建筑建材業(yè)是耗能大戶，建筑物在使用過程中的能耗占總能耗的30～40％，同時(shí)排放出大量的C02、NOx、懸浮顆粒物和其它污染物。因此，在這一領(lǐng)域內(nèi)降低能耗，提高能源利用率顯得尤為重要。隨著人們生活水平的提高，對室內(nèi)環(huán)境的舒適程度要求越來越高，相應(yīng)的建筑能耗(包括空調(diào)采暖能耗)也隨之增加，造成能源消耗嚴(yán)重。在熱的舒適度、能耗、環(huán)境三者中找到合理的平衡點(diǎn)已成為建筑設(shè)計(jì)及建筑節(jié)能領(lǐng)域工作者的永恒主題。眾所周知， 節(jié)約能源是我國的一項(xiàng)基本國策。目前，建設(shè)節(jié)能型建筑已被建設(shè)部納入今后城市建設(shè)的重點(diǎn)發(fā)展方向，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)已成為今后建筑設(shè)計(jì)的重要組成部分。
節(jié)能材料屬于保溫絕熱材料。絕熱材料是指用于建筑圍護(hù)或者熱工設(shè)備、阻抗熱流傳遞的材料或者材料復(fù)合體,既包括保溫材料,也包括保冷材料。絕熱材料的意義,一方面是為了滿足建筑空間或熱工設(shè)備的熱環(huán)境,另一方面是為了節(jié)約能源。隨著世界范圍內(nèi)能源的日趨緊張, 絕熱材料在節(jié)能方面的意義日顯突出。僅就一般的居民制冷的空調(diào)而言,通過使用絕熱圍護(hù)材料, 可在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上節(jié)能30%～50%。據(jù)日本的節(jié)能實(shí)踐證明,每使用1噸絕熱材料,可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤3噸/年,其節(jié)能效益是材料生產(chǎn)成本的10倍。因此,有些國家將絕熱材料看作是繼煤炭、石油、天然氣、核能之后的第五大“能源”。外墻保溫隔熱主要是靠保溫絕熱材料作為建筑圍護(hù),開發(fā)和應(yīng)用高效的保溫絕熱材料是保證建筑節(jié)能的有效措施。目前世界各發(fā)達(dá)國家,均對絕熱材料的生產(chǎn)和應(yīng)用十分重視, 之所以建筑節(jié)能工作做得好,與他們重視和發(fā)展保溫絕熱材料是分不開的。
建筑節(jié)能是執(zhí)行國家環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源政策的主要內(nèi)容, 是貫徹國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要
組成部分。但我國目前的建筑節(jié)能水平, 還遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家, 我國建筑單位面積能耗仍是氣候相近的發(fā)達(dá)國家的3倍～5倍。南方炎熱地區(qū)的建筑制冷能耗已占當(dāng)?shù)厝鐣芎牡?5%以上, 其中相當(dāng)一部分是采用火力發(fā)電和燃煤鍋爐, 同時(shí)給環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染。所以建筑節(jié)能還是本世紀(jì)我國建筑業(yè)的一個(gè)重要的課題
2 建筑節(jié)能保溫隔熱施工技術(shù)分類
2.1內(nèi)保溫隔熱技術(shù)及其特點(diǎn)
外墻內(nèi)保溫是在墻體結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)覆蓋一層保溫材料,通過粘結(jié)劑固定在墻體結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè),之后在保溫材料外側(cè)作保護(hù)層及飾面。目前內(nèi)保溫多采用粉刷石膏作為粘結(jié)和抹面材料,通過使用聚苯板或聚苯顆粒等保溫材料達(dá)到保溫效果。外墻內(nèi)保溫主要存在的缺點(diǎn)有:①保溫隔熱效果差,外墻平均傳熱系數(shù)高。②熱橋保溫處理困難,易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。③占用室內(nèi)使用面積。④不利于室內(nèi)裝修,包括重物釘掛困難等,在安裝空調(diào)、電話及其他裝飾物等設(shè)施時(shí)尤其不便。⑤不利于既有建筑的節(jié)能改造。⑥保溫層易出現(xiàn)裂縫。由于外墻受到的溫差大,直接影響到墻體內(nèi)表面應(yīng)力變化,這種變化一般比外保溫墻體大得多。晝夜和四季的更替,易引起內(nèi)表面保溫的開裂 ,特別是保溫板之間的裂縫尤為明顯。
2.2外保溫隔熱技術(shù)及其特點(diǎn)
外保溫是目前大力推廣的一種建筑保溫節(jié)能技術(shù)。外保溫與內(nèi)保溫相比,技術(shù)更合理,有其明顯的優(yōu)越性。隨著建筑節(jié)能技術(shù)的不斷完善和發(fā)展,外墻外保溫技術(shù)逐漸成為建筑保溫節(jié)能形式的主流。①外保溫不僅適用于寒冷地區(qū)的民用建筑及工業(yè)采暖建筑,也適用于溫暖地區(qū)的制冷空調(diào)建筑,既可用于新建工程,又適合舊建筑物的節(jié)能改造工程。外保溫材料要求科技含量高,材料配套齊全,施工工藝先進(jìn)合理。推行建筑外保溫技術(shù)將帶動我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)節(jié)能材料的發(fā)展。②保護(hù)主體結(jié)構(gòu),延長建筑物壽命。采用外墻外保溫方案,由于建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè),緩沖了因溫度變化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生的應(yīng)力,減少了空氣中的二氧化碳、水對混凝土的碳化以及導(dǎo)致鋼筋結(jié)構(gòu)的銹蝕,減少了空氣中有害氣體和紫外線對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的侵蝕。③消除了“熱橋”的現(xiàn)象,較好地發(fā)揮了材料的保溫節(jié)能功能。④減少內(nèi)墻面裂縫,方便在室內(nèi)裝修及墻面上懸掛、固定物件。目前,凡采用內(nèi)保溫技術(shù)的工程普遍面臨著面層開裂的難題。其主要原因之一是外墻直接暴露在大氣中 ,溫度變化不斷引起變形應(yīng)力,易導(dǎo)致強(qiáng)度較低的內(nèi)保溫層及其層面開裂。此現(xiàn)象在高層建筑及東西朝向的條形建筑物上尤其明顯。在做外保溫的內(nèi)墻上避免了因外墻溫度和濕度變形而導(dǎo)致的開裂,同時(shí)方便墻面施工和室內(nèi)裝修。⑤便于舊建筑進(jìn)行節(jié)能改造。20世紀(jì)80年代以前建造的工業(yè)與民用建筑一般都不滿足節(jié)能要求。因此,對舊房進(jìn)行節(jié)能改造,已提上議事日程。與內(nèi)保溫相比,采用外保溫方式對舊房進(jìn)行節(jié)能改造,其最大優(yōu)點(diǎn)是基本不影響用戶的室內(nèi)活動和正常生活。
外保溫隔熱是目前大力推廣的一種建筑保溫隔熱節(jié)能技術(shù)。外保溫隔熱與內(nèi)保溫隔熱相比,技術(shù)合理,有其明顯的優(yōu)越性,使用同樣規(guī)格、同樣尺寸和性能的保溫隔熱材料,外保溫隔熱比內(nèi)保溫隔熱的效果好。外保溫隔熱技術(shù)不僅適用于新建的結(jié)構(gòu)工程,也適用于舊樓改造,適用于范圍廣,技術(shù)含量高;外保溫隔熱包在主體結(jié)構(gòu)的外側(cè),能夠保護(hù)主體結(jié)構(gòu),延長建筑物的壽命;有效減少了建筑結(jié)構(gòu)的熱橋,增加建筑的有效空間；同時(shí)消除了冷凝,提高了居住的舒適度。
3 外墻保溫節(jié)能材料
外墻保溫主要是靠保溫絕熱材料作為建筑圍護(hù)，開發(fā)和應(yīng)用高效的保溫絕熱材料是保證建筑節(jié)能的有效措施。目前世界各發(fā)達(dá)國家，均對絕熱材料的生產(chǎn)和應(yīng)用十分重視，之所以建筑節(jié)能工作做得好與他們重視和發(fā)展保溫材料是分不開的。
3.1 絕熱材料的性能
所謂的絕熱材料就是要最大限度地阻抗熱流的傳遞，因此要求絕熱材料必須具有大的熱阻和小的導(dǎo)熱系數(shù)。
①從材料的組成上看，一般有機(jī)高分子的導(dǎo)熱系數(shù)都小于無機(jī)材料；非金屬的導(dǎo)熱系數(shù)小于金屬材料；氣態(tài)物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)小于液態(tài)物質(zhì)，液態(tài)物質(zhì)小于固體。所以在條件允許的情況下，應(yīng)盡量使用有機(jī)高分子材料或無定形的無機(jī)材料，這對于保溫絕熱是有利的。
②從材料的結(jié)構(gòu)上看，當(dāng)材料的表觀密度降低、孔隙率增大，材料內(nèi)部的孔隙為大量封閉的微小孔時(shí)，材料的導(dǎo)熱系數(shù)是比較小的。對于泡沫塑料制品，要滿足保溫絕熱材料的要求其最佳的表觀密度為16～40kg/m3。
③由于孔隙的存在，材料在潮濕的環(huán)境下，不可避免地要吸水，而水的導(dǎo)熱系數(shù)（0.5815W/ ( m2·K )）比靜止空氣的導(dǎo)熱系數(shù)（0.0233 W/( m2·K)）要大很多，因此，當(dāng)環(huán)境濕度增大時(shí)，材料的平衡含水率增大，材料的導(dǎo)熱系數(shù)將會降低。所以作為保溫絕熱材料，材料自身的吸濕率要盡量低，如不可避免時(shí)，要對材料進(jìn)行憎水處理或用防水材料包覆。另外，保溫絕熱材料還必須能抵抗一定的沖擊荷載，具有與使用環(huán)境相一致的機(jī)械強(qiáng)度。其粘結(jié)性能要好，還得有小的收縮率及與環(huán)境相適應(yīng)的耐久性。
3.2 常用的保溫絕熱材料
能滿足上述性能要求而用于建筑外保溫的節(jié)能材料主要有：聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS 及XPS）、巖（礦）棉板、玻璃棉氈以及超輕的聚苯顆粒保溫料漿等。以上各種材料所具有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是在材料內(nèi)部都有大量的封閉孔，它們的表觀密度都較小，這也是作為保溫隔熱材料所必備的(性能對比見表 1)
巖(礦)棉和玻璃棉有時(shí)統(tǒng)稱為礦物棉，它們都屬于無機(jī)材料。巖棉不燃燒，價(jià)格較低，在滿足保溫隔熱性能的同時(shí)還能夠具有一定的隔聲效果。但巖棉的質(zhì)量優(yōu)劣相差很大， 保溫性能好的密度低，其抗拉強(qiáng)度也低，耐久性比較差。玻璃棉與巖棉在性能上有很多相似之處，但其手感好于巖棉。但它的價(jià)格較巖棉為高。聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯樹脂為主要原料，經(jīng)發(fā)泡劑發(fā)泡而制成的內(nèi)部具有無數(shù)封閉微孔的材料。其表觀密度小，導(dǎo)熱系數(shù)小，吸水率低，隔音性能好、機(jī)械強(qiáng)度高，而且尺寸精度高，結(jié)構(gòu)均勻。因此在外墻保溫中其占有率很高。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料具有非常優(yōu)越的絕熱性能，它的導(dǎo)熱系數(shù)之低 0.025 W/m2·K是其他材料所無法與之相比的。同時(shí)其特有的閉孔結(jié)構(gòu)使其具有更優(yōu)越的耐水汽性能，由于不需要額外的絕緣防潮，簡化了施工程。
聚苯泡沫板由于價(jià)格低廉，絕熱性能好而成為外墻絕熱及飾面系統(tǒng)的首選絕熱材料。 根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，聚苯泡沫板分為擠塑聚苯板及普通聚苯板種。前者強(qiáng)度高，吸水率低，價(jià)格貴，目前僅有極少數(shù)跨國公司在生產(chǎn)，后者以其價(jià)格優(yōu)勢而得到廣泛的使用
4外墻外保溫系統(tǒng)的組成與性能
4．1系統(tǒng)組成
采用粘釘結(jié)合的XPs板外墻外保溫施工方法是以XPS板為保溫材料，采用粘釘結(jié)合的方式將XPS板固定在墻面的外表面上，聚合物膠泥作保護(hù)層，以耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布為增強(qiáng)層，外飾面為涂料或面磚的外墻外保溫系統(tǒng)。外保溫系統(tǒng)的組成基本構(gòu)造見圖1。
4．2組成材料與系統(tǒng)主要性能
XPS板
XPS板是由聚苯乙烯樹脂和添加劑在一定溫度下采用模壓設(shè)備擠壓而成的絕熱制品，具有連續(xù)均勻的表層和全閉孔的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，蜂窩狀結(jié)構(gòu)互相緊密連接，沒有空隙。因此，它不僅具有極低的熱導(dǎo)率和吸水率，較高的抗壓、拉伸和抗剪強(qiáng)度，更具有優(yōu)越的抗?jié)?、抗沖擊和耐候等性能，在長期高濕或浸水環(huán)境下，仍能保持優(yōu)良的保溫性能。表2為XPS板的主要技術(shù)性能指標(biāo)
4．2．2界面處理劑
用于XPS板粘貼面以及保護(hù)層抹灰面的界面處理劑，是以通過涂刷后XPS板與聚合物膠泥之間形成一種化學(xué)結(jié)合鍵，通過化學(xué)作用使兩者表面成為一體，從而增強(qiáng)聚合物砂漿與XPS板的親合粘結(jié)能力，有效地提高整體性。該界面處理劑為一種水性的乳液，含固量37％-40％，pH值7-10。 4．2．3專用粘結(jié)劑或聚合物膠泥
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專用粘結(jié)劑或面層聚合物膠泥是外保溫系統(tǒng)的關(guān)鍵材料。專用粘結(jié)劑或聚合物膠泥分別用在基層墻面上粘貼,XPS板和翻包網(wǎng)以及在XPS板上粘結(jié)玻纖網(wǎng)布并找平外墻面(保護(hù)層)。而外保溫系統(tǒng)的專用粘結(jié)劑或聚合物膠泥采用由可再分散性聚合物膠粉改性的干混砂漿料經(jīng)加水?dāng)嚢柚频茫哂休^高的粘結(jié)強(qiáng)度和良好的柔韌性(表3、4)。經(jīng)檢測結(jié)果表明，無論是粘貼砂漿或保護(hù)層的抹面膠泥，與XPS板的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度均顯著大于XPS板本身的拉伸強(qiáng)度，從而可確保不發(fā)生粘結(jié)界面的破壞
注：耐凍融為25次循環(huán)僵。
4．2．4耐堿玻纖網(wǎng)格布
耐堿玻纖網(wǎng)格布是保護(hù)層的增強(qiáng)材料，用于提高保護(hù)層的抗裂和抗沖擊能力，并可緩沖由于墻體位移、開裂等原因引起的XPS板的輕微位移。而外保溫系統(tǒng)網(wǎng)格布由耐堿玻纖網(wǎng)布涂覆抗堿高分子化合物制成，具有較高的拉伸斷裂強(qiáng)力和耐堿能力(表4)。
4．2．5機(jī)械錨固件
采用機(jī)械錨固件對建筑物全部樓層外保溫墻均實(shí)施XPS板與基層的輔助連接，是)XPS板外保溫系統(tǒng)構(gòu)造的又一特點(diǎn)，從而充分保證了保溫層與基層的整體性、安全性和可靠性。在這方面，外保溫系統(tǒng)充分考慮了負(fù)風(fēng)壓對建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，對不同的建筑高度設(shè)計(jì)了不同的錨固量，并采用帶圓盤(直徑50mm)的敲擊式尼龍錨栓(包括敲擊釘)或尾部有回?cái)Q機(jī)構(gòu)的工程塑料脹管和有防腐鍍層的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼自攻螺絲。單個(gè)錨固件的實(shí)際拉拔和剪切承載力可分別達(dá)到2．4 KN和3．0 KN(設(shè)計(jì)值均取不小于0．6 KN)。
4．2．6飾面材料
用于建筑物的外裝飾，可美化外觀、提高藝術(shù)品位與防水功能。由于擠塑板強(qiáng)度較高，與基層墻體的連接可靠，所以外保溫系統(tǒng)的飾面材料可采用涂料、彩色砂漿、面磚以及單位面積質(zhì)量不大于35 kg／m2的其他面層材料，也可做出各種立面造型。所用材料的性能均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
4．2．7 系統(tǒng)的性能指標(biāo)
由以上各項(xiàng)組成材料配套構(gòu)成的外墻外保溫系統(tǒng)，由于對材料及其構(gòu)造方法的高要求，使系統(tǒng)具有優(yōu)良的保溫、防水和裝飾功能，以及充分的安全性、耐久性、抗沖擊性和耐候性。該系統(tǒng)的性能指標(biāo)見表5。
