節(jié)能復(fù)合墻體的研究與探討

高 磊 張緒濤

1 概述

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長,能源和環(huán)境問題日益嚴(yán)重,如何節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境是亟待解決的重要問題。根據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計(jì)資料[1],目前建筑直接能耗已占到社會(huì)總能耗的30%～35%,而我國單位建筑面積采暖能耗是氣候條件相近的發(fā)達(dá)國家的3倍左右;墻體作為建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體,其能耗在建筑能耗中占有很大的比例,一般達(dá)40%左右。無疑,采用節(jié)能墻體是解決這一問題的最有效途徑。墻體保溫系統(tǒng)根據(jù)構(gòu)造和所處位置的不同分為:外墻外保溫體系、外墻內(nèi)保溫體系、墻體夾心保溫體系、墻體自保溫體系,其中又以外墻外保溫的發(fā)展最為迅速。

本文首先介紹了外墻外保溫體系和內(nèi)墻內(nèi)保溫體系的構(gòu)造,進(jìn)而分析了外墻外保溫體系的缺陷及應(yīng)對(duì)措施,為節(jié)能復(fù)合墻體類型的選擇與設(shè)計(jì)提供參考。最后,對(duì)未來節(jié)能墻體的發(fā)展趨勢做出了展望。

2 復(fù)合墻體在墻體保溫系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 內(nèi)保溫復(fù)合墻體

內(nèi)保溫復(fù)合墻體的做法是將絕熱材料復(fù)合在承重墻內(nèi)側(cè),同時(shí)以輕質(zhì)建筑板材或飾面材料等覆面作為保護(hù)層。目前較為常用的內(nèi)保溫技術(shù)有:增強(qiáng)石膏復(fù)合聚苯保溫板、聚合物砂漿復(fù)合聚苯保溫板、增強(qiáng)水泥復(fù)合聚苯保溫板、內(nèi)墻貼聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯顆粒保溫料漿加抗裂砂漿壓入網(wǎng)格布的做法。增強(qiáng)粉刷石膏聚苯板外墻內(nèi)保溫墻體是一種最常見的內(nèi)保溫復(fù)合墻體。這種墻體以阻燃型泡沫聚苯板為保溫材料,這種板材貨源充足、導(dǎo)熱系數(shù)低、具有一定強(qiáng)度、尺寸靈活、切割方便、密度可依設(shè)計(jì)要求,一般以大于18 kg/m3為宜。

內(nèi)保溫復(fù)合墻體的保溫結(jié)構(gòu)一般為干作業(yè)施工,僅在一個(gè)層高范圍內(nèi)施工,不需搭設(shè)腳手架,生產(chǎn)效率較高。同時(shí)內(nèi)保溫復(fù)合墻體也有較為明顯的缺點(diǎn):

1)保溫隔熱效果差,外墻平均傳熱系數(shù)高。

2)熱橋保溫處理困難,不易處理出現(xiàn)的結(jié)露現(xiàn)象。

3)保溫層占用室內(nèi)使用面積。

4)不利于室內(nèi)裝修,在安裝空調(diào)、電話及其他裝飾物等設(shè)施時(shí)尤其不便。

5)不利于既有建筑的節(jié)能改造。

6)保溫層易出現(xiàn)裂縫。

2.2 外保溫復(fù)合墻體

所謂外保溫復(fù)合墻體[2],是指將保溫隔熱材料復(fù)合在建筑物外墻外側(cè),并覆以保護(hù)層。這樣,建筑物的整個(gè)外面都被保溫層覆蓋,使建筑物具有很好的保溫隔熱性能,從建筑物的熱工原理上講,外保溫復(fù)合墻體的保溫隔熱效果是最好的。

外保溫復(fù)合墻體與內(nèi)保溫復(fù)合墻體相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):

1)保護(hù)主體結(jié)構(gòu),延長建筑物使用壽命;

2)基本消除了熱橋的影響;

3)墻體潮濕情況基本得到改善;

4)有利于室溫保持恒定;

5)便于既有建筑物的節(jié)能改造;

6)避免了裝修對(duì)保溫層的破壞;

7)增加了建筑物的使用面積。

目前工程中應(yīng)用較多的外保溫復(fù)合墻體有如下幾類:

1)外掛式外保溫復(fù)合墻體。外掛式外保溫復(fù)合墻體外掛的保溫材料有聚苯乙烯泡沫板(簡稱聚苯板,包括EPS,XPS)、巖(礦)棉、玻璃棉、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料板、聚苯仿石裝飾保溫板等。

2)聚苯板與混凝土墻體一次澆筑成型墻體。聚苯板與混凝土墻體一次澆筑成型墻體是將聚苯板內(nèi)置于建筑模板內(nèi),位于澆筑的墻體外側(cè),然后澆筑混凝土,混凝土與聚苯板一次澆筑成型。這種復(fù)合墻體分為有網(wǎng)體系和無網(wǎng)體系兩種。對(duì)于有網(wǎng)體系,內(nèi)置的聚苯板可采用帶有雙面鋼絲網(wǎng)或單面鋼絲網(wǎng)的形式。無網(wǎng)體系是將聚苯板背面設(shè)計(jì)成鋸齒形以加大與混凝土的粘結(jié)與錨固力,同時(shí)將板材周邊設(shè)計(jì)成高低槽,安裝時(shí)相互粘結(jié),加強(qiáng)了板的整體性,同時(shí)采用尼龍錨栓將保溫板和混凝土墻體連接在一起,使保溫板與混凝土外墻緊密結(jié)合。

3)涂抹聚苯顆粒保溫料漿保溫墻體。涂抹聚苯顆粒保溫料漿保溫墻體由保溫隔熱層和抗裂防護(hù)層組成。其中保溫隔熱層材料是由保溫膠粉料與聚苯顆粒輕骨料分別按配合比配置而成,將水、保溫膠粉料及聚苯顆?；旌蠑嚢璩筛酄铙w即可使用?？沽逊雷o(hù)層是由水泥抗裂砂漿、復(fù)合涂塑耐堿玻纖網(wǎng)格布、配套柔性耐水膩?zhàn)印⒐柘鹉z彈性底漆組成,可長期有效地防止面層(防護(hù)層)產(chǎn)生裂縫。這種墻體保溫層整體性好,施工厚度易控制,漿料保溫、耐火、耐水、耐凍融、耐候性好。

3 外墻外保溫體系缺陷分析

3.1 外墻外保溫體系耐久性缺陷問題分析

調(diào)查發(fā)現(xiàn),大部分外墻外保溫體系在使用幾年后,都不同程度地產(chǎn)生表面裂縫,似乎是一種通病。外墻外保溫體系開裂不僅影響建筑物的美觀,影響保溫隔熱性能,而且縮短了外墻外保溫的使用壽命。目前使用的保溫體系均是由有機(jī)泡沫保溫層和防水飾面層組成,一旦外防水飾面層開裂滲水,會(huì)導(dǎo)致有機(jī)保溫層霉變、空鼓、起翹、剝落等現(xiàn)象,保溫效果大大降低,并且嚴(yán)重影響了耐久性和使用壽命。造成外保溫體系開裂主要原因:

1)由于有機(jī)保溫層與墻體、面層砂漿存在較大的熱膨脹率差別,晝夜和季節(jié)溫度變化導(dǎo)致墻體、飾面層和保溫層受室外氣溫和太陽輻射的影響而發(fā)生脹縮,由于它們的脹縮率差別顯著,容易產(chǎn)生脫粘和裂縫;

2)外墻外保溫體系構(gòu)造有五層之多,其施工工藝程序多,質(zhì)量控制環(huán)節(jié)多,且施工人員技術(shù)良莠不齊,施工質(zhì)量易出現(xiàn)問題。

3.2 外墻外保溫體系安全隱患問題分析

1)保溫層防火安全隱患問題:盡管外保溫層在墻外,且采用了自熄性XPS/EPS板,在房屋內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)時(shí),大火仍然會(huì)從窗戶洞口往外燃燒,波及窗口四周的聚苯保溫層。如果沒有相當(dāng)嚴(yán)密的防護(hù)隔離措施,還很可能會(huì)造成災(zāi)害,火勢在外保溫層內(nèi)蔓延,以致將整個(gè)保溫層燒掉。2)高層建筑外保溫層抗負(fù)風(fēng)壓的問題:高層建筑高處風(fēng)力大,在背風(fēng)面上產(chǎn)生吸力,如果保溫層粘結(jié)強(qiáng)度不足或界面存在粘結(jié)質(zhì)量缺陷,則有可能導(dǎo)致保溫板脫落。所以在國外一般不在高層建筑采用外保溫體系。國內(nèi)目前不少地區(qū)在高層建筑也采用外保溫體系,而且在保溫層外還貼有飾面磚。相信設(shè)計(jì)單位已計(jì)算過當(dāng)?shù)夭煌瑢痈咛幍娘L(fēng)壓力,以及保溫層固定后所能抵抗的負(fù)風(fēng)壓力。

3.3 現(xiàn)有外墻保溫體系節(jié)能效率需要提高

國際范圍的能源危機(jī),促使世界各國紛紛制定了新的更高的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),因此,許多傳統(tǒng)的墻體保溫材料性能已經(jīng)不能滿足新的要求。我國部分地區(qū)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)從原有的節(jié)能50%提高到節(jié)能65%,則外墻傳熱系數(shù)限值相應(yīng)地要從1.16 W/(m2?K)提高到 0.6 W/(m2?K)。根據(jù)測算,采用現(xiàn)有保溫材料,外保溫體系需將外墻保溫層厚度增加至80 mm左右,若做內(nèi)保溫,保溫層厚度將達(dá)150 mm左右,不經(jīng)濟(jì),也不適宜。因此,必須開發(fā)新一代節(jié)能材料。

4 我國節(jié)能墻體的發(fā)展趨勢

1)積極開發(fā)和發(fā)展高質(zhì)量的利廢制品。

發(fā)展利廢墻材產(chǎn)品始終是我國墻材革新的主導(dǎo)方向。我們要圍繞利廢量大、環(huán)境污染少、節(jié)能效果顯著的生產(chǎn)技術(shù),開發(fā)優(yōu)質(zhì)利廢墻材產(chǎn)品。當(dāng)前重點(diǎn)是開發(fā)和發(fā)展優(yōu)質(zhì)的、高摻量的粉煤灰和煤矸石墻材產(chǎn)品。隨著國家產(chǎn)業(yè)政策對(duì)以黏土為基材的燒結(jié)制品的限制和環(huán)保對(duì)大氣污染的嚴(yán)格控制,必須積極開發(fā)和發(fā)展非燒結(jié)工藝的優(yōu)質(zhì)利廢制品,以貫徹國家清潔生產(chǎn)法。

2)大力研制開發(fā)新型的復(fù)合墻體體系和墻體材料。

世界上建造建筑物的主體材料大多數(shù)是混凝土,尤其是在全面“禁磚”的今天,混凝土材料的使用更加廣泛。作為建筑物的主體材料混凝土保溫性能很差,保溫系數(shù)為117 W/(m2?K)左右。要使混凝土墻體滿足保溫節(jié)能要求,就必須依靠其內(nèi)外保溫材料進(jìn)行保溫,這樣不僅增加施工工序,加大建造成本,而且不利于結(jié)構(gòu)受力和安全。

3)提高保溫節(jié)能墻體產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是墻材質(zhì)量的基礎(chǔ),也是保證。以產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為手段,同樣可以調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),引導(dǎo)產(chǎn)品發(fā)展方向。近年,有的用戶反映某些新型墻材產(chǎn)品存在質(zhì)量問題,后經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),這些產(chǎn)品的技術(shù)性能指標(biāo)均已達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求,這說明問題出現(xiàn)并不是生產(chǎn)質(zhì)量問題,而是標(biāo)準(zhǔn)存在問題,是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)定得過低,達(dá)不到建筑功能需求,不能滿足住戶的要求。

4)確保新墻材應(yīng)用,加快保溫節(jié)能墻材推廣應(yīng)用的步伐。

適應(yīng)住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的要求,把保溫節(jié)能墻材應(yīng)用指標(biāo)納入住宅建設(shè)計(jì)劃,確保逐步提高保溫節(jié)能墻材應(yīng)用比例。用典型實(shí)例向社會(huì)各界廣泛宣傳發(fā)展保溫節(jié)能墻材的意義、優(yōu)越性及經(jīng)濟(jì)合理性,為推廣應(yīng)用創(chuàng)造良好的社會(huì)環(huán)境,帶動(dòng)保溫節(jié)能墻材在建筑中的應(yīng)用。

5 結(jié)語

作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的墻體,不僅是房屋建筑中的重要組成部分,而且與建筑物的自重、成本、施工工期、建筑能源消耗有著直接的關(guān)系。一個(gè)國家新型墻體的發(fā)展也客觀的反映了其建筑水平和建材工業(yè)的發(fā)展水平。隨著我國新型墻體技術(shù)的日益完善與成熟,新型墻體在我國今后的建筑行業(yè)中必將有著十分廣闊的發(fā)展前景。

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