STP真空絕熱板外墻保溫系統(tǒng)研究及應用

茅哲誠

上海崇明現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)開發(fā)有限公司 上海 202163

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國近年來每年新增建筑面積約30億㎡，約占全球建筑總量50%，現(xiàn)有建筑面積高達600億㎡，導致建筑采暖和保溫能耗占世界前列[1]。隨著國家對建筑節(jié)能、環(huán)保要求的提高，碳達峰、碳中和理念的推進，傳統(tǒng)建筑保溫材料已無法滿足現(xiàn)行節(jié)能需要，促使新型保溫材料研發(fā)不斷深入，STP真空絕熱板等新型保溫材料應運而生并廣泛應用。STP真空絕熱板具備超薄、環(huán)保、節(jié)能、保溫的特點，廣泛應用各類建筑外墻施工，文章結合工程實際探討其節(jié)能應用要點。

1 STP真空絕熱板外墻保溫系統(tǒng)研究

1.1 常規(guī)保溫材料介紹及性能對比

1.1.1 有機保溫材料

有機保溫材料在建筑工程中較為常見，是保溫性能良好、價格低廉的主力材料，在國內(nèi)外墻體保溫系統(tǒng)中占很大市場份額。就目前建筑施工中常見以板材為主要形式的有機保溫材料進行分析，主要有模塑聚苯乙烯泡沫板、擠塑聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯板等。其主要保溫性能指標如表1所示[2]。

表1 有機保溫材料保溫性能指標

1.1.2 無機保溫材料

近年來，建筑火災事故時有發(fā)生，帶來巨大社會經(jīng)濟損失，甚至引發(fā)人員傷亡。我國對建筑防火管控和要求十分嚴格，《建筑設計防火規(guī)范》《民用建筑防火規(guī)范》《民用建筑外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫行規(guī)定》《高層民用建筑設計防火規(guī)范》等建筑防火標準不斷提高。無機保溫材料逐漸在建筑施工中被重視且廣泛應用，具有阻燃效果好、不易燃燒、防火性能優(yōu)越等特性，完工后不易開裂、保溫層壽命長，解決了高層建筑、公共建筑和高密度建筑防火安全問題。常見的無機保溫材料有巖棉、膨脹珍珠巖、泡沫玻璃、?；⒅榈?，就以上材料的保溫性能指標分析，具體如表2所示[3]。

表2 無機保溫材料保溫性能指標

1.2 STP真空絕熱板

1.2.1 STP板熱傳遞原理

建筑外墻保溫一直都是建筑節(jié)能領域研究和探討的焦點話題，由于外墻保溫系統(tǒng)與建筑整體能耗有著密切關系。隨著國家綠色節(jié)能發(fā)展理念的實施，建筑節(jié)能要求不斷提升，以及碳達峰、碳中和理念的推進，對于外墻傳熱系數(shù)的要求日益提高，此時發(fā)展保溫性能高、綠色節(jié)能的外墻保溫材料成為建筑領域研究的重點所在。STP真空絕熱板作為新型無機保溫材料，集熱工性能良好、防火效果高、使用壽命長等優(yōu)勢于一身，解決了過去高層建筑外墻保溫施工難題。STP真空絕熱板是以無機纖維材料為內(nèi)芯、高阻隔性鋁膜為外殼的現(xiàn)代化無機保溫板材，內(nèi)部經(jīng)過真空處理后具備良好的防火保溫性能，板體結構薄、導熱系數(shù)低、耐久性良好、保溫性能優(yōu)越，在我國綠色節(jié)能建筑發(fā)展趨勢下有著極高推廣和應用價值。

1.2.2 STP板熱工性能

根據(jù)相關數(shù)據(jù)研究表明，STP真空絕熱板熱工性能良好，其導熱系數(shù)在0.008W/(M.K)以內(nèi)，板體結構輕薄便于與墻體連接，提高施工安全性和可靠性。根據(jù)國家規(guī)范要求施工中采用節(jié)能技術、節(jié)能材料、節(jié)能措施，同時要求墻體保溫層厚度在18mm左右，在相同傳熱系數(shù)水平下，其他保溫板材厚度通常為120mm左右，約為STP真空絕熱板的6倍，很大程度上影響建筑內(nèi)部空間，給建筑結構外立面和內(nèi)裝飾個性化、美觀化造成一定的影響。使用STP真空絕熱板不僅能夠滿足現(xiàn)行保溫層厚度要求，同時有效解決高層建筑施工安全問題。

1.2.3 STP與其他材料性能對比

STP真空絕熱板是一種體積小、密度大、熱工性能優(yōu)異、質(zhì)量輕、防火系數(shù)高的無機材料，導熱系數(shù)遠優(yōu)于其他保溫材料，在保溫隔熱性能上遙遙領先。從防火的角度進行分析，STP真空絕熱板燃燒性達到A1級，滿足建筑物消防施工需要，適應各種高層、大型、復雜建筑結構施工要求，在保證建筑保溫隔熱性能的同時，減少了建筑安全隱患，具備較高的推廣價值。就STP真空絕熱板與其他材料進行對比，具體的結果如表3所示。

表3 STP真空絕熱板與聚氨酯、擠塑板、聚乙烯板、巖棉板性能對比

由表3可知，STP真空絕熱板的保溫、隔熱、防火性能更加突出，符合當今建筑工程節(jié)能環(huán)保施工要求，也具有良好的經(jīng)濟性，大幅降低施工成本，提高工程經(jīng)濟。

1.2.4 STP板外墻保溫系統(tǒng)構造

常見的STP真空絕熱板外墻保溫系統(tǒng)主要有STP真空絕熱板薄抹灰保溫施工、STP真空絕熱板外墻外保溫施工、STP真空絕熱板屋面保溫施工等，滿足工程全部位全分項全體系的保溫施工要求。

1.3 優(yōu)勢及不足

1.3.1 優(yōu)勢

STP真空絕熱板的保溫效果極佳，與其他材料相比保溫效果更優(yōu)。由于采用了真空結構，質(zhì)地非常輕且整體性極佳，完工后與主體結構連接牢固，不易脫落。因質(zhì)地輕，如同瓷磚一樣直接鋪貼，工序相對簡單，縮短施工工期、節(jié)約工程施工成本。最后，STP真空絕熱板在施工中防火防潮，有著無毒綠色環(huán)保、耐久性高的優(yōu)勢。

1.3.2 劣勢

STP真空絕熱板在施工中存在無法現(xiàn)場剪裁的情況，導致一定程度受限，在特殊天氣、特殊環(huán)境下無法直接進行施工，相對增加了工程施工工期。另外，STP真空絕熱板因結構的原因，一旦內(nèi)部真空環(huán)境受到破壞，必然會影響到材料的保溫性能和耐久性，對其運輸、儲存和施工要求更高[4]。

2 STP真空絕熱板外墻保溫系統(tǒng)節(jié)能應用

2.1 項目概況

本項目為陳家鎮(zhèn)裕安社區(qū)動遷安置房十六期工程，是崇明區(qū)動遷安置重點民生項目。由33棟住宅單體、公共用房、門衛(wèi)和室外總體等組成，建筑總面積為15.7萬㎡，主體結構為小高層框架結構和多層磚混結構，建筑外墻為真石漆，室內(nèi)公共部位進行裝飾，室內(nèi)全部毛坯交付，配有常規(guī)衛(wèi)生潔具及無障礙設施和公共區(qū)域室外總體建設，具有完善的消防、智能、安防等設施。外墻保溫采用STP真空絕熱板外墻保溫施工技術，由于該施工技術是新型施工方法，給保溫施工帶來了一定挑戰(zhàn)。

2.2 圍護結構的構造做法及熱工性能

2.2.1 圍護結構的構造做法

本項目施工中的STP真空絕熱板施工，設計在建筑物外墻外側(cè)，由粘結砂漿、STP真空絕熱板、保溫砂漿、抹面膠漿以及飾面材料共同組成了圍護結構。選用了科學的錨固、角栓等配件，配件、材料與工程設計相符，與國家現(xiàn)行建筑節(jié)能規(guī)定一致。圍護結構的施工在主體結構驗收合格之后開展，施工前對基層墻體質(zhì)量嚴格檢查驗收，確保主體結構符合《混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)定》《砌體結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)定》等國家規(guī)范?；鶎訅w找平層處理采用平整不收光的原則，平直度、垂直度允許偏差值控制在4mm以內(nèi)。對所有門、窗、進戶管線、管道支架、預埋件進行檢查，確保附件安裝無誤且完成強弱電穿線工作后，進行STP真空絕熱板鋪貼，期間要注意溫度控制，要保證環(huán)境空氣溫度在5℃以上。

2.2.2 STP真空絕熱板的熱工性能

本項目施工中，圍護結構的熱工性能檢驗時，涂料飾面經(jīng)過8次70℃高溫、5次15℃林水試驗、5次零下20℃冷凍試驗之后，對開裂、空鼓和脫落情況進行判斷，試驗后發(fā)現(xiàn)整體性能良好，抗裂面層、保溫面層的粘結強度在1.0MPa以上，整體性較好。STP真空絕熱板的熱工性能主要來自于其內(nèi)部真空結構，通過真空結構隔絕內(nèi)外環(huán)境的接觸，形成了絕熱板內(nèi)真空條件的墻壁腔體。STP真空絕熱板具體熱工性能如表4所示。

表4 真空絕熱板性能指標

2.3 DeST-h模擬分析

2.3.1 模型的建立

DeST-h軟件主要用于對住宅建筑進行負荷模擬，室溫模擬和建筑熱特性指標計算。根據(jù)建筑地理位置、圍護結構以及人員設備等條件建立模型，根據(jù)計算結果對建筑熱工性能進行優(yōu)化。本項目根據(jù)DeST-h軟件模型要求進行建筑負荷計算。

2.3.2 參數(shù)設定

為保證本項目外墻保溫系統(tǒng)施工科學性和有效性，在對建筑負荷模擬計算之前，對相關參數(shù)做了科學設置。根據(jù)《民用建筑節(jié)能設計標準》相關規(guī)定，對室內(nèi)環(huán)境參數(shù)進行設置，對室外氣象參數(shù)、采暖空調(diào)運行時間、供暖通風等因素作了優(yōu)化設定。

2.3.3 模擬結果

通過DeST-h軟件對STP真空絕熱板在板縫寬度影響下，對建筑整體能耗影響進行計算，統(tǒng)計建筑全面最大負荷和累計負荷，具體結果如表5所示。

表5 全年最大負荷統(tǒng)計

由表5可知，板縫對建筑整體負荷有著非常顯著的影響。STP真空絕熱板保溫隔熱、防火和安全優(yōu)勢在全國廣泛應用。但其安裝方式與其他保溫材料存在較大差異，安裝施工技術不太成熟，施工中難免會出現(xiàn)板縫，影響板材整體排版，出現(xiàn)現(xiàn)場切割板材的情況，影響施工質(zhì)量和施工進度。因此實際施工中，施工人員要集中進行技術培訓，讓作業(yè)人員對STP真空絕熱板性能、特征以及施工方法作深入了解，嚴格按照設計圖紙、施工規(guī)定和技術規(guī)程進行安裝，嚴格控制板縫，在滿足材料安裝安全性、牢固性的基礎上，盡可能縮小板縫寬度，降低因板縫產(chǎn)生的建筑能耗，提高STP真空絕熱板保溫整體性能，實現(xiàn)建筑節(jié)能減耗目標。

3 結束語

總之，隨著節(jié)能標準的提高，外墻保溫材料防火A級的保溫板厚度不斷增加，過厚的保溫材料，不僅會影響整個保溫系統(tǒng)外墻的安全，還會增加公攤面積，提高容積率，減少室內(nèi)面積。此時采用STP真空絕熱板效果突出，不僅保證了建筑保溫效果，其他性能優(yōu)勢也極為明顯，在新、改、擴建工程中具有良好的節(jié)能效果。隨著科技的進步及STP真空絕熱板這種保溫板材的進一步研發(fā)，相信各方面性能更為優(yōu)越的新一代STP真空絕熱板很快也會上市，再度提高建筑保溫效果。