無機(jī)保溫砂漿在太陽能建筑示范項目中的應(yīng)用研究

孟 淵 楊樹新 田斌守 梁 斌 王本明 藺瑞山（甘肅省建材科研設(shè)計院，甘肅 蘭州 730020；2甘肅省建筑材料安全性檢測與評價工程技術(shù)研究中心，甘肅 蘭州 730020）

1 前言

20世紀(jì)80年代以來，我國建筑業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，目前全國城鄉(xiāng)既有建筑面積已達(dá)420億平方米。國家權(quán)威部門預(yù)計，到2020年底，全國新增房屋建筑面積將達(dá)250至300億平方米。每年新增建筑竣工面積15-20億平方米。我國早已成為世界第一大房屋建筑市場，現(xiàn)在每年新增建筑面積超過所有發(fā)達(dá)國家建筑面積的總和。

我國房屋建筑面積的迅速增加，也直接導(dǎo)致了建筑能耗比例的加重，建筑單位面積采暖能耗指標(biāo)達(dá)到相近氣候條件下發(fā)達(dá)國家的2-3倍，采暖能耗占國民經(jīng)濟(jì)總能耗的27.5%，并且隨著城市化進(jìn)程的加快和人民生活水平的提高，這一比例會持續(xù)提高。這樣，開發(fā)一種既具有節(jié)能保溫，又安全、耐久，與建筑物主體結(jié)構(gòu)同壽命的整體式保溫體系就顯得尤為重要。本文以甘肅省建材科研設(shè)計院新型建筑材料中試基地太陽能采暖暨既有建筑節(jié)能改造工程為例，參照《膨脹?；⒅楸厣皾{建筑構(gòu)造》中的工藝要求進(jìn)行施工，并對改造前后建筑物保溫性能測試，以建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工計算對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，結(jié)果表明，用阻燃保溫砂漿節(jié)能改造后的建筑物的節(jié)能效果提高明顯。

2 試驗概況

試驗地點(diǎn)為蘭州市永登縣柳樹鄉(xiāng)復(fù)興村甘肅省建材科研設(shè)計院中試基地，海拔2100米，屬于寒冷地區(qū)，建筑物為一層磚混結(jié)構(gòu)，建筑物面積為314m2，改造前建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)為370mm磚墻，門為木質(zhì)門，窗為木質(zhì)單層玻璃窗，屋頂為現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面，地面為普通混凝土地面。改造后建筑物狀況見表1的改造方案。試驗設(shè)備包括溫度與熱流巡回檢測儀、溫度計、熱流計，電暖氣等。試驗設(shè)備布置方法為：測試房間安裝溫度與熱流巡回檢測儀，在被測墻體的內(nèi)外側(cè)貼上熱流計和溫度傳感器，在房間懸置溫度計，并擺放電暖器。見圖1。

圖1 改造前后建筑物

3 試驗過程

本試驗主要分為兩部分完成，試驗時間為2014年1月5日至2014年1月20日，共計15天時間。建筑物已經(jīng)開始采暖，改造前建筑物保溫性能及溫度變化以一間同條件未改造的房屋為準(zhǔn)，改造后建筑物的保溫性能及溫度變化以已經(jīng)改造完成的建筑物為準(zhǔn)，測試房間的面積均為18.5m2。為了測試改造前后能耗狀況，從2014年1月10日至1月20日，在測試房間安置電暖氣及電度表，控制屋內(nèi)溫度為18℃時的能耗狀況。

4 節(jié)能改造的做法及傳熱系數(shù)計算

改造方案為：外圍護(hù)采用內(nèi)墻抹30mm厚阻燃保溫砂漿和外墻抹40mm厚阻燃保溫砂漿組合節(jié)能保溫措施，屋面采用100mmEPS聚苯保溫板加150mm水泥爐渣找坡，用40mm阻燃保溫砂漿做保護(hù)層，SBS防水卷材做防水層；地面150mm厚超輕陶?；炷?。戶門使用前板1.0mm，后板0.8mm，門框1.8mm厚鐵皮，內(nèi)部填充100mm厚聚氨酯發(fā)泡保溫及粘接，在縫隙處也均填充聚氨酯發(fā)泡膠密封，使通過門窗框或扇型材散失熱量的途徑被阻斷，達(dá)到高能效的斷熱目的。窗戶使用現(xiàn)在保溫隔熱效果較好的5+12A+5中空玻璃斷橋窗戶。

改造做法及傳熱系數(shù)見表1。

表1 改造做法及傳熱系數(shù)

表2 改造前后圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)

5 結(jié)果及分析

5.1 改造前后圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的變化

改造前后建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的測試值見表2，墻體和屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)測試曲線見圖2、圖3。

改造前后的測試曲線圖見圖2、圖3。

圖2 改造前后墻體傳熱系數(shù)

圖3 改造前后屋頂傳熱系數(shù)

從圖表中可以看出：1）改造前后墻體及屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)明顯減小，說明墻體的保溫性能明顯增加，節(jié)能效果明顯。2）從傳熱系數(shù)的曲線中可以看出，改造后的傳熱系數(shù)曲線較改造前的傳熱系數(shù)曲線波動較小，說明改造后隨著圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能的增加，建筑物的熱穩(wěn)定性也隨之增加。

5.2 改造前后室內(nèi)溫度

改造前后室內(nèi)外溫度的變化曲線見圖4。

圖4 改造前后室內(nèi)外溫度變化曲線

在圖4中，最下邊的曲線是建筑物測試期間室外的環(huán)境溫度，中間一條曲線是建筑物改造前室內(nèi)的溫度，最上面的一條曲線是改造后建筑物的溫度。從圖中可以看出，在室外溫度變化時，改造前的比改造后的溫度變化更靈敏，并且改造后的溫度較改造前高出3-5℃，表明在實際采暖狀態(tài)下，改造后的建筑物具有更好的保溫性能和舒適度。

5.3 實測電耗的比較

測試電耗時，從2014年1月10日至1月20日，保持室內(nèi)溫度18℃恒溫，由于該建筑物具有供暖系統(tǒng)，并且不便關(guān)閉，所以電加熱只是一個補(bǔ)償熱源，改造前，測試房間的平均日耗電量為12.89kWh（46.41MJ）；改造后測試房間的平均日耗電量為7.58 kWh（27.29MJ），改造前后的電耗見圖5。

圖5 改造前后恒溫階段耗電量

測試結(jié)果表明，在1月10日至1月20日之間較長恒溫階段，改造后的建筑物較改造前節(jié)能41.20%，說明改造后可以用較少的能耗維持與改造前同樣的室內(nèi)溫度。

6 結(jié) 語

1）按理論計算的圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料保溫性能，改造前后，圍護(hù)墻體和屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)由1.82W/(m2·K)和2.06W/(m2·K)降為 0.62W/(m2·K)和 0.46W/(m2·K)。

2）在室外溫度變化時，改造前的比改造后的溫度變化更靈敏，并且改造后的溫度較改造前高出3-5℃，表明在實際采暖狀態(tài)下，改造后的建筑物具有更好的保溫性能和舒適度。

3）維持恒定室溫階段，改造后的建筑物較改造前節(jié)能41.20%，節(jié)能效果顯著。

[1]甘肅省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)膨脹?；⒅楸厣皾{建筑構(gòu)造DBJT25-136-2012

[2]田斌守.建筑節(jié)能現(xiàn)場檢測方法[J].工程質(zhì)量,2009(12)

[3]山西省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)?；⒅楸厣皾{應(yīng)用技術(shù)規(guī)程DBJ04-250-2007

[4]田斌守.建筑節(jié)能檢測技術(shù)（第二版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2011

[5]楊曉晶.?；⒅楸厣皾{基本性能試驗研究及技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析[D].太原理工大學(xué)，2009