墻面保溫新材料應(yīng)用探索

唐澄宇 趙 欣 賀 克

1.中國電建集團(tuán)河北工程有限公司；2.北方工程設(shè)計(jì)研究院有限公司

1 工程概況

某新建EPC工程位于“寒冷（B）區(qū)1”，其中包含宿舍樓1棟，結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，軸線尺寸130.2m（東西向）×15.6m（南北向），地上二層，建筑高度6.60m，建筑面積4220.29m2，包含住宿、廚房、餐廳、活動(dòng)室等多種使用功能。施工圖設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員提出宿舍樓外墻保溫構(gòu)造采用常規(guī)的經(jīng)濟(jì)型做法——蒸壓加氣混凝土砌塊外貼巖棉板，節(jié)能軟件模擬計(jì)算巖棉板厚度不小于140mm；經(jīng)溝通，采用常規(guī)固定方法施工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)較大，而增加支撐體系費(fèi)用增加較高；EPC工程項(xiàng)目部內(nèi)部各單位成立專題工作組，共同尋求優(yōu)化解決方案。項(xiàng)目部各單位技術(shù)負(fù)責(zé)人首先統(tǒng)一了設(shè)計(jì)優(yōu)化目標(biāo)和設(shè)計(jì)限定條件如下：①所采用的保溫材料應(yīng)具有A 級(jí)防火性能；②保溫材料應(yīng)具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)和較高的蓄熱系數(shù)；③設(shè)計(jì)成果應(yīng)滿足《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（節(jié)能75%）》（DB 13（J）185—2015）標(biāo)準(zhǔn)要求；④設(shè)計(jì)方案應(yīng)具備可操作性，施工難度不宜太大；⑤優(yōu)化主要以新材料選擇為主。

2 設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)復(fù)核

考慮到此宿舍為某工業(yè)廠區(qū)的一部分，如果按照公共建筑進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)和計(jì)算，所需保溫層厚度可顯著降低。首先，設(shè)計(jì)人員重新核實(shí)相關(guān)法規(guī)、規(guī)程規(guī)范、地方標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定。

《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50189—2015），《河北省公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（DB 13（J）81—2016），條文說明1.0.2“建筑分為民用建筑和工業(yè)建筑。民用建筑又分為居住建筑和公共建筑。公共建筑則包括辦公建筑（如寫字樓、政府辦公樓等），商業(yè)建筑（如商場(chǎng)、超市、金融建筑等），酒店建筑（如賓館、飯店、娛樂場(chǎng)所等），科教文衛(wèi)建筑（如文化、教育、科研、醫(yī)療、衛(wèi)生、體育建筑等），通信建筑（如郵電、通訊、廣播用房等）以及交通運(yùn)輸建筑（如機(jī)場(chǎng)、車站等）等?！?

《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（節(jié)能75%）》（DB 13（J）185—2015），條文說明1.0.2“居住建筑包括住宅和集體宿舍等，住宅包括綜合樓、商住樓等的住宅部分。商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)可按公共建筑要求進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)等?！?《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 26—2010）、《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 75—2012）、《既有居住建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 129—2012）、《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 134—2010）、《溫和地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 475—2019）等標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程中，對(duì)居住建筑的定義基本相同。

由于本建筑物包含功能較多，既有公共建筑相關(guān)功能（食堂、活動(dòng)室等）又有居住建筑相關(guān)功能（宿舍等），且兩部分功能所占比例較均衡，故只能按照這兩種類別建筑物中標(biāo)準(zhǔn)較高的節(jié)能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，依據(jù)《河北省居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（節(jié)能75%）》（DB 13（J）81—2016）重新對(duì)本工程外墻外保溫設(shè)計(jì)進(jìn)行核算。

2.2 新材料研究

設(shè)計(jì)依據(jù)確認(rèn)后，設(shè)計(jì)優(yōu)化的方向，我們放在了新材料的應(yīng)用上，主要備選方案：蒸壓加氣混凝土砌塊外貼巖棉板、不同干密度級(jí)別蒸壓加氣混凝土砌塊自保溫體系、自保溫混凝土復(fù)合砌塊、加氣混凝土砌塊外貼建筑用真空絕熱板等。

2.2.1 蒸壓加氣混凝土砌塊

研究的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程包括：《蒸壓加氣混凝土砌塊》（GB/T 11968—2006）、《蒸壓加氣混凝土制品應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 17—2020）、《蒸壓加氣混凝土砌塊砌體結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（CECS 289—2011）。

通過調(diào)研現(xiàn)場(chǎng)周邊廠家材料價(jià)格等指標(biāo)，確認(rèn)原選擇的B05規(guī)格蒸壓加氣混凝土砌塊綜合效益最優(yōu)，熱工性能更好地B03、B04規(guī)格生產(chǎn)較少、價(jià)格較高。單獨(dú)采用蒸壓加氣混凝土砌塊不經(jīng)濟(jì)，且縮減了使用面積，不適宜采用。

由于前期設(shè)計(jì)中，墻體中暗埋了較多管線，墻體厚度及可暗埋能力需要考慮，各備選材料中，原設(shè)計(jì)的250mm厚蒸壓加氣混凝土砌塊最優(yōu)，因此采用蒸壓加氣混凝土砌塊作為基體、附加外保溫材料的設(shè)計(jì)方案。

2.2.2 建筑外墻外保溫用巖棉板

研究的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程包括：《建筑用巖棉絕熱制品》（GB/T 19686—2015）、《建筑外墻外保溫用巖棉制品》（GB/T 25975—2018）、《巖棉薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)材料》（JG/T 483—2015）、《巖棉薄抹灰外墻外保溫工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 480—2019）、《增強(qiáng)豎絲巖棉復(fù)合板》（T/CECS 10083—2020）、《增強(qiáng)豎絲巖棉復(fù)合板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（T/CECS 665—2020）、《網(wǎng)織增強(qiáng)巖棉板薄抹灰外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程》（T/CECS 467—2017）。

考察了3家長期合作的建筑外墻外保溫用巖棉板生產(chǎn)廠家系列產(chǎn)品的熱工性能、價(jià)格指標(biāo)、施工相關(guān)限制條件等。根據(jù)以上技術(shù)資料，確認(rèn)了設(shè)計(jì)參數(shù)，如；導(dǎo)熱系數(shù)λ 取值可適當(dāng)提高至0.040W/（m·K）；確認(rèn)了施工可行性，如：規(guī)程中建筑外墻外保溫用巖棉板厚度最大可取至200mm，但是對(duì)于本工程120mm 以上厚度巖棉板施工綜合費(fèi)用不經(jīng)濟(jì)；確認(rèn)依據(jù)調(diào)整后的技術(shù)參數(shù)重新核算設(shè)計(jì)方案。

2.2.3 建筑用真空絕熱板

研究的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程包括：《真空絕熱板》（GB/T 37608—2019）、《建筑用真空絕熱板》（JG/T 438—2014）、《建筑用真空絕熱板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 416—2017）。

通過對(duì)周邊3家廠家實(shí)地調(diào)研，并查閱產(chǎn)品資料，熱工性能較好，選用導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.008W/（m·K）規(guī)格時(shí)，厚度約為20mm即可達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所要求的保溫性能。雖然單價(jià)較高，但是折算到單位面積上，價(jià)格略高于140mm 厚巖棉板，運(yùn)費(fèi)較低，施工費(fèi)用較低，保溫材料不吸水，對(duì)抹灰層保養(yǎng)抗裂有一定幫助；故采用此方案進(jìn)行詳細(xì)核算比較。

2.2.4 自保溫混凝土復(fù)合砌塊

研究的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程包括：《復(fù)合保溫磚和復(fù)合保溫砌塊》（GB/T 29060—2012）、《自保溫混凝土復(fù)合砌塊》（JG/T 407—2013）、《自保溫混凝土復(fù)合砌塊墻體應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 323—2014）。

通過調(diào)研部分廠家資料，此類材料熱工性能“4.3.2 按產(chǎn)品砌筑成墻體試件的傳熱系數(shù)K值W/（m2·K）分級(jí)：分為1.20……和0.20 二十六個(gè)熱工性能等級(jí)”4，與加氣混凝土砌塊、巖棉板基本相當(dāng)；選用經(jīng)濟(jì)性較好的規(guī)格，簡(jiǎn)單測(cè)算后，發(fā)現(xiàn)墻厚有一定的增大，由于結(jié)構(gòu)層已經(jīng)施工，考慮到承重需要，且增大的墻厚會(huì)占用大量使用面積，改變已確定的房間內(nèi)部布置，此方案不適用。

2.2.5 其他

材料選擇過程中，還查詢了LS 復(fù)合墻體自保溫系統(tǒng)、自保溫混凝土夾芯墻板等墻體保溫技術(shù)方案，在熱工性能參數(shù)、經(jīng)濟(jì)性、適用性等方面綜合考慮后，與加氣混凝土砌塊外貼巖棉板技術(shù)方案相比較差，未做深入測(cè)算。

2.2.6 材料選擇結(jié)論

經(jīng)過以上材料選擇技術(shù)方案研究，結(jié)合主體結(jié)構(gòu)正在施工的現(xiàn)狀，以及對(duì)墻面保溫設(shè)計(jì)方案的各項(xiàng)限定條件，決定對(duì)加氣混凝土砌塊外貼巖棉板、加氣混凝土砌塊外貼無機(jī)材料真空絕熱板兩種方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)測(cè)算比較。

3 設(shè)計(jì)核算

3.1 工程材料性能參數(shù)

加氣混凝土砌塊（B05級(jí)）：導(dǎo)熱系數(shù)0.190W/（m·K），修正系數(shù)1.25。

硬質(zhì)巖棉板：導(dǎo)熱系數(shù)0.045W/（m·K），修正系數(shù)1.20。

真空絕熱板：導(dǎo)熱系數(shù)0.008W/（m·K），修正系數(shù)1.00。

3.2 體形系數(shù)

外表面積：2241.72m2。

建筑體積：7739.60m3。

體形系數(shù)：0.29。

依據(jù)《河北省居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（DB 13（J）185—2015）第4.1.3條，體形系數(shù)應(yīng)符合表4.1.3的規(guī)定（S≤0.52），滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3 加氣混凝土砌塊外貼巖棉板

經(jīng)過計(jì)算，加氣混凝土砌塊（B05級(jí)）250厚+硬質(zhì)巖棉板140厚，考慮熱橋后的綜合傳熱系數(shù)為0.39W/（m2·K），“外墻平均熱工特性”滿足《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（節(jié)能75%）》（DB 13（J）185—2015）第4.2.1條的規(guī)定（K≤0.40），滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

巖棉板厚度較大（140mm），施工費(fèi)用較高，固定難度大，抹灰層裂縫控制難度大；經(jīng)比較，未采用此方案。

3.4 加氣混凝土砌塊外貼建筑用真空絕熱板（終選設(shè)計(jì)方案）

經(jīng)過計(jì)算，加氣混凝土砌塊（B05 級(jí)）250 厚+真空絕熱板20厚，考慮熱橋后的綜合傳熱系數(shù)為0.38W/（m2·K），“外墻平均熱工特性”滿足《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（節(jié)能75%）》（DB 13（J）185—2015）第4.2.1條的規(guī)定（K≤0.40），滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

外貼保溫層厚度僅為20mm，雖然單價(jià)較高，但是折算到單位面積上，價(jià)格略高于140mm 厚巖棉板，但運(yùn)費(fèi)較低、施工費(fèi)用較低，保溫材料不吸水，對(duì)抹灰層保養(yǎng)抗裂有一定幫助，故采用此方案。

4 成品綜合效果

宿舍樓主要功能復(fù)雜導(dǎo)致防火等級(jí)要求高，層數(shù)少導(dǎo)致建筑節(jié)能計(jì)算參數(shù)取值最為不利，需要兼顧防火、保溫、可操作等要求；因此外墻保溫選材困難，能達(dá)到要求的材料稀少、價(jià)格高、構(gòu)造復(fù)雜。經(jīng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、供應(yīng)、技術(shù)、經(jīng)營、班組等專業(yè)人員協(xié)調(diào)溝通，材料選型數(shù)十種，保溫性能驗(yàn)算十余次；根據(jù)保溫材料材質(zhì)、驗(yàn)算結(jié)果確定的保溫材料厚度等，研究施工可行性及施工成本4 次；歷時(shí)3 個(gè)月確定最終設(shè)計(jì)方案，采用加氣混凝土外墻外貼建筑用真空絕熱板的設(shè)計(jì)方案。

經(jīng)過項(xiàng)目實(shí)施后的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)、經(jīng)營指標(biāo)、工程綜合指標(biāo)驗(yàn)證，采用加氣混凝土外墻外貼建筑用真空絕熱板的設(shè)計(jì)方案，保證了使用面積最大、防火能力達(dá)標(biāo)、保溫能力達(dá)標(biāo)、不影響抹灰涂料外裝飾層施工的目標(biāo)，成本效益綜合結(jié)果最優(yōu)。

5 施工中須注意的問題

建筑用真空絕熱板，每單塊均為抽真空密封狀態(tài)，不得劃傷、穿刺、現(xiàn)場(chǎng)裁切，施工中應(yīng)排版定制。

外墻面附加設(shè)施（如空調(diào)架等）應(yīng)提前策劃確定，固定于結(jié)構(gòu)層，提前施工；建筑用真空絕熱板保溫層不具備承載能力（外裝飾的抹灰涂料層除外），在保溫層完成后施工附加設(shè)施，會(huì)造成保溫層失效。

建筑用真空絕熱板，鋪裝應(yīng)嚴(yán)格按照廠家說明書實(shí)施，重點(diǎn)在鋪裝順序、搭接做法要求、固定方式等。