綠色建筑外墻真空絕熱板施工技術探討

【摘要】文章探討了綠色建筑外墻真空絕熱板的施工技術，研究分析了真空絕熱板的結構原理，總結了施工準備、材料選擇、粘貼固定、密封防護等關鍵技術要點。文章通過實際工程案例，驗證了優(yōu)化后的真空絕熱板施工方案能顯著提升建筑外墻保溫隔熱性能，實現(xiàn)節(jié)能減排目標。測試結果表明，改造后外墻傳熱系數(shù)明顯降低，滿足國家節(jié)能設計標準。研究認為，隨著綠色建筑理念的普及，真空絕熱板施工技術將在更多工程項目中得到應用，未來研究應著重開發(fā)更高效環(huán)保的材料和施工工藝。

【關鍵詞】真空絕熱板；施工技術；保溫性能；節(jié)能減排

【中圖分類號】TU74 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）10-0018-03

0 引言

建筑節(jié)能與綠色發(fā)展是我國建筑行業(yè)的重點工作之一。真空絕熱板以其優(yōu)異的保溫性能在建筑節(jié)能領域展現(xiàn)出廣闊的應用前景。有關政策明確提出大力發(fā)展綠色建筑，推廣使用高效節(jié)能的新材料與新技術[1]。本文針對目前綠色建筑外墻真空絕熱板施工中存在的問題，總結實踐經(jīng)驗，探討相關施工技術要點，以期為今后類似工程提供參考。

1 真空絕熱板的結構與工作原理

真空絕熱板是由芯材、阻隔膜和吸氣劑三部分構成的高效保溫材料。其中，芯材多采用納米孔結構的硅酸鹽材料，如氣凝膠、硅酸鈣等，具有極低的熱導率，一般在0.004～0.008 W/（m .K）。芯材的孔徑通?？刂圃?0 nm以下，使得孔內的空氣分子平均自由程大于孔徑，產(chǎn)生Knudsen效應，從而抑制氣體導熱[2]。阻隔膜是由多層高分子薄膜和金屬箔復合而成，綜合了高分子材料的柔韌性和金屬材料的阻隔性能，使得真空絕熱板能夠長期保持10～100 Pa的高真空度。同時，阻隔膜的邊緣采用熱封技術密封，進一步提高了真空度的穩(wěn)定性。此外，為了維持真空絕熱板內部的低壓環(huán)境，還需要在芯材中添加吸氣劑，如活性炭、分子篩等多孔材料，以吸附封裝過程中殘留的氣體分子和使用過程中滲入的水蒸氣等。在實際應用中，真空絕熱板的熱導率可低至0.003 W/（m .K），是傳統(tǒng)保溫材料如聚苯乙烯泡沫塑料、巖棉等的1/10～1/20，在相同保溫效果下可大幅減薄墻體，節(jié)約建筑空間[3]?；谏鲜鼋Y構設計和材料選擇，真空絕熱板在建筑節(jié)能領域展現(xiàn)出巨大的應用潛力。

2 綠色建筑外墻真空絕熱板施工技術要點

本文提出了一套完整的施工流程，如圖1所示。

2.1 施工準備

綠色建筑外墻真空絕熱板施工前，需要對施工區(qū)域進行全面清理和基層處理。應徹底清除墻面上的浮灰、油污等雜物，確?；鶎訚崈魺o污染。對于存在凹凸不平或空鼓、開裂等缺陷的墻面，要進行修補和找平處理，使其平整度滿足真空絕熱板施工要求。通常，墻面的平整度偏差應控制在2 mm以內，最大高差不超過5 mm。同時，基層的含水率也是影響施工質量的關鍵因素。一般要求基層含水率低于6%，過高的含水率會導致黏結劑失效，降低真空絕熱板的附著力。因此，需要使用專業(yè)的測濕儀器測量基層含水率，必要時采用烘干、防潮等措施進行調節(jié)。在真空絕熱板鋪設前，還應對其進行檢查和篩選。真空絕熱板的厚度偏差應小于1 mm，長度和寬度偏差應小于2 mm。針對運輸和存儲過程中可能出現(xiàn)的破損，要逐塊檢查絕熱板的真空度，真空度下降超過20%的絕熱板需要剔除。

2.2 材料準備

真空絕熱板施工所需的材料準備是保證工程質量的關鍵環(huán)節(jié)。在選擇黏結劑時，應優(yōu)先考慮與真空絕熱板和基層均具有良好兼容性的高分子聚合物材料，如聚氨酯、環(huán)氧樹脂等。黏結劑的耐久性和抗老化性能也是評價其適用性的重要指標，一般要求其拉伸強度不低于1.0 MPa，剪切強度不低于0.6 MPa。與此同時，黏結劑在施工現(xiàn)場的可操作時間應不短于30 min，以便于施工人員進行涂抹和調整。除了黏結劑外，真空絕熱板的固定還需要使用專用的錨固件。錨固件的材質通常選用不銹鋼或鋁合金，其抗拉強度應大于1 000N，而直徑則根據(jù)絕熱板厚度和基層強度確定，通常在5～8 mm之間。錨固件的布置間距需嚴格控制，水平間距一般為600 mm，垂直間距不超過500 mm，且邊緣部位應適當加密。對于難以錨固的部位，可采用柔性的黏接釘代替錨固件，如尼龍螺栓等。所有材料進場后，應抽樣檢測其物理力學性能和尺寸偏差，確保滿足設計和施工規(guī)范的要求。

2.3 粘貼固定

真空絕熱板的粘貼固定是施工過程中的核心環(huán)節(jié)，直接影響到外墻保溫系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在進行粘貼施工前，需要將配制好的黏結劑均勻涂抹在絕熱板和墻體基層上，涂抹厚度控制在2～4 mm之間。為了提高黏結強度，可在涂抹過程中采用梳刮的方式，使黏結劑呈現(xiàn)出縱橫交錯的條紋狀，增大其與絕熱板和基層的接觸面積。粘貼時應采用錯縫鋪設的方式，豎向搭接縫錯開距離不小于200 mm，橫向搭接縫錯開距離不小于300 mm[4]。在粘貼過程中，要及時調整絕熱板的位置，確保其與基層完全貼合，并使用橡膠輥或氣動棒對絕熱板表面進行壓實，擠出黏結劑層中的氣泡。為了驗證粘貼質量，可采用拉拔法測試絕熱板與基層的黏結強度，其平均值應不低于0.6 MPa，單點值不低于0.5 MPa。粘貼完成后，需要在絕熱板表面布置錨固件，錨固件的脹塞部分應完全錨入基層，錨固深度不小于50 mm。錨固件布置完成后，還需要在其表面覆蓋聚苯乙烯泡沫塑料等保護蓋板，避免錨固件頭部成為絕熱板熱橋。整個粘貼固定過程中，應嚴格控制環(huán)境溫度在5～35 ℃之間，相對濕度不超過75%，風力不超過5級。粘貼固定完成后，絕熱板與基層的綜合傳熱系數(shù)值計算如式（1）所示。

（1）

式中：K1為熱板內表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，取值8.7 W/（m2 .K）；K2為絕熱板外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，取值23 W/（m2 .K）；δ為絕熱板厚度，m；λ為絕熱板導熱系數(shù)，W/（m2 .K）。

2.4 密封防護

真空絕熱板施工完成后，為了保證其長期穩(wěn)定性和防護性能，必須對其進行科學的密封處理。首先，應在絕熱板拼接縫隙處涂抹低導熱系數(shù)的密封材料，如硅酮膠、聚氨酯泡沫等。密封材料的厚度應與絕熱板持平，不得出現(xiàn)凹陷或鼓泡。在涂抹過程中，要注意控制密封材料的溫度在5～35 ℃之間，以保證其黏結強度和柔韌性。同時，密封材料的固化時間不應超過24 h，固化后的表面需進行打磨和清潔處理，確保其與后續(xù)防護層的緊密貼合。在密封材料固化后，需要在絕熱板表面涂刷高反射率的隔熱涂料，提高其熱反射性能。隔熱涂料的太陽輻射反射率應不低于0.8，紅外發(fā)射率不低于0.9。涂刷時要確保涂層厚度均勻一致，干膜厚度控制在0.5～1.0 mm。為了延長真空絕熱板的使用壽命，還需要在其外側設置金屬保護蓋或耐候性防護板，有效隔離外界潮氣和紫外線的侵蝕。金屬保護蓋宜采用鋁合金或不銹鋼材質，厚度不小于1.0 mm，并在邊緣部位設置防水凸臺和滴水線，避免雨水侵入。耐候性防護板可選用高分子合金材料，如聚碳酸酯、聚氯乙烯等，其抗沖擊強度應不低于50 kJ/m2，線性膨脹系數(shù)不大于7×10-5 m/（m .K）。防護板與絕熱板之間需預留8～12 mm的通風空間，并在板縫處設置透氣格柵，保證空間內部的濕熱平衡[5]。密封防護措施的效果可通過傳熱阻來評估，其計算如式（2）所示。

（2）

式中：δ為絕熱板厚度，m；λ為絕熱板的導熱系數(shù)，W/（m .K）。當R值達到6～8 m2 .K/W時，可認為密封防護效果良好，絕熱板能夠長期維持穩(wěn)定的保溫性能。

3 實際工程項目中真空絕熱板施工技術具體應用

3.1 工程概況

本文以某高層住宅建筑節(jié)能改造項目為例，探討真空絕熱板在實際工程中的應用。該項目位于成都市，建筑高度為60 m，總建筑面積約為12 000 m2，其中外墻面積為5 600 m2。該建筑始建于2005年，外墻采用200 mm厚加氣混凝土塊材，保溫性能不足，導致室內熱環(huán)境品質下降和能耗水平升高。針對這一問題，項目決定在原有墻體外側添加一層60 mm厚的真空絕熱板，提升外墻保溫隔熱性能。根據(jù)前期調研，成都年平均氣溫約為16 ℃ ，最熱月（7月）平均氣溫約為25.5 ℃ ，最冷月（1月）平均氣溫約為5 ℃ 。為了適應成都的氣候條件，室內設計溫度建議設定為20～25 ℃ ，相對濕度控制在40%～60%。外墻面臨的主導風向為東北風，最大風速為8.3 m/s。考慮到建筑高度和外墻面積較大，且原有墻體存在不同程度的開裂和空鼓，對真空絕熱板的施工工藝和質量控制提出了更高的要求。同時，由于建筑正常使用過程中不宜對外墻進行大規(guī)模的拆除和重建，需要采用與原墻體兼容性好、施工便捷的材料體系和構造做法，最大限度地降低對建筑功能的影響?；谏鲜龉こ谈艣r和技術難點，項目組開展了真空絕熱板施工方案的優(yōu)化設計和適用性研究，以期為類似工程提供可資借鑒的經(jīng)驗。

3.2 真空絕熱板施工方案設計

針對上述工程的實際情況，項目組經(jīng)過充分的方案比選和論證，最終確定了一套切實可行的真空絕熱板施工方案。

首先，在原有墻體外側設置一層由鍍鋅鋼絲網(wǎng)和錨栓組成的保溫層支撐系統(tǒng)，用于增強基層的承載能力和平整度。支撐網(wǎng)格尺寸為300 mm×300 mm，錨栓直徑為8 mm，間距為600 mm。在支撐系統(tǒng)表面噴涂一層厚度為3 mm的聚合物砂漿找平層，待其完全固化后，再粘貼真空絕熱板。絕熱板采用600 mm×600 mm×60 mm的標準尺寸，導熱系數(shù)為0.005 W/（m .K），密度為180 kg/m3。絕熱板粘貼采用聚氨酯膠黏劑，其黏結強度不低于0.6 MPa。在絕熱板拼接縫隙和錨栓頭部涂抹25 mm寬、3 mm厚的丁基橡膠密封條，確保板層連續(xù)性和氣密性。最后，在絕熱板外側設置一層6 mm厚的硅酸鈣板作為飾面層，利用自攻螺釘與基層錨栓可靠連接，并在板縫處嵌入耐候密封膠，提高外墻的抗風壓性和耐久性。

通過對比分析發(fā)現(xiàn)，該方案不僅施工工序簡單、材料易得，而且能夠最大程度地保護原有墻體，減少建筑垃圾的產(chǎn)生。同時，由于真空絕熱板導熱系數(shù)極低，可以在不增加墻體厚度的情況下，將外墻傳熱系數(shù)從1.5 W/（m2 .K）降低至0.3 W/（m2 .K）以下，大幅提升墻體保溫效果。此外，硅酸鈣板飾面層具有良好的耐候性和抗沖擊性，使得改造后的外墻能夠長期保持美觀和完整。

為了定量評估該方案的節(jié)能效果，項目組對建筑外墻進行了傳熱系數(shù)測試，測試結果如表1所示。可以看出，改造后外墻傳熱系數(shù)明顯降低，其中東立面、南立面、西立面和北立面的傳熱系數(shù)值分別為0.28、0.32、0.29、0.27 W/（m2 .K），均滿足現(xiàn)行國家標準GB 50189—2015《公共建筑節(jié)能設計標準》的要求。

綜上所述，該真空絕熱板施工方案在保證施工質量和安全的同時，最大限度地提高了建筑外墻的保溫隔熱性能，為實現(xiàn)建筑的節(jié)能減排目標奠定了堅實基礎。

4 結語

本文通過探討綠色建筑外墻真空絕熱板的施工技術，提出了一套完整的施工流程和要點。研究結果表明，優(yōu)化后的真空絕熱板施工方案不僅能顯著提升建筑外墻的保溫隔熱性能，還能實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。實際工程案例的測試結果顯示，改造后外墻傳熱系數(shù)明顯降低，滿足了國家節(jié)能設計標準的要求。未來，隨著綠色建筑和節(jié)能環(huán)保理念的進一步普及，真空絕熱板施工技術將在更多工程項目中得到應用。此外，針對現(xiàn)有技術存在的局限性，未來的研究將著重于開發(fā)更加高效、環(huán)保的真空絕熱材料，以及探索更為簡便快捷的施工工藝，以進一步推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1] 張慶亮.真空絕熱板一體化施工關鍵技術研究[J].低碳世界，2024，14（5）：94-96.

[2] 梁惟滔.基于真空絕熱板的保溫裝飾一體板研究[D].成都：西華大學，2023.

[3] 陳青峰，夏航，王健，等.以STP真空絕熱板為主體的外保溫系統(tǒng)復合構造分析[J].四川水泥，2022（12）：162-164.

[4] 張一恒，夏赟，田野，等.嚴寒地區(qū)真空絕熱板應用防熱橋及缺陷措施研究[J].低溫建筑技術，2022，44（7）：73-79.

[5] 韓雪琪，閆增峰，柳成輝.STP真空絕熱板板縫對于墻體傳熱系數(shù)的影響[J].建筑節(jié)能（中英文），2022，50（7）：59-63.

[作者簡介]鄭良（1987—），男，四川邛崍人，本科，研究方向：隧洞施工、城市建筑、水利工程等。