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分析几种建筑墙体保温节能的方法和优劣

发表时间:2020-02-20 01:20

我国是个能源消耗大国。与国外相比我国的单位建筑能耗是同等气候条件下发达国家的3倍,建筑节能是我国建筑业发展的必然趋势。目前我国大多数建筑无保温节能措施,建筑的高耗能已经给社会带来了沉重的负担。笔者结合我国节能技术的现状分析了几种建筑墙体保温节能的方法和优劣。


关键词:能源;节能;保温


节能建筑由于围护结构保温隔热性能提高,可以使室内冬暖夏凉。与此同时,节能建筑还能提高冬天室内壁面温度,降低夏天室内壁面温度。室内墙壁、门窗、天棚与地面的表面与人体之间在不断进行辐射热交换,更适宜的室内壁面温度使人体舒适健康。而使用空调其实是不得已的办法。夏季空调是用能源使室内热量排往室外,从而增加热岛效应,加大环境污染。建筑节能则使夏天热岛效应减小,室外温度也不会因空调散热而受到影响。建筑物的保温节能分为围护结构的节能(外墙、外窗、屋顶、户门等建材的节能)和用能设施的节能(空调、通风等设备的节能)两大类。对于这些用能设备,一般在购买时,人们会考虑它们的能耗量,而围护结构却往往很少会去关注,在围护结构的节能中,外墙体的保温节能是建筑节能的重点。随着对能源与保护环境的要求不断提高,建筑围护结构的保温技术也在日益加强,在实际的外墙保温工程中,面层开裂问题较为严重,成为住户投诉较多的建筑通病之一,防裂是墙体保温体系要解决的关键技术。因为一旦墙体保温层保护层开裂,墙体保温性能发生很大改变,非但满足不了设计的节能要求,甚至危及墙体安全。建筑物的外墙保温就像建筑物的外衣,既要能防止外部阳光的辐射、冷空气的入侵,又要能保持室内热能的散发。外墙保温分为外保温、内保温、自保温3种。


1、外墙内保温


外墙内保温(保温砂浆)曾因施工工艺简单,价格优廉,在工程中广泛应用,但其弊病在经过一两年的检验后,不断暴露出来,墙体裂缝、墙体发霉、结露等。分析原因主要有三方面。


其一,是因为保温材料用于外墙内侧,从而使外墙体处于两个温度场,当室外温度低于室内温度时,外墙收缩的幅度比内保温隔热墙体的速度快;当室外气温高于室内气温时,外墙膨胀的速度高于内保温体系,这种反复变形使内保温体系处于一种不稳定的墙体基础中,这种形变应力的反复作用不仅使外墙易遭受温差应力的破坏,也易造成内保温体系的空鼓开裂,使结构寿命缩短。

其二,是因为结构梁、柱为冷热桥部位,局部温差过大,导致产生结露现象,而露水的浸渍易造成保温墙体发霉开裂。

其三,是因为目前大多数建筑在入住时会进行装修。装修及安装家具时,房屋内保温隔热层往往遭到破坏,破坏后自己不易修复。


这些裂缝时时刻刻处于住户视野中,对房屋的观感及住户的心理也会产生长期和强烈的影响,成为投诉的焦点。可喜的是有关部门已经意识到这些,于2004年下发技术公告,外墙内保温材料被限制使用。


2、外墙外保温


2.1外保温材料常用做法


外保温是将保温隔热材料置于外墙外侧,使内部结构墙体受到保护。目前市场上外保温材料主要有外贴聚苯板保温、聚合聚苯板硅塑板玻璃棉板、保温砂浆等,目前市面上即能实现保温又实现防火的新材料硅塑板将成为2020年保温板的主流产品。硅塑板(GSG)采用粘结为主,锚栓固定为辅的粘锚结合的方式,保温板与基层墙体采用满粘法并设置支撑托架的方式固定。与墙体完美结合使保温材料与建筑墙体同寿命的优点。


2.2外保温面层裂缝的原因及危害


传统保护层做法是在钢丝网架夹芯聚苯板外侧采用20~30mm厚的普通水泥砂浆找平,两者的收缩变形不同,引起保护层开裂、脱落等现象。保护层破坏后,保温材料处于自然界各种外力的作用下,加速了保温材料的老化,使得保温材料无法与建筑本身寿命同等,而且脱落、开裂的保护层还会影响建筑的美观。


外墙外保温比较来说的保温性能、抗裂性能等均比外墙内保温要好,但是,外保温材料用于外墙外侧,直接承受来自自然界的各种因素的影响。保温层里的主体结构冬季温度提高,湿度降低,夏季温度稳定,有效的阻断冷(热)桥,墙体热应力减少,主体墙产生裂缝、变形、破损的危险大大减少,建筑寿命得以延长。但保温材料一旦开裂,非但起不到保温作用,还会对墙体起到破坏作用。因为一旦雨水或水蒸气进入已开裂的保温层内,不会很快的蒸发掉,墙体长期在水中,加速了墙体的老化。水分的作用还会引起内墙体发霉、长毛等现象。


不同材料的升降温速度,导致不同的热胀冷缩的形变速度。相邻材料的变形速度差,会导致两种材料的界面处产生热应力。如框架结构与轻质填充墙,钢筋混凝土墙的导热系数为1.74W/(m.K),加气混凝土砌块的导热系数为0.2W/(m.K),两者相差8倍,水泥砂浆的导热系数为0.93W/(m.K)与加气混凝土相差4倍,因此会引起不同的形变速度,这种不同形变速度的两种材料的界面会因温度的变化产生裂缝、空鼓等现象,特别是经过一两年的冻融循环后,钢筋混凝土框架与轻质填充墙之间、轻质填充墙与水泥砂浆面层之间会产生严重的裂缝。


2.3外保温材料的裂缝控制措施


为了解决这些裂缝,在浇筑完成后的钢丝网架夹芯聚苯板表面,采用20~30mm聚合物抗裂水泥砂浆找平,在大大减少荷载的同时,由于阻断了热桥起到了良好的补充保温效果,较少了力矩,增加了安全性。此外,当采用涂料饰面时,在聚合物抗裂水泥砂浆找平层上做抗裂砂浆复合耐碱玻钎网布做为抗裂防护层;一方面能够有效的增加防护层拉伸强度,减少材料间由于传热速度不同产生的裂缝;另一方面由于能有效分散应力,可以将原本可能产生的较宽裂缝,分散成许多较细裂缝,从而形成抗裂作用。当钢丝网架夹芯聚苯板外保温体系饰面粘贴面砖时,应采用收缩率小的轻质砂浆找平并采用双网构造,实现柔性渐变、减轻荷载、增加抗裂性,采取上述构造措施后抗裂性及抗震安全性会大大提高。


3.外墙自保温


外墙自保温主要依靠具有隔热保温性能的墙体材料,利用这些材料自身的性能,主要有加气混凝土砌块等。这些材料有一定的保温性能,但相比保温砂浆、聚苯板等材料来说还相差较大。例如同样为加气混凝土砌块外墙,要达到外墙传热系数0.6,如果采用聚苯板外墙外保温,外墙总厚度为270mm(外墙内抹灰20mm,加气混凝土砌块200mm,空气层10mm,聚苯板30mm,外墙饰面10mm);如果采用加气混凝土砌块自保温则需要440mm。通过对比可看出外墙自保温加大了外墙厚度,使用面积减小。因此,在实际工程中外墙自保温采用较少。


保温节能建材的运用从表面上看,要比普通建材贵一些,但从长远来看它是非常经济合算的,按现有的节能标准,建筑物的围护结构(包括墙体、地面、屋面、外窗等)采取节能措施后可节能25%,其成本只是每平方米增加100~150元,节能效益在5~8年左右可收回。从目前市场运行来看,为迎合市场需求,一些不成熟的建筑节能技术匆忙上市,一些开发商为片面追求眼前利益,使用不成熟建筑节能材料,造成了大量的建筑垃圾或垃圾建筑。


结语:建筑形式是外在美的体现,建筑是否节能、环保,则是建筑内在美的体现。只有做到了内在美与外在美、形式美与内容美的统一,才是一个符合科学发展观要求、反映人类文明进步水平的优秀建筑作品,这也是当代建筑师应当追求的目标。


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