圍和市場的前景;外墻外保溫體系由于體系發(fā)展的完善,所以在北方寒冷地區(qū)取得很好的效果,開始在夏熱冬冷地區(qū)蓬勃發(fā)展;而自保溫體系由于與傳統(tǒng)技術的傳承性及概念的清晰一直在夏熱冬冷地區(qū)的節(jié)能市場上占有著一定的份額。在夏熱冬冷地區(qū),目前墻體保溫技術市場的競爭也主要存在于這兩者之間。結合氣候條件特點,就墻體自保溫體系和墻體外保溫體系在應用中的幾個問題進行比較：1)設計方面的比較。外墻外保溫由于采用保溫性能良好的聚合物材料作為保溫材料,如聚苯板,聚氨酯硬泡體等,其傳熱指標相對自保溫材料要好,并且要求具有一定的耐久性。2)施工方面的比較。自保溫體系作業(yè)簡單方便,工期短,無需二道工序,自保溫墻體體系的施工工序與普通墻體的施工工序無大差異,更加貼近目前建筑行業(yè)中慣用的施工方式,與外保溫體系相比施工簡單得多,大大地縮短了施工周期。另外由于施工技術成熟,熱工性能穩(wěn)定受施工質(zhì)量影響小,保證了節(jié)能效果。3)經(jīng)濟性的比較。單從價格的角度來考慮,目前自保溫體系仍要優(yōu)于已有的幾種外墻外保溫體系。從全壽命周期的角度來考慮,評價節(jié)能技術是否經(jīng)濟合理,即節(jié)能建筑投資回報率和投資回收期評估,主要通過補償年限的取值。4)發(fā)展前景的比較。從目前的保溫市場來看,不管是自保溫體系或是外保溫體系,通過保溫材料的選擇或厚度的調(diào)整,都能滿足相關標準的要求。但考慮到將來節(jié)能標準的提高,即節(jié)能65%的目標,進而更高的,如節(jié)能80%的目標,自保溫墻體體系則能很好地與已有的外保溫、內(nèi)保溫體系相結合,能方便實現(xiàn)節(jié)能65%的遠期目標和更高的節(jié)能要求。而對于采用外保溫體系的系統(tǒng)而言,簡單地增加保溫材料的厚度在節(jié)能效果上也許可能達到,但不夠經(jīng)濟,同時又給建筑帶來了額外的麻煩;而研發(fā)新的、保溫性能更好的保溫材料所需的時間又長,很難跟上瞬息萬變的市場需求。

4 結語

針對日益突出的能源危機和節(jié)能減排的倡議,本文對建筑墻體的節(jié)能問題進行了一個系統(tǒng)的分析研究。在對國內(nèi)外墻體保溫節(jié)能體系的現(xiàn)狀進行了回顧和總結的基礎上,著重提出了墻體節(jié)能減排的評價措施和方法,為該領域管理部門的工作人員和其他相關專業(yè)人士的決策提供一些有益的指導。

[1]付祥釗.夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能技術[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[2]劉洪濤,劉雪玲.幾種常見的外保溫形式及材料[J].建材技術與應用,2002(1)：39-41.

[3]古小英,沈 峻.住宅建筑外墻外保溫技術現(xiàn)狀與前景展望[J].住宅科技,2005(6)：28-30.

[4]顧同曾.應大力研發(fā)和應用單一保溫墻體節(jié)能體系[J].中國建材,2006(2)：81-82.

[5]周 杰.輕集料混凝土的研究與應用現(xiàn)狀分析[J].山西建筑,2006,32(13)：137-138.