建筑墻體保溫節(jié)能設(shè)計論文

時間:2022-10-21 10:28:00

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建筑墻體保溫節(jié)能設(shè)計論文

摘要:我國是個能源消耗大國。與國外相比我國的單位建筑能耗是同等氣候條件下發(fā)達(dá)國家的3倍,建筑節(jié)能是我國建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。目前我國大多數(shù)建筑無保溫節(jié)能措施,建筑的高耗能已經(jīng)給社會帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。筆者結(jié)合我國節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀分析了幾種建筑墻體保溫節(jié)能的方法和優(yōu)劣。

關(guān)鍵詞:能源;節(jié)能;保溫

節(jié)能建筑由于圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能提高,可以使室內(nèi)冬暖夏涼。與此同時,節(jié)能建筑還能提高冬天室內(nèi)壁面溫度,降低夏天室內(nèi)壁面溫度。室內(nèi)墻壁、門窗、天棚與地面的表面與人體之間在不斷進行輻射熱交換,更適宜的室內(nèi)壁面溫度使人體舒適健康。而使用空調(diào)其實是不得已的辦法。夏季空調(diào)是用能源使室內(nèi)熱量排往室外,從而增加熱島效應(yīng),加大環(huán)境污染。建筑節(jié)能則使夏天熱島效應(yīng)減小,室外溫度也不會因空調(diào)散熱而受到影響。

建筑物的保溫節(jié)能分為圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能(外墻、外窗、屋頂、戶門等建材的節(jié)能)和用能設(shè)施的節(jié)能(空調(diào)、通風(fēng)等設(shè)備的節(jié)能)兩大類。對于這些用能設(shè)備,一般在購買時,人們會考慮它們的能耗量,而圍護結(jié)構(gòu)卻往往很少會去關(guān)注,在圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能中,外墻體的保溫節(jié)能是建筑節(jié)能的重點。隨著對能源與保護環(huán)境的要求不斷提高,建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫技術(shù)也在日益加強,在實際的外墻保溫工程中,面層開裂問題較為嚴(yán)重,成為住戶投訴較多的建筑通病之一,防裂是墻體保溫體系要解決的關(guān)鍵技術(shù)。因為一旦墻體保溫層保護層開裂,墻體保溫性能發(fā)生很大改變,非但滿足不了設(shè)計的節(jié)能要求,甚至危及墻體安全。建筑物的外墻保溫就像建筑物的外衣,既要能防止外部陽光的輻射、冷空氣的入侵,又要能保持室內(nèi)熱能的散發(fā)。外墻保溫分為外保溫、內(nèi)保溫、自保溫3種。

1、外墻內(nèi)保溫

外墻內(nèi)保溫(保溫砂漿)曾因施工工藝簡單,價格優(yōu)廉,在工程中廣泛應(yīng)用,但其弊病在經(jīng)過一兩年的檢驗后,不斷暴露出來,墻體裂縫、墻體發(fā)霉、結(jié)露等。分析原因主要有三方面。

其一,是因為保溫材料用于外墻內(nèi)側(cè),從而使外墻體處于兩個溫度場,當(dāng)室外溫度低于室內(nèi)溫度時,外墻收縮的幅度比內(nèi)保溫隔熱墻體的速度快;當(dāng)室外氣溫高于室內(nèi)氣溫時,外墻膨脹的速度高于內(nèi)保溫體系,這種反復(fù)變形使內(nèi)保溫體系處于一種不穩(wěn)定的墻體基礎(chǔ)中,這種形變應(yīng)力的反復(fù)作用不僅使外墻易遭受溫差應(yīng)力的破壞,也易造成內(nèi)保溫體系的空鼓開裂,使結(jié)構(gòu)壽命縮短。

其二,是因為結(jié)構(gòu)梁、柱為冷熱橋部位,局部溫差過大,導(dǎo)致產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象,而露水的浸漬易造成保溫墻體發(fā)霉開裂。

其三,是因為目前大多數(shù)建筑在入住時會進行裝修。裝修及安裝家具時,房屋內(nèi)保溫隔熱層往往遭到破壞,破壞后自己不易修復(fù)。

這些裂縫時時刻刻處于住戶視野中,對房屋的觀感及住戶的心理也會產(chǎn)生長期和強烈的影響,成為投訴的焦點??上驳氖怯嘘P(guān)部門已經(jīng)意識到這些,于2004年下發(fā)技術(shù)公告,外墻內(nèi)保溫材料被限制使用。

2、外墻外保溫

2.1外保溫材料常用做法

外保溫是將保溫隔熱材料置于外墻外側(cè),使內(nèi)部結(jié)構(gòu)墻體受到保護。目前市場上外保溫材料主要有外貼聚苯板保溫、鋼絲網(wǎng)架夾芯聚苯板、巖棉、玻璃棉板、保溫砂漿等,最常用的為鋼絲網(wǎng)架夾芯聚苯板。鋼絲網(wǎng)架夾芯聚苯板傳統(tǒng)做法就是以腹絲穿透型鋼絲網(wǎng)架夾芯聚苯板作為保溫隔熱層,置于現(xiàn)澆鋼筋混凝土澆筑前外模內(nèi)側(cè),并以錨筋鉤緊鋼絲網(wǎng)片作為輔助固定措施與鋼筋混凝土外墻澆筑為一體。

2.2外保溫面層裂縫的原因及危害

傳統(tǒng)保護層做法是在鋼絲網(wǎng)架夾芯聚苯板外側(cè)采用20~30mm厚的普通水泥砂漿找平,兩者的收縮變形不同,引起保護層開裂、脫落等現(xiàn)象。保護層破壞后,保溫材料處于自然界各種外力的作用下,加速了保溫材料的老化,使得保溫材料無法與建筑本身壽命同等,而且脫落、開裂的保護層還會影響建筑的美觀。

外墻外保溫比較來說的保溫性能、抗裂性能等均比外墻內(nèi)保溫要好,但是,外保溫材料用于外墻外側(cè),直接承受來自自然界的各種因素的影響。保溫層里的主體結(jié)構(gòu)冬季溫度提高,濕度降低,夏季溫度穩(wěn)定,有效的阻斷冷(熱)橋,墻體熱應(yīng)力減少,主體墻產(chǎn)生裂縫、變形、破損的危險大大減少,建筑壽命得以延長。但保溫材料一旦開裂,非但起不到保溫作用,還會對墻體起到破壞作用。因為一旦雨水或水蒸氣進入已開裂的保溫層內(nèi),不會很快的蒸發(fā)掉,墻體長期在水中,加速了墻體的老化。水分的作用還會引起內(nèi)墻體發(fā)霉、長毛等現(xiàn)象。

不同材料的升降溫速度,導(dǎo)致不同的熱脹冷縮的形變速度。相鄰材料的變形速度差,會導(dǎo)致兩種材料的界面處產(chǎn)生熱應(yīng)力。如框架結(jié)構(gòu)與輕質(zhì)填充墻,鋼筋混凝土墻的導(dǎo)熱系數(shù)為1.74W/(m.K),加氣混凝土砌塊的導(dǎo)熱系數(shù)為0.2W/(m.K),兩者相差8倍,水泥砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)為0.93W/(m.K)與加氣混凝土相差4倍,因此會引起不同的形變速度,這種不同形變速度的兩種材料的界面會因溫度的變化產(chǎn)生裂縫、空鼓等現(xiàn)象,特別是經(jīng)過一兩年的凍融循環(huán)后,鋼筋混凝土框架與輕質(zhì)填充墻之間、輕質(zhì)填充墻與水泥砂漿面層之間會產(chǎn)生嚴(yán)重的裂縫。

2.3外保溫材料的裂縫控制措施

為了解決這些裂縫,在澆筑完成后的鋼絲網(wǎng)架夾芯聚苯板表面,采用20~30mm聚合物抗裂水泥砂漿找平,在大大減少荷載的同時,由于阻斷了熱橋起到了良好的補充保溫效果,較少了力矩,增加了安全性。此外,當(dāng)采用涂料飾面時,在聚合物抗裂水泥砂漿找平層上做抗裂砂漿復(fù)合耐堿玻釬網(wǎng)布做為抗裂防護層;一方面能夠有效的增加防護層拉伸強度,減少材料間由于傳熱速度不同產(chǎn)生的裂縫;另一方面由于能有效分散應(yīng)力,可以將原本可能產(chǎn)生的較寬裂縫,分散成許多較細(xì)裂縫,從而形成抗裂作用。當(dāng)鋼絲網(wǎng)架夾芯聚苯板外保溫體系飾面粘貼面磚時,應(yīng)采用收縮率小的輕質(zhì)砂漿找平并采用雙網(wǎng)構(gòu)造,實現(xiàn)柔性漸變、減輕荷載、增加抗裂性,采取上述構(gòu)造措施后抗裂性及抗震安全性會大大提高。

3.外墻自保溫

外墻自保溫主要依靠具有隔熱保溫性能的墻體材料,利用這些材料自身的性能,主要有加氣混凝土砌塊等。這些材料有一定的保溫性能,但相比保溫砂漿、聚苯板等材料來說還相差較大。例如同樣為加氣混凝土砌塊外墻,要達(dá)到外墻傳熱系數(shù)0.6,如果采用聚苯板外墻外保溫,外墻總厚度為270mm(外墻內(nèi)抹灰20mm,加氣混凝土砌塊200mm,空氣層10mm,聚苯板30mm,外墻飾面10mm);如果采用加氣混凝土砌塊自保溫則需要440mm。通過對比可看出外墻自保溫加大了外墻厚度,使用面積減小。因此,在實際工程中外墻自保溫采用較少。

保溫節(jié)能建材的運用從表面上看,要比普通建材貴一些,但從長遠(yuǎn)來看它是非常經(jīng)濟合算的,按現(xiàn)有的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),建筑物的圍護結(jié)構(gòu)(包括墻體、地面、屋面、外窗等)采取節(jié)能措施后可節(jié)能25%,其成本只是每平方米增加100~150元,節(jié)能效益在5~8年左右可收回。從目前市場運行來看,為迎合市場需求,一些不成熟的建筑節(jié)能技術(shù)匆忙上市,一些開發(fā)商為片面追求眼前利益,使用不成熟建筑節(jié)能材料,造成了大量的建筑垃圾或垃圾建筑。

結(jié)語:建筑形式是外在美的體現(xiàn),建筑是否節(jié)能、環(huán)保,則是建筑內(nèi)在美的體現(xiàn)。只有做到了內(nèi)在美與外在美、形式美與內(nèi)容美的統(tǒng)一,才是一個符合科學(xué)發(fā)展觀要求、反映人類文明進步水平的優(yōu)秀建筑作品,這也是當(dāng)代建筑師應(yīng)當(dāng)追求的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn):

[1]中華人民共和國建設(shè)部《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ134-2001)2001

[2]王泉,《淺談建筑節(jié)能及其應(yīng)用》蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報2007年第9卷第1期