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在这样一系列节能政策、法规、标准和强制性规定的指导下,我国住房建设节能工作不断深化,节能标准不断提高,许多节能新技术、新材料不断引进和发展,并得到大力推广在住宅楼里。但我国目前的建筑节能水平远低于发达国家。我国建筑单位面积能耗仍然是气候相似的发达国家的3至5倍。华北寒冷地区建筑供暖能耗已占当地全社会能耗的20%以上,且多采用火力发电和燃煤锅炉,给环境带来严重污染。因此,建筑节能仍然是本世纪中国建筑业的一个重要课题。
在建筑中,外围防护结构的热损失较大,墙体在外围防护结构中占有较大份额。因此,建筑墙体的改造和墙体节能技术的发展是建筑节能技术最重要的环节,而技术和节能材料的发展是实现建筑节能的主要途径。
外墙内保温施工是在外墙结构内增设保温层。内保温施工速度快,操作方便灵活,能保证施工进度。内保温应用时间长,技术成熟,施工工艺和检验标准相对完善。2001年,90%以上的工程采用了内保温技术。
广泛应用的内保温技术有:增强石膏复合聚苯乙烯保温板、聚合物砂浆复合聚苯乙烯保温板、增强水泥复合聚苯乙烯保温板、内墙抹灰和聚苯乙烯板抹灰,并将聚苯乙烯颗粒保温砂浆加抗裂砂浆抹入网格布内。但内保温会占用更多的使用面积,热桥问题不易解决,容易引起开裂,会影响施工速度,影响居民的二次装修,而且内墙挂设和固定物也容易损坏内保温结构。内绝缘技术的不合理性决定了必须用外绝缘代替内绝缘。
外保温是目前广泛应用的一种节能技术。与内绝缘相比,外绝缘技术合理,优势明显。采用相同规格、尺寸和性能的保温材料,外保温效果优于内保温。外保温技术不仅适用于新结构工程,也适用于旧建筑改造,适用范围广,技术含量高;外保温包位于主体结构外,可保护主体结构,延长建筑物使用寿命;有效减少建筑结构的热桥,增加建筑的有效空间;同时消除结露,提高居住的舒适性。
外墙外保温材料有岩(矿)棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫塑料板(聚苯板、EPS、XPS)、陶粒混凝土复合聚苯石材装饰保温板、钢丝网夹芯墙板等。聚苯板以其优异的物理性能和低廉的成本,在世界各国的外墙保温和外挂技术中得到了广泛的应用。
外挂技术是用胶浆或专用固定件将保温材料粘贴挂在外墙上,然后抹上抗裂砂浆,压入玻璃纤维网中形成保护层,最后加上装饰面。
这种外保温安装费时、施工难度大,施工占用工期领先。主体验收合格后方可施工。在高层建筑施工中,施工人员的安全不易得到保证。1.2.2聚苯板、墙面一次浇注
该技术是在混凝土框架剪力体系中,将聚苯板嵌入建筑模板内,在墙外进行浇筑,然后进行混凝土浇筑,混凝土与聚苯板一次浇筑形成复合墙。该技术解决了外墙外保温的主要问题,优点明显。由于外墙主体和保温层一次成活,提高了工作效率,大大缩短了施工周期,保证了施工人员的安全。而且,在冬季施工中,聚苯板起到保温的作用,可以减少周围的保温措施。但在浇筑混凝土时,应注意均匀连续浇筑,否则,受混凝土侧压力影响,拆模后聚苯板会变形错开,影响后续施工。
内置聚苯板可采用双面钢丝网或单面钢丝网。双面钢丝网聚苯板与混凝土的连接主要取决于内钢丝网框架与墙体外筋的粘结和混凝土与聚苯板的粘结力,粘结性能好,安全性高。单面钢丝网聚苯板与混凝土的连接主要取决于混凝土与聚苯板之间的粘结力,以及倾斜钢筋、L型钢与混凝土墙之间的锚固力,粘结性能也较好。与双钢丝网相比,单钢丝网技术在安装保温板前消除了内部钢丝网和外部抹灰,节省了人工时间和材料。
但这两种方法均采用钢丝网,成本较高。此外,钢是热的良导体。直接传热会降低墙体的保温效果。
对混凝土和无网格聚苯板一次成型复合墙体进行了试验研究。试验结果表明,在混凝土中掺入适量的水泥浆,可以直接用混凝土作胶粘剂粘贴聚苯板。当对聚苯板背面进行处理时,其与混凝土的粘结性进一步提高(平均粘结强度可达0.07MPa,损伤发生在聚苯板内部)。该技术取消了钢丝网架,提高了保温性能,又降低了板材成本。经过长期的耐久性论证,可广泛应用于工程中。
1.2.3外墙外保温采用聚苯乙烯颗粒保温砂浆,将废聚苯乙烯塑料(EPS)加工成0.5-4mm颗粒轻骨料制备保温砂浆。该技术包括保温层、防裂保护层和防渗保护面层(或面层防渗防裂两合一砂浆层)。其中,ZL胶粉聚苯乙烯颗粒保温材料及技术1998年被建设部列为国家工程方法。这种施工方法被公认为外墙保温技术。
此外,节能保温墙体技术还将墙体做成夹层,填充珍珠岩、锯末、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫塑料(也可现场发泡)等,并填充夹层形成保温层。
节能材料属于保温材料。保温材料是指用于建筑围护结构或热力设备、阻抗热流传递的材料或材料复合体,包括保温材料和保冷材料。保温材料的意义,一方面是满足建筑空间或热力设备的热环境,另一方面是节约能源。随着世界能源形势的日益紧张,保温材料在节能中的意义日益突出。只有在普通住宅供暖空调方面,采用保温材料,在现有基础上节能50%-80%。根据日本的节能实践,每1吨保温材料每年可节约3吨标准煤,其节能效益是材料生产成本的10倍。因此,一些国家将保温材料作为仅次于煤炭、石油、天然气和核能的第五大能源。
外墙保温主要依靠保温材料作为建筑围护结构。开发和应用高效保温材料是保证建筑节能的有效措施。目前,世界发达国家高度重视保温材料的生产和应用。建筑节能工作之所以做好,离不开他们对保温材料的重视和发展。
保温是为了最大限度地提高传热阻力,所以保温材料必须具有较大的热阻和较小的热导率。
从材料组成来看,有机聚合物的导热系数一般小于无机材料;非金属材料的导热系数小于金属材料;气态材料的导热系数小于液态材料,液态材料的导热系数小于固态材料。外墙保温专项施工方案监理意见因此,在条件允许的情况下,应尽量采用有机高分子材料或非晶无机材料,有利于保温隔热。
从材料的结构来看,当材料的表观密度降低时,孔隙率增大,材料的内部孔隙是大量封闭的微孔,材料的导热系数相对较小。泡沫塑料制品的最佳表观密度为16~40kg/m3,以满足保温材料的要求。
由于孔隙的存在,材料在潮湿环境中不可避免地会吸水,水的导热系数(0.5815w/MK)远大于静态空气的导热系数(0.0233w/MK)。因此,当环境湿度增加时,材料的平衡含水量增加,材料的导热系数降低。因此,作为保温材料,材料本身的吸湿率应尽可能低。如果不可避免,应采用疏水处理或覆盖防水材料。
此外,保温材料还必须能抵抗一定的冲击载荷,并具有与使用环境相适应的机械强度。它具有良好的粘结性能、较小的收缩率和适合环境的耐久性。
玻璃棉和岩棉在性能上有许多相似之处,但它们的手感比岩棉好,可以改善工人的工作条件。但它的价格比岩棉还高。
聚苯乙烯泡沫塑料是由聚苯乙烯树脂制成,它是由发泡剂制成的,具有许多封闭的微孔。其表观密度小,导热系数小,吸水率低,隔音性能好,机械强度高,尺寸精度高,结构均匀。因此,它在外墙保温中占有很高的比例。
硬质聚氨酯泡沫塑料具有优异的隔热性能,其低导热系数(0.025W/(m2K))是其他材料无法比拟的。
同时,其独特的闭孔结构使其具有更优越的水蒸气阻力。由于无需额外保温防潮,简化了施工程序,降低了工程造价。但它的价格高,易燃性限制了它的使用。
材料名称表观密度(kg/m3)、最高使用温度(℃)、抗压强度(MPA)、导热系数【w/(MK)】、吸水率%
聚苯乙烯颗粒保温浆料220、-50-75、0.01、0.07材料在工厂内采用预拌干混技术将水泥、高分子材料、引气剂等外加剂混合后进行包装。使用时,按搅拌机中的比例加水搅拌成浆状,然后加入聚苯乙烯颗粒。充分混合后,将形成塑性好的浆体。在墙面抹灰干燥后,形成保温性能好的保温层。这种材料施工简单,保温性能好。其中,聚苯乙烯颗粒可作为工业产品使用,也可作为废旧聚苯乙烯保温板机械破碎后的颗粒使用,对防止白色污染、保护环境十分有利。但这种保温材料的吸水率比其他材料高,使用时必须加防裂防水层。抗裂防水保护层材料由抗裂水泥砂浆复合玻璃纤维网组成,能长期有效控制保护层裂缝。
目前,我国外墙外保温技术发展迅速,是节能的重点。外墙保温技术的发展离不开节能材料的创新。建筑节能必须以开发新型节能材料为基础,必须有足够的保温材料作为基础。节能材料的发展必须与外墙保温技术相结合,才能真正发挥其作用。正是由于节能材料的不断创新,外墙保温技术的优越性越来越受到重视。因此,在大力推广外墙保温技术的同时,应加强新型节能材料的开发利用,真正实现建筑节能。