凈零能耗建筑保溫氣密節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)

胡 瑛，施繼余，張 瑋，裴利劍

(昆明冶金高等?？茖W(xué)校建筑工程學(xué)院，云南 昆明 650033)

隨著人們對(duì)居住的要求越來越高，對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)也提出了更高的要求，保溫以及環(huán)保是當(dāng)前建筑工程設(shè)計(jì)中的重要要求之一。當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要方向之一為裝配式建筑，迎合了當(dāng)前建筑工業(yè)化的發(fā)展需要，使用中能夠顯著提升工程生產(chǎn)效率，減少工程人力資源使用成本，減少工程建筑中可能造成的污染，優(yōu)化工程施工方式，進(jìn)而提升施工質(zhì)量。裝配式機(jī)構(gòu)建筑能夠?qū)崿F(xiàn)凈零能耗，兩者聯(lián)合運(yùn)用能夠產(chǎn)生良好的綜合效益，提升了工程建筑的保溫性能，可使工程建設(shè)達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益，在建筑市場中具有較為廣闊的應(yīng)用空間與價(jià)值。

1 工程概況

本次研究選擇成都市天府新區(qū)新興工業(yè)園作為研究對(duì)象。工程建筑面積 4 400 m2，工程共計(jì)4個(gè)單元體，包括公寓樓、室外樓梯、辦公樓、餐廳及部分室外附屬設(shè)備井，包括北樓公寓樓與南樓辦公樓，分別采用多層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)與多層裝配式框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，屬于PC全裝配式凈零能耗建筑，是當(dāng)前建筑工程中較為先進(jìn)的建筑設(shè)計(jì)方式，運(yùn)用了PC預(yù)制混凝土，也是當(dāng)前建筑工程設(shè)計(jì)的重要方向之一。該建筑設(shè)計(jì)屬于整體裝配式凈零能耗建筑類型，建筑設(shè)計(jì)中對(duì)氣密性與建筑保溫性能要求較高，因此應(yīng)建立并優(yōu)化建筑保溫氣密節(jié)點(diǎn)施工方法[1]。

2 凈零能耗裝配式建筑保溫氣密節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)工藝原理

2.1 PC外墻板拼縫保溫氣密節(jié)點(diǎn)

建筑工程保溫項(xiàng)目中的重點(diǎn)內(nèi)容為外墻板拼縫保溫氣密節(jié)點(diǎn)，是冷橋中重點(diǎn)處理的內(nèi)容，該節(jié)點(diǎn)包括兩類外墻板的節(jié)點(diǎn)。

本研究運(yùn)用聚氨酯發(fā)泡劑、PE棒填充保溫氣密節(jié)點(diǎn)，拼縫內(nèi)側(cè)運(yùn)用防水隔汽膠進(jìn)行封堵處理，外側(cè)防水則主要運(yùn)用硅酮耐候膠進(jìn)行封堵處理；運(yùn)用XPS擠塑聚苯板從內(nèi)側(cè)封堵PC三明治墻板，封縫采用隔汽膠進(jìn)行，導(dǎo)水腔外側(cè)運(yùn)用PE棒進(jìn)行封堵處理；拼縫運(yùn)用硅酮耐候膠進(jìn)行防水封堵處理。以上材料的綜合運(yùn)用，能夠提升PC外墻拼縫的氣密保溫性能[2]。

2.2 外窗保溫氣密節(jié)點(diǎn)

玻璃設(shè)計(jì)采用2層氬氣層加3層玻璃的處理方式，外窗屬于被動(dòng)窗，與傳統(tǒng)建筑物窗扇設(shè)計(jì)相比，顯著提升了保溫節(jié)能效應(yīng)。洞口與窗框之間縫隙處理重點(diǎn)為外窗保溫節(jié)點(diǎn)，運(yùn)用預(yù)壓膨脹條塞縫處理窗洞口、窗框之間交接面；運(yùn)用透氣膜粘貼并封堵窗框外側(cè)位置；運(yùn)用隔汽膜粘貼外墻內(nèi)側(cè)與窗框室內(nèi)側(cè)之間的內(nèi)側(cè)接縫位置，要求粘貼嚴(yán)實(shí)，使得窗洞口位置保溫性能良好[3]。

2.3 穿墻管保溫氣密節(jié)點(diǎn)

用橡塑棉包裹管道出墻面位置，用PVC套管套住橡塑保溫棉覆膜處理的與混凝土交接位置，用防水隔汽膜粘貼出墻面洞口室內(nèi)側(cè)位置，用防水透氣膜貼敷出墻面洞口室外側(cè)位置，要求貼敷牢固，減少穿墻管處熱量消散，提升穿墻管道氣密性能與保溫節(jié)能[4]。

2.4 PC復(fù)合外掛板連接件處保溫節(jié)點(diǎn)

用龍骨加巖棉制作隔熱假梁，放置于上部連接件部位，運(yùn)用木工板對(duì)其進(jìn)行封閉處理，將HVIP真空保溫板粘貼于木工板外側(cè)位置，將防水隔汽膜粘貼于保溫板外側(cè)位置，由此綜合運(yùn)用多重節(jié)能性能良好的材料，實(shí)現(xiàn)冷橋消除，減少或者避免外墻板處與連接件之間的冷熱耗散，提升建筑工程保溫節(jié)能效果。墻面HVIP真空絕熱板延伸至下部連接件處凹槽部位，用加氣塊滿填凹槽，設(shè)置外側(cè)XPS擠塑聚苯板保護(hù)方式，用聚氨酯發(fā)泡劑填充連接件內(nèi)部空腔位置[5]。

2.5 PC墻、柱之間保溫氣密節(jié)點(diǎn)

使用聚氨酯發(fā)泡劑封堵XPS填充間隙位置和縫隙，運(yùn)用石膏板實(shí)現(xiàn)裝飾封閉;完成之后用硅酮耐候膠進(jìn)行密封處理，提升環(huán)保節(jié)能效果;將外墻與柱子之間的冷橋消除，進(jìn)一步增強(qiáng)保溫性能。

2.6 能耗分析

成都市天府新區(qū)新興工業(yè)園建立能耗檢測及成本控制機(jī)制，檢測并監(jiān)控建筑工程水、電、燃?xì)?、空調(diào)的能耗情況，傳感器將能耗數(shù)據(jù)反饋到監(jiān)測系統(tǒng)，反映每年建筑的節(jié)能率，可得知能耗高是由哪些環(huán)節(jié)引起的。成都市天府新區(qū)新興工業(yè)園建筑高度為 31.3 m，層高為 3.0 m，每層平面布局相同，頂層樓梯間高 4.3 m，外表面積為 5 108.62 m2，建筑容積為 10 675.4 m3，體形系數(shù)為0.48。取與室外空氣直接接觸的圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面的對(duì)流換熱系數(shù)αout=23.3 W/(m2·K)，即外表面對(duì)流換熱熱阻Rout=0.043(m2·K)/W；與室內(nèi)空氣直接接觸的內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面換熱系數(shù)αin=8.7 W/(m2·K)，即內(nèi)表面對(duì)流換熱熱阻Rin=0.115(m2·K)/W。隨著角度向東、西朝向變化，耗電總量整體呈上升趨勢，與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中推薦的建筑朝向規(guī)律一致，坐北朝南建筑物能夠避免太陽的東照西曬，降低日射影響。

3 凈零能耗裝配式建筑保溫氣密節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)操作實(shí)施分析

3.1 優(yōu)化高效新風(fēng)熱回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)

建筑工程設(shè)計(jì)了高效新風(fēng)熱回收系統(tǒng)，并據(jù)此進(jìn)行暖通空調(diào)系統(tǒng)施工。施工中要求進(jìn)行一定的細(xì)節(jié)控制，對(duì)工程相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行一定處理；施工前，要及時(shí)清洗新風(fēng)機(jī)組、風(fēng)道、過濾器；保證過濾網(wǎng)處于清潔狀態(tài)，必要時(shí)可以更換過濾網(wǎng)。由于主機(jī)與管道之間設(shè)計(jì)軟連接方式[6]，將隔聲減振配件安裝于吊裝機(jī)組、基礎(chǔ)機(jī)組與吊桿之間位置，能避免建筑運(yùn)行中出現(xiàn)固體傳聲。

系統(tǒng)安裝要考慮為維修與清潔工作留一定空間。嚴(yán)密連接主機(jī)外殼與管道保溫位置，避免由于出現(xiàn)縫隙而降低保溫效果。排風(fēng)口設(shè)計(jì)要注意避免空調(diào)系統(tǒng)排氣直接吹至建筑物構(gòu)件之中。風(fēng)管系統(tǒng)中的風(fēng)管要具有較高的氣密性，新風(fēng)系統(tǒng)施工要重點(diǎn)密封接頭等容易漏的部位，更好地保障空調(diào)系統(tǒng)密封性，減少作業(yè)中的噪聲干擾。水系統(tǒng)管道與管件設(shè)計(jì)，要做好保暖工作，對(duì)緊固件、三通、閥門等重點(diǎn)閥門進(jìn)行有效保溫設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)噪音擴(kuò)散處理方式，在管道接觸位置與管道固定支架位置設(shè)置隔音墊，以此有效避免熱橋出現(xiàn)。設(shè)計(jì)室內(nèi)雨水管時(shí)，要求進(jìn)行采用保溫處理措施，對(duì)建筑內(nèi)部透氣管道與排水管道采取保溫、隔音處理方式[7]。

3.2 PC復(fù)合外掛板拼縫保溫氣密節(jié)點(diǎn)施工要點(diǎn)

節(jié)點(diǎn)施工之前，應(yīng)有效清理導(dǎo)水空腔與拼縫位置，將其表面雜物充分清理干凈，將突出物質(zhì)剔除干凈，使之滿足工程施工要求；豎向安裝PE棒，確保其處于順直狀態(tài)，避免PE棒突現(xiàn)導(dǎo)水空腔。在封堵PE棒之后，用聚氨酯發(fā)泡劑填充室內(nèi)側(cè)墻縫位置，用防水隔汽膠密封兩側(cè)墻和導(dǎo)水空腔一側(cè)位置，目的在于增強(qiáng)防水效果與隔汽效果，再用PE棒填充導(dǎo)水空腔外側(cè)位置，用硅酮耐候膠封堵PE棒靠近室外側(cè)墻拼縫位置。運(yùn)用以上材料封堵，要充分密封嚴(yán)實(shí)，對(duì)正確位置進(jìn)行封堵處理，嚴(yán)格按照工程施工順序進(jìn)行作業(yè)，嚴(yán)格驗(yàn)收各項(xiàng)工序，使得建筑項(xiàng)目各個(gè)節(jié)點(diǎn)氣密保溫性能良好。

3.3 PC三明治墻板拼縫施工要點(diǎn)

圖1 PC裝配式機(jī)構(gòu)建筑墻板拼縫保溫氣密節(jié)點(diǎn)Fig.1 PC assembled structure building wall panel joint insulation and air tight joints

PC三明治墻板拼縫作業(yè)開展之前，為保證縫隙表面順直光滑干凈，要將墻板拼縫中的雜物與浮漿充分清理干凈,安裝三明治墻板，現(xiàn)澆作業(yè)墻板與墻板之間的內(nèi)側(cè)暗柱，封堵墻縫內(nèi)側(cè)時(shí)運(yùn)用條形XPS擠塑板條進(jìn)行，對(duì)三明治墻板中間層保溫板與擠塑板條之間縫隙位置使用聚氨酯發(fā)泡劑進(jìn)行填充處理，使用寬膠帶再次密封縫隙位置，主要目的是保證保溫氣密節(jié)點(diǎn)性能良好，符合設(shè)計(jì)預(yù)期，避免澆筑混凝土?xí)r漿液進(jìn)入縫隙之中。以上處理完成之后綁扎暗柱鋼筋，進(jìn)行暗柱澆筑，作業(yè)施工時(shí)要將固定模板的對(duì)拉螺桿及時(shí)取出，運(yùn)用聚氨酯發(fā)泡劑封堵對(duì)拉螺桿穿過擠塑板條中的孔洞位置，目的在于將螺桿產(chǎn)生的冷橋充分消除。為了保證墻板拼縫干凈齊整，要及時(shí)清理墻板中的雜物與浮漿，運(yùn)用兩道隔汽膠將XPS擠塑板條和墻縫條形擠塑板外側(cè)位置充分封縫處理，使得條形擠塑板的隔汽性能與防水性能符合建筑要求。另外需要充分清理干凈導(dǎo)水空腔中的雜物，運(yùn)用PE棒塞縫嚴(yán)實(shí)導(dǎo)水空腔外側(cè)位置，保證填塞均勻順直；運(yùn)用硅酮耐候膠整體封縫PE棒外側(cè)墻縫位置，見圖1。

3.4 裝配式機(jī)構(gòu)建筑外窗保溫施工操作方式

在施工之前，首先將雜物清理干凈，主要清理外窗洞口基層中的表面浮漿等。

在臨時(shí)加工臺(tái)上放置窗框，把隔汽膜一側(cè)位置換壓入窗框四邊安裝卡槽之內(nèi)，確保粘貼牢固，粘貼寬度≥20 mm，要求隔汽膜另一側(cè)位置露出窗框之中。運(yùn)用同樣的方式，將窗框靠室外側(cè)的透氣膜粘貼至卡槽中，顯露出另外一側(cè)位置。這是在窗框安裝之前需要完成的工作。之后，把預(yù)壓膨脹海綿安裝至窗框四邊卡槽位置，卡緊兩側(cè)隔汽膜與透氣膜。安裝之后檢查預(yù)壓膨脹海綿是否突出窗框外側(cè)18～22 mm，再將縫隙填滿。

最終開展窗框安裝工作，把窗框放置于窗洞口位置，從內(nèi)側(cè)進(jìn)行安裝，未裝飾之前的內(nèi)墻面應(yīng)與窗框內(nèi)側(cè)平齊。制作 60 mm×100 mm 防腐木預(yù)埋件，將其安裝于窗洞兩側(cè)位置，使用螺絲將窗框充分固定，能夠有效消除連接件冷橋。對(duì)窗框安裝進(jìn)行防水透氣膜直線泛水密封處理，具體操作方法為在窗框與透氣膜突出窗框位置將防水透氣膜均勻滿粘至洞口壁上，對(duì)轉(zhuǎn)角位置進(jìn)行密封處理[8]。

圖2 裝配式機(jī)構(gòu)建筑外窗保溫施工Fig.2 Thermal insulation construction of exterior window in assembled institutional buildings

在窗內(nèi)側(cè)四邊窗洞口4個(gè)陰陽角位置滿粘隔汽膜，之后再進(jìn)行外墻內(nèi)側(cè)HVIP真空保溫板施工。隱蔽檢測驗(yàn)收隔汽膜、透氣膜粘貼情況、窗框安裝情況、附加層粘貼情況等，檢測合格之后，進(jìn)行外墻內(nèi)側(cè)保溫板施工和窗外側(cè)壓邊鋁壓條施工，用加工完成的鋁壓條板蓋住外側(cè)透氣膜位置，使用米粉膠封住陰陽角相接位置處。安裝建筑工程窗玻璃時(shí)注意撕掉玻璃保護(hù)膜，在窗框卡槽中安裝玻璃，并使用蓋條將玻璃安裝卡緊，見圖2。

圖3 裝配式機(jī)構(gòu)建筑穿墻管道保溫氣密節(jié)點(diǎn)Fig.3 Insulation and airtight joints of wall-through-wall pipes in assembled institutional buildings

以上施工，要求每一步均準(zhǔn)確粘貼到位，每完成一項(xiàng)施工步驟，要進(jìn)行隱蔽驗(yàn)證。

3.5 穿墻管保溫施工要點(diǎn)

穿墻管保溫施工之前，要充分清理洞口內(nèi)壁與洞口周邊墻面，用PVC套管裹橡塑棉處理穿墻位置，用 60 mm 厚橡塑棉包裹管道，PVC套管直徑應(yīng)適宜，沿著縱向位置切開一道縫，從而更好地將橡塑棉套住，并用布基膠帶牢固粘貼。安裝并固定管道之后，運(yùn)用防水隔汽膜粘貼并密封穿墻洞口靠外墻內(nèi)側(cè)位置。

用聚氨酯發(fā)泡劑密封PVC套管與穿墻洞口內(nèi)壁之間的位置，用防水透氣膜牢固粘貼穿墻洞口靠外墻外側(cè)位置，同時(shí)密封粘貼PVC套管突出墻面部分與墻面之間的位置。此施工環(huán)節(jié)要保證透氣膜滿粘，隔汽膜、PVC套管包緊橡塑棉，同時(shí)將管道穿墻處冷橋充分消除，確保密封性，提升工程建筑保溫效果,見圖3。

3.6 PC復(fù)合外掛板連接件保溫氣密節(jié)點(diǎn)

圖4 裝配式機(jī)構(gòu)建筑外墻下部連接件保溫氣密節(jié)點(diǎn)Fig.4 Insulation and airtight joints of lower connectors of exterior wall of assembly structure building

以 900 mm 為間隔，用3條橫向方鋼管制作此次建筑工程假梁龍骨，各個(gè)部分要充分焊接牢固，龍骨表面位置要涂刷防銹漆。

運(yùn)用巖棉緊實(shí)填充建筑物假梁龍骨內(nèi)部，之后用木工板將龍骨封閉嚴(yán)實(shí)。將HVIP真空絕熱板粘貼于木工板外側(cè)部位，翻轉(zhuǎn)建筑物外側(cè)墻面防水隔汽層，并將其充分包裹嚴(yán)實(shí)，提升建筑物的保暖效果。用聚氨酯發(fā)泡劑填充結(jié)構(gòu)連接件與外掛板下部連接位置的內(nèi)腔。在施工墻面保溫板的同時(shí)，同步施工連接件橫向凹槽中靠近PC外墻內(nèi)側(cè)部分，使得最終鋪貼至墻面底部位置。在連接件周邊凹槽位置處，使用XPS聚苯板進(jìn)行HVIP真空保溫板保護(hù)，并對(duì)其凹槽部位用保溫性能較好的加氣塊充分填充處理。此種處理能提升該位置中的保溫性能，同時(shí)提高該位置的承重強(qiáng)度，見圖4。

3.7 PC復(fù)合外掛板與PC框架柱間保溫氣密節(jié)點(diǎn)

用XPS擠塑聚苯板填充PC框架柱與PC外掛板之間的空隙位置，對(duì)墻柱與XPS擠塑聚苯板兩側(cè)位置使用聚氨酯發(fā)泡劑進(jìn)行封堵處理，設(shè)計(jì)和外掛板、框架柱間隙同等寬度的石膏板，用于對(duì)XPS擠塑聚苯板從頂部到底部進(jìn)行密封處理。用硅酮耐候膠對(duì)石膏板兩側(cè)縫隙位置進(jìn)行密封處理。以上處理措施消除了墻柱部位冷橋，提升了建筑的整體氣密性能，見圖5。

建筑密封材料指的是嵌入建筑物縫隙、門窗四周、玻璃鑲嵌部位以及由于開裂產(chǎn)生的裂縫，能承受位移且能達(dá)到氣密、水密目的的材料，又稱嵌縫材料。密封材料分為定型密封材料(密封條和壓條等)和非定型密封材料(密封膏或嵌縫膏等)兩大類。非定型密封材料中塑性密封膏價(jià)格低，具有一定的彈塑性和耐久性，但彈性差，延伸率也較差。彈塑性密封膏彈性較低，塑性較大，延伸性及粘接性較好，綜合性能較好，但較貴。在建筑設(shè)計(jì)過程中施工者應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體情況靈活選用。

3.8 屋面保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在工程施工之前檢查表面情況，要求基層表面清理干凈，消除尖銳突起物或者油污，選擇良好的作業(yè)天氣條件，避免在潮濕、陰雨、大風(fēng)天氣下施工。優(yōu)化工程防水層施工，避免水分進(jìn)入保溫層之中。為了保證保溫層的保溫效果，施工要有效保護(hù)隔汽層、防水層，避免其在運(yùn)行中出現(xiàn)破損。施工要嚴(yán)格管理關(guān)鍵作業(yè)節(jié)點(diǎn)，包括屋面透氣孔、沉降縫、穿屋面管道、采光井、設(shè)備基礎(chǔ)等，確保關(guān)鍵作業(yè)點(diǎn)封堵密實(shí)。保溫層施工要在墻面、屋面之間連續(xù)作業(yè)，避免出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，消除可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)性熱橋現(xiàn)象。

圖5 裝配式機(jī)構(gòu)建筑墻柱保溫氣密節(jié)點(diǎn)Fig.5 Wall column insulation and airtight joint of assembly structure building

3.9 地下室無熱橋設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)

地下室是建筑工程設(shè)計(jì)的重要部分。本研究中，封堵管道與套管之間的縫隙，可以采用發(fā)泡劑進(jìn)行封堵。本研究提出用發(fā)泡處理提升相關(guān)作業(yè)施工中的密實(shí)度：首先發(fā)泡劑要處于完全干燥狀態(tài)，具有良好的平整度，并在封堵施工中加入抗裂砂漿與抗裂網(wǎng)。在穿地下室外墻管道施工中，施工環(huán)境溫度≥5 ℃，空氣要處于較為干燥的狀態(tài)，施工要進(jìn)行防水處理，地下室外墻防水層收口應(yīng)比室外地面高 250 mm 以上，保溫層應(yīng)得到有效包裹，兩道防水圈要進(jìn)行交圈處理。地下室外墻外側(cè)保溫層施工應(yīng)當(dāng)注意與地上部分保溫層之間相互關(guān)聯(lián)，地下室外墻外側(cè)保溫層設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)延長，保溫材料質(zhì)量須有保證，這樣才能對(duì)地下凍土層以下部位起到一定的保溫效果。

4 結(jié) 語

當(dāng)前建筑工程設(shè)計(jì)中考慮的因素逐漸增多，在建筑設(shè)計(jì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)之外，設(shè)計(jì)和施工人員還應(yīng)不斷優(yōu)化工程保溫。本文重點(diǎn)研究了成都市天府新區(qū)工業(yè)園建筑中的節(jié)能設(shè)計(jì)方式，分析了保溫氣密節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)施工應(yīng)用過程及應(yīng)當(dāng)進(jìn)行的工程施工工藝。實(shí)踐證明，本研究采用的工程施工工藝方法較為可靠，工藝操作較為簡單，工程施工中性能優(yōu)勢明顯，工程施工質(zhì)量符合建筑物建設(shè)的質(zhì)量要求；對(duì)工程施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)均進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)驗(yàn)證，符合工程施工預(yù)期，項(xiàng)目工程建設(shè)取得了良好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。