論住宅建筑圍護(hù)紻構(gòu)保溫性能的確定分析

周獻(xiàn)志

（內(nèi)蒙古呼倫貝爾晟昱建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古，呼倫貝爾，021008）

論住宅建筑圍護(hù)紻構(gòu)保溫性能的確定分析

周獻(xiàn)志

（內(nèi)蒙古呼倫貝爾晟昱建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古，呼倫貝爾，021008）

進(jìn)行外墻外保溫系統(tǒng)中保溫隔熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及理論研究，提出保溫隔熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論、保溫隔熱層厚度等，研究表明對于不同基層墻體，選用不超過40mm的保溫隔熱砂漿，即可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于墻體傳熱系數(shù)與蓄熱系數(shù)的要求。

建筑脧肚；外墻外保溫；保溫隔熱

一、提高住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能的意義

在節(jié)能住宅的設(shè)計(jì)中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫狀況是影響住宅冬、夏季能耗指標(biāo)的重要因素。我國現(xiàn)行的《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）》從降低冬季采暖能耗的角度，詳細(xì)規(guī)定了北方各采暖地區(qū)住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件傳熱系數(shù)的上限值，但這些限值主要是根據(jù)冬季的室外氣象參數(shù)確定的，并沒有考慮當(dāng)?shù)叵募臼彝鈿庀髼l件的變化特點(diǎn)。而對于某些采暖地區(qū)，其室外氣象條件的特點(diǎn)是冬季寒冷和夏季炎熱。此外，作為影響住宅熱狀況的另一個(gè)重要外擾，太陽輻射對各個(gè)朝向的作用又是有所差別的。以最少的投入獲得最好的保溫效果，應(yīng)同時(shí)考慮室外氣象條件變化的動(dòng)態(tài)性和方向性對住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能的不同要求，合理地確定住宅外墻及屋面的保溫性能。住宅節(jié)能的主要目的是在滿足人體熱舒適的基礎(chǔ)上，盡可能地降 低機(jī)械系統(tǒng)的使用能耗。

1、住宅建筑外墻外保溫延長了建筑物的壽命。

外墻內(nèi)保溫的保溫層構(gòu)造位置使得建筑物的外墻與內(nèi)墻分別處于兩個(gè)不同的溫度環(huán)境。內(nèi)墻及樓板處于室內(nèi) 的溫度環(huán)境，其年溫度差的變化會在60~80?的范圍，使建筑結(jié)構(gòu)長年不得安定。這種永遠(yuǎn)不安定的建筑結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致在多處墻面產(chǎn)生裂縫，并破壞沿外墻的屋面 防水，引起地下室防水的滲漏等。同樣這種不同溫度環(huán)境會產(chǎn)生不同變形的原理也會發(fā)生在那些夾心保溫和保溫層表面的剛性厚抹灰層上，保溫層上濕貼石材等做法 其保溫層外側(cè)部分都面臨同樣的形變破壞。外墻外保溫的保溫材料保護(hù)了主體結(jié)構(gòu)防止風(fēng)吹雨淋和風(fēng)化以及堿骨料的反應(yīng)等對主體外墻的侵蝕，相對延長了整個(gè)工程的使用壽命。

2、住宅建筑外保溫是消除熱橋的合理途徑。

外墻既要承重又要起保溫作用，外墻厚度必然較厚。采用高效保溫材料后，墻 厚得以減薄。但如果采用內(nèi)保溫，主墻體越薄，保溫層越厚，熱橋的問題就越趨于嚴(yán)重。在寒冷的冬天，熱橋不僅會造成額外的熱損失，還可能使外墻內(nèi)表面潮濕、結(jié)露，甚至發(fā)霉和淌水，而外保溫則可以不存在這種問題。由于外保溫避免了熱橋，在采用同樣厚度的保溫材料條件下，外保溫要比內(nèi)保溫的熱損失減少約20%，從而節(jié)約了熱能。

3、住宅建筑外保溫比內(nèi)保溫更容易控制墻面裂縫。

內(nèi)保溫的保溫塊材易發(fā)生裂縫。處于室內(nèi)溫度環(huán)境影響的內(nèi)保溫板材是附著在受室外年溫差影響而發(fā)生變形的外墻上。內(nèi)保溫塊材的板縫被溫度變化而產(chǎn)生的外墻變形應(yīng)力拉開，經(jīng)過幾個(gè)年溫差對外墻的變形影響，這種塊材板縫裂縫是終歸要發(fā)生的。外保溫墻體控制裂縫要比內(nèi)保溫墻體控制裂縫的發(fā)生容易的多。徹底的外墻外保溫的做法是將建筑物的全部結(jié)構(gòu)穿上了一件棉襖，使其完全處于 室內(nèi)的溫度環(huán)境下，年溫差一般波動(dòng)不大，可以忽略其形變的產(chǎn)生的影響。受室外環(huán)境溫度影響較大只是外保溫的外表面。

4、住宅建筑外保溫優(yōu)于內(nèi)保溫的其他功能。

外保溫則可以避免搬動(dòng)家具、施工擾民、甚至臨時(shí)搬遷等諸多麻煩發(fā)生。當(dāng)外墻必須進(jìn)行裝修或抗震加固時(shí)，加做外保溫是最經(jīng)濟(jì)、最有利的方法。我國目前許多住戶在住進(jìn)新房時(shí)，大多先進(jìn)行裝修。外保溫。采用外保溫則可以與室內(nèi)工程平行作業(yè)，有利于加快施工進(jìn)度。外保溫可以使建筑更為美觀，只要做好建筑立面設(shè)計(jì)，建筑外貌會十分出色。特別在舊房改造時(shí)，外保溫能使房屋外貌大為改觀。外墻外保溫適用范圍十分廣泛，適用于各種建筑。

5、住宅建筑外保溫的綜合經(jīng)濟(jì)效益很高。

外保溫比內(nèi)保溫增加了使用面積近2%，使單位使用面積造價(jià)得到降低。加上有節(jié)約能源、改善熱環(huán)境等一系列好處，綜合效應(yīng)十分明顯。

二、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱材料設(shè)計(jì)原理

保溫隔熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為基層處理-保溫隔熱層-抗裂保護(hù)層-飾面層?；鶎犹幚恚焊鶕?jù)不同建筑基體表面情況 分別采用相應(yīng)的處理方式，包括采用普通水泥砂漿找平、聚合物水泥灰漿拉毛或者不處理。以聚苯為主要原材料來生產(chǎn)保溫隔熱材料在世界各地均比較盛行，產(chǎn)品形 式主要有聚苯板、聚苯復(fù)合材料、聚苯乙烯顆粒等，其中聚苯板目前使用比較多。然而，聚苯板不適合外形不規(guī)則的建筑部位保溫，聚苯板之間粘結(jié)處易開裂，聚苯板與罩面砂漿親和力差，綜合成本較高，因而使用受到限制。將聚苯乙烯顆粒與膠粉料混合制成的不定型涂抹式保溫隔熱材料可以克服聚苯板的這些不足。膠粉聚苯 顆粒保溫隔熱灰漿設(shè)計(jì)主要考慮原則如下：

1、對聚苯乙烯泡沫顆粒的級配(粒徑為2-5mm，容重為20-30kg/m3)、以及它和膠凝材料的配比的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得此材料的密度、導(dǎo)熱系數(shù)、蓄熱系數(shù)、收縮率以及強(qiáng)度等各性能指標(biāo)都得到了優(yōu)化。

2、添加了硅鋁玻璃空心球體料(比表面積為 400-1500m2/kg，球體粒徑為5m-60m，氧化硅的含量在50%以上)，它和聚苯乙烯泡沫顆粒都屬于輕質(zhì)多孔材料，起到了保溫隔熱作用；另外，“滾珠效應(yīng)”改善了材料的和易性、整體性，一次施工達(dá) 4cm以上，并且不需二次找平，顯著提高了施工效率。

3、由于外加劑的作用，引入了1%-5%的氣泡，隔斷了熱傳輸通道，既達(dá)到了保溫隔熱的效果，也起到了保水的效果，提高了水泥水化程度，增強(qiáng)了保溫層的強(qiáng)度。

4、主要原料是廢舊聚苯乙烯泡沫，既利用再生資源，又減少了白色污染，所以此灰漿材料既是很好的環(huán)保產(chǎn)品，也很大程度的節(jié)約了資源。

5、采用干粉料預(yù)混合干拌技術(shù)與聚苯泡沫顆粒分裝工藝，現(xiàn)場只需按比例加水?dāng)嚢杓纯墒┕?，解決了傳統(tǒng)工藝中生產(chǎn)攪拌期長、運(yùn)輸成本高、存放周期短、現(xiàn)場配料計(jì)量不準(zhǔn)確、施工不方便等技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題。

三、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)現(xiàn)場檢測方法

1、熱流計(jì)法。

熱流計(jì)是建筑能耗測定中常用儀表，該方法采用熱流計(jì)及溫度傳感器測量通過構(gòu)件的熱流值和表面溫度，通過計(jì)算得出其熱阻和傳熱系數(shù)。其檢測基本原理為：在被測部位布置熱流計(jì)，在熱流計(jì)周圍的內(nèi)外表面布置熱電偶，通過導(dǎo)線把所測試的各部分連接起來，將測試信號直接輸入微機(jī)，通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理，可打印出熱流值及溫度讀數(shù)。當(dāng)傳熱過程穩(wěn)定后，開始計(jì)量。為使測試結(jié)果準(zhǔn)確，測試時(shí)應(yīng)在連續(xù)采暖（人為制造室內(nèi)外溫差亦可）穩(wěn)定至少7d的房間中進(jìn)行。一般來講，室內(nèi)外溫差愈大（要求必須大20?），其測量誤差相對愈小，所得結(jié)果亦較為精確，其缺點(diǎn)是受季節(jié)限制。該方法是目前國內(nèi)外常用的現(xiàn)場測試方法，國際標(biāo)準(zhǔn)和美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)都對熱流計(jì)法作了較為詳細(xì)的規(guī)定。

2、熱箱法。

熱箱法是測定熱箱內(nèi)電加熱器所發(fā)出的全部通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量及圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷熱表面溫度。其基本檢測原理是用人工制造一個(gè)一維傳熱環(huán)境，被測部位的內(nèi)側(cè)用熱箱模擬采暖建筑室內(nèi)條件并使熱箱內(nèi)和室內(nèi)空氣溫度保持一致，另一側(cè)為室外自然條件，維持熱箱內(nèi)溫度高于室外溫度8?以上，這樣被測部位的熱流總是從室內(nèi)向室外傳遞，當(dāng)熱箱內(nèi)加熱量與通過被測部位的傳遞熱量達(dá)平衡時(shí)，通過測量熱箱的加熱量得到被測部位的傳熱量，經(jīng)計(jì)算得到被測部位的傳熱系數(shù)。該方法的主要特點(diǎn)：基本不受溫度的限制，只要室外平均空氣溫度在25?.以下，相對濕度在60%以下，熱箱內(nèi)溫度大于室外最高溫度8?以上就可以測 試。據(jù)業(yè)內(nèi)技術(shù)專家通過交流認(rèn)為：該方法在國內(nèi)尚屬研究階段，其局限性亦是顯而易見的，熱橋部位無法測試，況且尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)熱箱法的國際標(biāo)準(zhǔn)或國內(nèi)權(quán)威機(jī) 構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)。

3、紅外熱像儀法。

紅外熱像儀法目前還在研究改進(jìn)階段，它通過攝像儀可遠(yuǎn)距離測定建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工缺陷，通過測得的各種熱像圖表征有熱工缺陷和無熱工缺陷的各種建筑構(gòu)造，用于在分析檢測結(jié)果時(shí)作對比參考，因此只能定性分析而不能量化指標(biāo)。通過以上幾種檢測方法的分析比較，熱流計(jì)法是目前國內(nèi)外較為成熟的檢測方法，且已得到普遍應(yīng)用。

四、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱層厚度設(shè)計(jì)

國家標(biāo)準(zhǔn)GB50176-1993《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》對圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫和隔熱性能指標(biāo)(K，R，0；，max)計(jì)算方法和計(jì)算參數(shù)做出了規(guī)定；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ26-1995《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)》對帶有抗震柱、圈梁等熱橋部位的復(fù)合墻體的外墻平均傳熱系數(shù) K的計(jì)算方法做出了規(guī)定：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ134-2001《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》對夏熱冬冷地區(qū)節(jié)能 50%目標(biāo)時(shí)的外墻傳熱系數(shù)和 蓄熱系數(shù)也做了規(guī)定。溫隔熱材料與其他主體建筑配合使用形成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻R、熱惰性指標(biāo)D、傳熱系數(shù)K以及達(dá)到節(jié)能50%的目標(biāo)時(shí)墻體的最小厚度的值.使用加氣混凝土砌塊作 為墻體結(jié)構(gòu)，若圍護(hù)結(jié)構(gòu)其他部分(窗戶、屋面等)能達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，外墻不需要保溫隔熱施工即可達(dá)到 50%的節(jié)能目標(biāo)；而對于混凝土砌塊或粘土實(shí) 心磚，保溫隔熱層厚度需要分別增加到29.4mm和20.1mm才能滿足節(jié)能目標(biāo)，同時(shí)這些傳統(tǒng)材料尤其粘土實(shí)心磚，既浪費(fèi)能源，又對環(huán)境造成嚴(yán)重污染， 不滿足現(xiàn)階段我國推廣的“四節(jié)”節(jié)能產(chǎn)品的節(jié)能要求。鋼筋混凝土主要用作建筑的梁和柱等承重、框架結(jié)構(gòu)，其熱阻較小，為達(dá)到節(jié)能50%的節(jié)能目標(biāo)，其表層 保溫隔熱層厚度不得小于30.7mm；可見鋼筋混凝土梁、柱是建筑物中最主要的“熱橋”部位，保溫隔熱施工中一定要盡量消除該種“熱橋”。

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TU774

A

1674-3954（2011）02-0051-02

男，漢族，1952年生，內(nèi)蒙古呼倫貝爾人，工程師，主要研究方向?yàn)楣I(yè)與民用建筑。