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【摘 要】实施建筑物外墙外保温技术既有利于国家可持续发展,延长建筑物使用寿命,又有利于家家户户节省日常开支,是大势所趋。本文浅谈建筑外墙内节能保温技术。
【关键词】建筑节能;外墙;内保温建筑节能是国家能源战略的重要组成部分,是实现国家节能降耗减排目标的重要举措,是缓解经济发展与资源环境矛盾,实现全面建设小康社会目标和国家经济社会可持续发展的一项长期的战略任务。建筑外墙保温技术是建筑节能技术中最常用的技术之一。实施建筑物外墙外保温技术既有利于国家可持续发展,延长建筑物使用寿命,又有利于家家户户节省日常开支,是大势所趋。本文浅谈建筑外墙内节能保温技术。
1.外墙内保温的优越点和基本要求1.1优越点外墙内保温是把墙体的保温隔热层设置在外墙内表面的一侧。在中国建筑节能发展的起步阶段,内保温有着广泛的应用。这是因为外保温技术当时在中国还不成熟,节能标准对围护结构的要求还不高,还有就是经济承受力方面的原因。外墙内保温的优点是施工方便,对材料性能和施工技术要求不像外保温那么高,故其造价可相对较低,并且避免了外保温层与基层墙面的结合界面在夏季可能出现的冷凝(室内空调温度较低时);对外饰面做法在选择上的自由度也大,对建筑防火也比较有利。所以到目前为止,仍在国内有不少应用的外墙内节能措施。又特别是夏热冬冷的南方地区,由于其经济实惠的优势,还是很多建筑节能的首选。1.2基本要求外墙内保温层直接面向室内环境,为提高其使用质量,在材料选用和构造层设置方面应符合下列基本要求:1.2.1保温材料应选用导热系数较小的不燃或难燃材料,这是对内保温层在厚度和防火方面提出的要求。为了少占室内使用面积,保温层应在满足节能设计规定性指标的前提下尽可能减小厚度,所以需要选用导热系数较小的材料。但有些泡沫塑料类的高效保温材料,如膨胀聚苯板、挤塑聚苯板等,如燃烧性能为B:级则其使用应受到限制。1.2.2采用不对室内环境产生污染的材料,这是为不影响室内环境质量、不损害人体健康的需要,包括不存在有不利于人体健康的放射物质以及应控制的室内环境污染物等。所使用的材料应符合国家标准。1.2.3除保温材料本身可允许不设护面层者外,保温层应有护面层。目前,轻质多孔或纤维类保温材料的压缩强度和表面硬度一般较低,抗冲击性能也差,所以在一般情况应在保温层内侧设置强度较高并具有抗裂性能的护面层。但有些强度和硬度较高的保温材料,如砂加气块、泡沫玻璃和石膏基的膨胀珍珠岩保温砂浆等,可直接采用柔性腻子批嵌括平后做内饰面层。护面层材料应采用与保温材料相配套的材料;或纸面石膏板、硅酸钙板、水泥纤维加压板等硬质板材(用于保温层挂装做法)。在没有构造措施的情况下,不能直接采用硬质砂浆(水泥砂浆或水泥混合砂浆等)作保温层的面层粉刷。1.2.4在有保温层的墙面上需要悬挂重物时,其挂钩的埋件必须固定于基层墙体内。因为保温层的密度较小,强度和硬度较低,直接在保温层上悬挂重物是不安全的。
2.外墙内保温应用技术2.1内保温符合节能墙体在这类墙体中,绝热材料符合在建筑物外墙内侧,同时以石膏板、建筑人造板或其他饰面材料覆面作为保护层。2.1.1构造第一结构层:为外围护结构的承重受力墙体部分,它可以是现浇或预制混凝土外墙、内浇外砌或砖混结构的外砖墙以及其他承重外墙(如承重多孔砖外墙)等。第二空气层:其主要作用是切断了液态水分的毛细渗透,防止保温材料受潮,同时,外侧墙体结构层有吸水能力,其内侧表面由于温度低而出现的冷凝水,被结构材料吸入并不断地向室外转移、散发。另外,设置空气间层还可增加一定的热阻,而且造价比专门设置隔汽层要低。空气间层的设置对内部孔隙连通、易吸水的绝热材料是十分必要的。第三绝热材料层(即保温层、隔热层):是节能墙体的主要功能部分,可采用高效绝热材料(如岩棉、各种泡沫塑料等),也可采用加气混凝土块、膨胀珍珠岩制品等材料。第四覆面保护层:其作用主要是防止保温层受破坏,同时在一定程度上阻止室内水蒸气浸入保温层。可选用纸面石膏板等。2.1.2应用特点首先是施工方便,室内连续作业面不大,多为干作业施工,较为安全方便,有利于提高施工效率、减轻劳动强度,同时保温层的施工可不受室外气候(如雨季、冬季)的影响。但施工中应注意避免保温材料受潮,同时要待外墙结构层达到正常干燥时再安装保温隔热屋,还应保证结构层内侧吊挂件预留位置的准确和牢固。其次是设计中不仅要注意采取措施(如设置空气层、隔汽层),避免由于室内水蒸气向外渗透,在墙体内产生结露而降低保温隔热层的热工性能,还要注意采取措施消除一些保温隔层覆盖不到的部分产生“冷桥”而在室内产生结露现象,这些部位一般是内外墙相交的节点、外窗梁、外窗过梁、窗台板等处。再次是由于这种节能墙体的外侧结构层密度大、蓄热能力大,因此采用这种墙体时室温波动相对较大,供暖时升温快,不供暖时降温也快,在冬季时,宜采取集中连续供暖方式以保证正常的室内热环境;在夏季时,由于绝热层置于内侧,晚间墙内表面温度随空气温度的下降而迅速下降,减少闷热感。应用在礼堂、俱乐部、会场等公共建筑上较为有利,一旦需要使用,供暖后,室温可以较快上升。最后是由于这种节能墙体的绝热层设在内侧,会占据一定的使用面积,若用于旧房节能改造在施工时会影响室内住户的正常生活。2.2消除热桥的措施2.2.1周边热桥对外墙传热系数的影响建筑物因抗震需要,每间外墙周边往往需要设置混凝土梁、柱。这些保温隔热性能远低于主体墙体的部位即称为热桥。热桥部位必然使外墙传热热损失增加。二维温度场模拟计算结果表明,在370mm砖墙条件下,周边热桥使墙体平均传热系数比主体部分传热系数增加10%左右;在240mm砖墙内保温条件下,周边热桥能使墙体平均传热系数比主体部位传热系数增加51%—59%(保温层愈厚,增加愈大);在240mm砖墙外保温条件下,这种影响仅2%—5%(保温层愈厚,影响愈小)。平屋顶一般都是外保温结构,故可不考虑这种影响,但对于一般砖混结构墙体,内保温和夹芯保温墙体,如不考虑这种情况,则耗热量计算结果将会偏小,或使所设计的建筑物达不到预期的节能效果。近年来,国外有些国家已开始考虑这一影响。作法主要有两种,一种是考虑周边热桥影响,用外墙平均传热系数来代替主体部位的传热系数;另一种是将周边热桥部位与主体部分开考虑,周边热桥部位另行确定其传热系数。根据我国的实际情况和现有的工作基础,决定采用前者。2.2.2消除热桥的措施单一材料和内保温复合节能墙体不可避免存在热桥。为减小热桥对墙体热工性能的影响,避免低温和霉雨潮湿季节热桥部位结露,应对热桥作保温处理:龙骨部位的保温:龙骨一般设置在板缝处。以石膏板为面层的现场拼装保温板内必须采用聚苯石膏板复合保温龙骨。丁字墙部位的保温:在此处形成的热桥不可避免,但必须采取措施保证此处不结露。解决的办法是保持有足够的热桥长度,并在热桥两侧加强保温。根据下图所列,以Ra和隔墙宽度S来确定必要的热桥长度l,如果l不能满足规定的要求,则要加强此部位的保温做法。例如在一个工程内,Ra为1.12m2·K/W,S为250mm,l没有达到330mm,丁字角处只有10.15℃(接近室温18℃、相对湿度60%状况的露点温度),降低率为35.4%,从构造上对此加强保温后,降低率可以减少到17.9%。拐角部位的保温:拐角部位温度与板面温度相比较,其降低率是很大的,加强此处的保温后,降低率减少很多。2.3外墙交角的保温外墙交角处(外墙转角、内外墙交角、楼地板或屋顶与外墙的交角等),一方面由于放热面比吸热面大,另一方面在相同面积上,角部由室内吸收的热量,比主体部分的吸热量少,所以交角内表面温度远比主体内表面温度低。在装配式板材建筑中,交角处同时又是冷桥,所以其内表面温度更低。为改善外墙交角的热工性能,在理论上似乎可以有许多办法,但在具体处理时则受到构件加工、运输过程中的安全以及装配施工中一系列条件的限制。一些在理论是讲得通而实践中行不通的方案,是必须避免。下图是用聚苯乙烯泡沫塑料增加气混凝土外墙板转角部分保温能力的一种方案。为防止雨水或冷风侵入接缝,在缝口内附加有防水塑料条。类似的方法也可用解决内墙和外墙交角的局部保温。
4.结束语总之,外墙内保温技术应用广泛,具有造价低,安装方便等优势,但是为了更好地保证建筑节能的要求,我们还应将其结合建筑外墙外保温技术,并从产品技术及施工标准方面加以细化。
【参考文献】
[1]韦成龙.浅析建筑节能中的外墙内保温和外保温技术[J].中国科技纵横,2010.
[2]刘万锋等.建筑节能理论与技术[M]. 北京:人民交通出版社,2002.
【关键词】建筑节能;外墙;内保温建筑节能是国家能源战略的重要组成部分,是实现国家节能降耗减排目标的重要举措,是缓解经济发展与资源环境矛盾,实现全面建设小康社会目标和国家经济社会可持续发展的一项长期的战略任务。建筑外墙保温技术是建筑节能技术中最常用的技术之一。实施建筑物外墙外保温技术既有利于国家可持续发展,延长建筑物使用寿命,又有利于家家户户节省日常开支,是大势所趋。本文浅谈建筑外墙内节能保温技术。
1.外墙内保温的优越点和基本要求1.1优越点外墙内保温是把墙体的保温隔热层设置在外墙内表面的一侧。在中国建筑节能发展的起步阶段,内保温有着广泛的应用。这是因为外保温技术当时在中国还不成熟,节能标准对围护结构的要求还不高,还有就是经济承受力方面的原因。外墙内保温的优点是施工方便,对材料性能和施工技术要求不像外保温那么高,故其造价可相对较低,并且避免了外保温层与基层墙面的结合界面在夏季可能出现的冷凝(室内空调温度较低时);对外饰面做法在选择上的自由度也大,对建筑防火也比较有利。所以到目前为止,仍在国内有不少应用的外墙内节能措施。又特别是夏热冬冷的南方地区,由于其经济实惠的优势,还是很多建筑节能的首选。1.2基本要求外墙内保温层直接面向室内环境,为提高其使用质量,在材料选用和构造层设置方面应符合下列基本要求:1.2.1保温材料应选用导热系数较小的不燃或难燃材料,这是对内保温层在厚度和防火方面提出的要求。为了少占室内使用面积,保温层应在满足节能设计规定性指标的前提下尽可能减小厚度,所以需要选用导热系数较小的材料。但有些泡沫塑料类的高效保温材料,如膨胀聚苯板、挤塑聚苯板等,如燃烧性能为B:级则其使用应受到限制。1.2.2采用不对室内环境产生污染的材料,这是为不影响室内环境质量、不损害人体健康的需要,包括不存在有不利于人体健康的放射物质以及应控制的室内环境污染物等。所使用的材料应符合国家标准。1.2.3除保温材料本身可允许不设护面层者外,保温层应有护面层。目前,轻质多孔或纤维类保温材料的压缩强度和表面硬度一般较低,抗冲击性能也差,所以在一般情况应在保温层内侧设置强度较高并具有抗裂性能的护面层。但有些强度和硬度较高的保温材料,如砂加气块、泡沫玻璃和石膏基的膨胀珍珠岩保温砂浆等,可直接采用柔性腻子批嵌括平后做内饰面层。护面层材料应采用与保温材料相配套的材料;或纸面石膏板、硅酸钙板、水泥纤维加压板等硬质板材(用于保温层挂装做法)。在没有构造措施的情况下,不能直接采用硬质砂浆(水泥砂浆或水泥混合砂浆等)作保温层的面层粉刷。1.2.4在有保温层的墙面上需要悬挂重物时,其挂钩的埋件必须固定于基层墙体内。因为保温层的密度较小,强度和硬度较低,直接在保温层上悬挂重物是不安全的。
2.外墙内保温应用技术2.1内保温符合节能墙体在这类墙体中,绝热材料符合在建筑物外墙内侧,同时以石膏板、建筑人造板或其他饰面材料覆面作为保护层。2.1.1构造第一结构层:为外围护结构的承重受力墙体部分,它可以是现浇或预制混凝土外墙、内浇外砌或砖混结构的外砖墙以及其他承重外墙(如承重多孔砖外墙)等。第二空气层:其主要作用是切断了液态水分的毛细渗透,防止保温材料受潮,同时,外侧墙体结构层有吸水能力,其内侧表面由于温度低而出现的冷凝水,被结构材料吸入并不断地向室外转移、散发。另外,设置空气间层还可增加一定的热阻,而且造价比专门设置隔汽层要低。空气间层的设置对内部孔隙连通、易吸水的绝热材料是十分必要的。第三绝热材料层(即保温层、隔热层):是节能墙体的主要功能部分,可采用高效绝热材料(如岩棉、各种泡沫塑料等),也可采用加气混凝土块、膨胀珍珠岩制品等材料。第四覆面保护层:其作用主要是防止保温层受破坏,同时在一定程度上阻止室内水蒸气浸入保温层。可选用纸面石膏板等。2.1.2应用特点首先是施工方便,室内连续作业面不大,多为干作业施工,较为安全方便,有利于提高施工效率、减轻劳动强度,同时保温层的施工可不受室外气候(如雨季、冬季)的影响。但施工中应注意避免保温材料受潮,同时要待外墙结构层达到正常干燥时再安装保温隔热屋,还应保证结构层内侧吊挂件预留位置的准确和牢固。其次是设计中不仅要注意采取措施(如设置空气层、隔汽层),避免由于室内水蒸气向外渗透,在墙体内产生结露而降低保温隔热层的热工性能,还要注意采取措施消除一些保温隔层覆盖不到的部分产生“冷桥”而在室内产生结露现象,这些部位一般是内外墙相交的节点、外窗梁、外窗过梁、窗台板等处。再次是由于这种节能墙体的外侧结构层密度大、蓄热能力大,因此采用这种墙体时室温波动相对较大,供暖时升温快,不供暖时降温也快,在冬季时,宜采取集中连续供暖方式以保证正常的室内热环境;在夏季时,由于绝热层置于内侧,晚间墙内表面温度随空气温度的下降而迅速下降,减少闷热感。应用在礼堂、俱乐部、会场等公共建筑上较为有利,一旦需要使用,供暖后,室温可以较快上升。最后是由于这种节能墙体的绝热层设在内侧,会占据一定的使用面积,若用于旧房节能改造在施工时会影响室内住户的正常生活。2.2消除热桥的措施2.2.1周边热桥对外墙传热系数的影响建筑物因抗震需要,每间外墙周边往往需要设置混凝土梁、柱。这些保温隔热性能远低于主体墙体的部位即称为热桥。热桥部位必然使外墙传热热损失增加。二维温度场模拟计算结果表明,在370mm砖墙条件下,周边热桥使墙体平均传热系数比主体部分传热系数增加10%左右;在240mm砖墙内保温条件下,周边热桥能使墙体平均传热系数比主体部位传热系数增加51%—59%(保温层愈厚,增加愈大);在240mm砖墙外保温条件下,这种影响仅2%—5%(保温层愈厚,影响愈小)。平屋顶一般都是外保温结构,故可不考虑这种影响,但对于一般砖混结构墙体,内保温和夹芯保温墙体,如不考虑这种情况,则耗热量计算结果将会偏小,或使所设计的建筑物达不到预期的节能效果。近年来,国外有些国家已开始考虑这一影响。作法主要有两种,一种是考虑周边热桥影响,用外墙平均传热系数来代替主体部位的传热系数;另一种是将周边热桥部位与主体部分开考虑,周边热桥部位另行确定其传热系数。根据我国的实际情况和现有的工作基础,决定采用前者。2.2.2消除热桥的措施单一材料和内保温复合节能墙体不可避免存在热桥。为减小热桥对墙体热工性能的影响,避免低温和霉雨潮湿季节热桥部位结露,应对热桥作保温处理:龙骨部位的保温:龙骨一般设置在板缝处。以石膏板为面层的现场拼装保温板内必须采用聚苯石膏板复合保温龙骨。丁字墙部位的保温:在此处形成的热桥不可避免,但必须采取措施保证此处不结露。解决的办法是保持有足够的热桥长度,并在热桥两侧加强保温。根据下图所列,以Ra和隔墙宽度S来确定必要的热桥长度l,如果l不能满足规定的要求,则要加强此部位的保温做法。例如在一个工程内,Ra为1.12m2·K/W,S为250mm,l没有达到330mm,丁字角处只有10.15℃(接近室温18℃、相对湿度60%状况的露点温度),降低率为35.4%,从构造上对此加强保温后,降低率可以减少到17.9%。拐角部位的保温:拐角部位温度与板面温度相比较,其降低率是很大的,加强此处的保温后,降低率减少很多。2.3外墙交角的保温外墙交角处(外墙转角、内外墙交角、楼地板或屋顶与外墙的交角等),一方面由于放热面比吸热面大,另一方面在相同面积上,角部由室内吸收的热量,比主体部分的吸热量少,所以交角内表面温度远比主体内表面温度低。在装配式板材建筑中,交角处同时又是冷桥,所以其内表面温度更低。为改善外墙交角的热工性能,在理论上似乎可以有许多办法,但在具体处理时则受到构件加工、运输过程中的安全以及装配施工中一系列条件的限制。一些在理论是讲得通而实践中行不通的方案,是必须避免。下图是用聚苯乙烯泡沫塑料增加气混凝土外墙板转角部分保温能力的一种方案。为防止雨水或冷风侵入接缝,在缝口内附加有防水塑料条。类似的方法也可用解决内墙和外墙交角的局部保温。
4.结束语总之,外墙内保温技术应用广泛,具有造价低,安装方便等优势,但是为了更好地保证建筑节能的要求,我们还应将其结合建筑外墙外保温技术,并从产品技术及施工标准方面加以细化。
【参考文献】
[1]韦成龙.浅析建筑节能中的外墙内保温和外保温技术[J].中国科技纵横,2010.
[2]刘万锋等.建筑节能理论与技术[M]. 北京:人民交通出版社,2002.