關(guān)于保溫材料保溫能力對(duì)預(yù)制裝配式建筑節(jié)能性的影響分析

胡泳珊

1　引言

在當(dāng)今社會(huì)，能源和環(huán)境問(wèn)題是人類發(fā)展必須面對(duì)的兩大問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，隨著世界人口的急劇增加和工業(yè)的迅速發(fā)展，全球能源消耗量每年都以2.3%的速率增加，而在能源大量消耗的同時(shí)，傳統(tǒng)的燃料和汽油等的使用又帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。作為能源消耗的主要部分，建筑物每年都要消耗大量的礦物燃料，在歐美地區(qū)，建筑能耗占到了整個(gè)能源消耗的40%以上。為了實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，建筑技術(shù)已經(jīng)成為了國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者重點(diǎn)研究的課題。在我國(guó)北方地區(qū)，保溫材料的應(yīng)用可減緩室內(nèi)溫度受室外低溫影響。在南方地區(qū)則可減緩溫度上升，起隔熱保溫作用。無(wú)論在南方還是北方，如果使用空調(diào)或取暖設(shè)備，有保溫材料的建筑，可以節(jié)能，降低電耗。

建筑物節(jié)能主要是在墻體上布置保溫材料。而這些建筑也多是預(yù)制裝配式建筑。這種類型的建筑具有整體用料少、資源消耗少、垃圾產(chǎn)生少和施工對(duì)居民生活影響小的優(yōu)點(diǎn)。而隨著時(shí)間延長(zhǎng)，保溫材料性能就會(huì)發(fā)生變化，這也必將影響到預(yù)制裝配式建筑的整體節(jié)能效果。

2　預(yù)制裝配式建筑節(jié)能效果分析

對(duì)于我國(guó)建筑物而言，墻體的保溫方式有很多種，其中，外墻外保溫方式就是一種常用的墻體保溫方式。這種保溫方式在實(shí)際施工過(guò)程中的一般做法是，在主體墻面外側(cè)，將保溫砂漿、保溫板等保溫材料黏貼在墻體上。為了固定保溫材料，還需用到耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布，以及一定量的黏膠作保溫材料的保護(hù)層。墻體外保溫的應(yīng)用，給人們的生活帶來(lái)了更多的便利。對(duì)于各類型建筑，尤其是預(yù)制裝配式建筑，這種方式可以有效提高保溫效果，起到節(jié)能的作用。除此之外，外墻外保溫的保溫方式還能提高室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，保護(hù)建筑主體，對(duì)延長(zhǎng)建筑物的使用壽命也有很大的幫助。與內(nèi)保溫的方式相比，外墻外保溫還可以增加建筑內(nèi)部的實(shí)際使用面積。這些優(yōu)勢(shì)的存在，使得這種墻體保溫方式得到了廣泛的應(yīng)用。但是，外墻外保溫方式也存在很多施工難點(diǎn)，比如對(duì)材料要求苛刻，操作難度大，技術(shù)要求高等。

預(yù)裝配式建筑需要在調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定其屋頂、墻體、房間類型及功能、使用材料、門和窗等。裝配式建筑物的標(biāo)準(zhǔn)層平面圖如圖1所示。傳統(tǒng)建筑與裝配建筑物相比，兩者主要在維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能上有著很大的差異。

圖1　裝配式建筑物的標(biāo)準(zhǔn)層平面圖

預(yù)制裝配式建筑大多采用外墻外保溫方式，工業(yè)化生產(chǎn)的預(yù)制部件，可將保溫材料的施工難度降低，更科學(xué)地安裝保溫材料，能發(fā)揮保溫材料的更加性能，其比普通建筑有著更好的節(jié)能效果。對(duì)于建筑物而言，盡管墻體外保溫材料能起到保溫作用，但是，隨著使用年限的增長(zhǎng)，這種材料的保溫效果會(huì)逐漸降低。有學(xué)者根據(jù)Dest-h模型，對(duì)傳統(tǒng)建筑和裝配式建筑的節(jié)能效果隨年限的變化進(jìn)行了研究。

墻體傳熱系數(shù)會(huì)因?yàn)楸夭牧闲阅艿南陆刀?。反過(guò)來(lái)，墻體傳熱系數(shù)的升高也就意味著其保溫性能的下降。假設(shè)墻體保溫材料的保溫性能按照每10a衰減5%的速度降低，在墻體外保溫材料不變的情況下，50a后，傳統(tǒng)建筑物的傳熱系數(shù)從0.497W/（m2·K）增加到了0.815W/（m2·K），而裝配式建筑物的傳熱系數(shù)從0.41W/（m2·K）增加到了0.471W/（m2·K）。通過(guò)傳統(tǒng)建筑物和裝配式建筑物的傳熱系變化的比較結(jié)果可知，裝配式建筑物傳熱系數(shù)衰減速度更慢。因此，采用外墻外保溫方式和同樣的保溫材料，裝配式建筑物節(jié)能效果更好。

圖2不同工況下全年熱量使用隨年限變化曲線

圖2中的工況5和工況7就代表了傳統(tǒng)建筑和裝配式建筑全年熱量使用隨保溫材料使用年限的變化曲線。從圖中可以看出，工況5曲線斜率更大，代表著其隨著保溫材料使用年限延長(zhǎng)，建筑物全年熱量使用更多，墻體保溫效果下降更快。而工況7曲線幾乎是頻現(xiàn)，意味著其隨著保溫材料使用年限延長(zhǎng)，建筑物全年熱量使用變化不大，墻體保溫效果下降緩慢。

3　預(yù)制裝配式建筑方式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工缺陷分析

3.1　夜間墻體表面溫度

對(duì)于夜間室外溫度較室內(nèi)溫度低的地區(qū)而言，墻體起到降低傳熱效果的作用，從而可以避免夜間室內(nèi)溫度過(guò)低。在夜間，由于建筑外氣溫要低于室內(nèi)溫度，為了室內(nèi)保暖，就需要降低墻體的傳熱效果，避免室內(nèi)熱量過(guò)多流失。通過(guò)使用紅外熱像儀測(cè)試，墻體夜間溫度在-17～-4℃之間。并且，測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，窗體附近的溫度也要明顯低于其他地方的溫度。由于窗體位置沒(méi)有使用保溫材料，且其材質(zhì)一般都要用到金屬，其傳熱效果好。建筑物白天因?yàn)樘?yáng)照射而儲(chǔ)存起來(lái)的熱量，在窗體附近就會(huì)更多的流向室外。因此，窗體部位很容易造成熱量散失，其保溫效果可以忽略不計(jì)。所以，北方地區(qū)的建筑為了避免室內(nèi)熱量流失，還需要對(duì)窗體進(jìn)行加工。一般做法是，采用雙層玻璃，增加窗體的隔熱效果，減少室內(nèi)溫度往窗體外傳遞。至于夜間室外溫度較高的地區(qū)而言，墻體的保溫材料則可減緩溫度上升，起隔熱保溫作用。

3.2　日間墻體表面溫度

日間太陽(yáng)光對(duì)墻體的照射，會(huì)提高墻體溫度。由于太陽(yáng)照射到北面墻體的時(shí)間很少，因此，建筑物的北面墻體溫度一般都會(huì)偏低。受到氣流的影響，北面墻體處散熱能力更強(qiáng)，導(dǎo)致其溫度更低。東面墻體因?yàn)榇竺娣e受到太陽(yáng)的照射，其溫度較高，其最高溫度可達(dá)30℃以上。南面墻體由于也可以受到太陽(yáng)照射，其墻身溫度也會(huì)受到影響。而西面墻體受太陽(yáng)照射時(shí)間短，而且能量小，故其溫度變化不明顯，與氣溫相比，并沒(méi)有太多的差異。除了太陽(yáng)輻射因素之外，墻體溫度還會(huì)受到氣流的影響。以南面墻體為例，由于受到風(fēng)向的影響，使得熱量可以在南面墻體處集中，該處墻體熱量散發(fā)慢，從而使得南面墻體在日間會(huì)隨著時(shí)間延長(zhǎng)而升高。而對(duì)于西面墻體，除了光照時(shí)間不長(zhǎng)的因素之外，受到空氣對(duì)流的影響，使得該處墻體散熱更快，因而此處墻體溫度偏低。

3.3　墻體溫度測(cè)量結(jié)果分析

預(yù)制裝配式建筑可以具有比傳統(tǒng)建筑物更好的節(jié)能效果，因此，在實(shí)際施工中，可以通過(guò)科學(xué)的安裝手段，采用合理的安裝方式，以規(guī)范化的操作，就能使得預(yù)制裝配式建筑滿足建筑的保溫需求。這種建筑方式可以降低熱量的流失，達(dá)到更好的節(jié)能效果。

通過(guò)實(shí)際測(cè)量也發(fā)現(xiàn)，預(yù)制裝配式建筑在金屬窗體等位置的有保溫效果不好，散熱嚴(yán)重等問(wèn)題。為了進(jìn)一步提高預(yù)制裝配式建筑的節(jié)能效果，可以通過(guò)采用性能更加合適的保溫材料，以增加窗體部位的節(jié)能作用。

4　結(jié)論

外墻外保溫方式是我國(guó)建筑常見的一種墻體保溫方法。其中，墻體保溫材料發(fā)揮了重要作用。而隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，這些保溫材料的性能會(huì)降低，使得建筑物的墻體保溫效果大幅下降，節(jié)能效果也會(huì)降低。預(yù)制裝配式建筑則可以幫助提高能源的利用效率，與傳統(tǒng)建筑相比，其墻體保溫材料性能衰減速度更慢，節(jié)能效果更好，滿足綠色建筑的需要。就節(jié)能效果而言，預(yù)制裝配式建筑對(duì)提高社會(huì)效益，節(jié)能環(huán)保有著重要意義，是未來(lái)建筑物發(fā)展的重要方向。

[1]何繼峰，王滋軍，戴文婷，等.適合建筑工業(yè)化的混凝土結(jié)構(gòu)體系在我國(guó)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].混凝土，2014（6）：129～132.

[2]潘志穎，于水，馮國(guó)會(huì)，等.保溫材料保溫能力對(duì)預(yù)制裝配式建筑節(jié)能性的影響分析[J].節(jié)能，2015（4）：51～54.

[3]馬浩然，楊瑜.試論保溫材料保溫能力對(duì)預(yù)制裝配式建筑節(jié)能性的影響[J].江西建材，2016（16）：59～60.