屋頂鋁箔防水卷材保溫性能研究

王洲 吳佳霖 郭燕

環境、資源、人口是當今人類社會面臨的三大主題。“為了實施可持續發展戰略,21世紀是綠色技術的時代,這一理念已經在政治、經濟、文化各個層面上得到廣泛的認同與推廣”。而住宅建筑作為人居空間環境的創造,與自然生態環境密不可分,其建成環境在人類對自然環境及其生活質量的影響中起著重要作用。屋頂作為建筑物的外圍護結構之一,在節能方面具有重要作用。提高屋面的熱工性能,對于節省能源消耗及改善頂層居住環境具有重要意義。

1 鋁箔的作用

鋁是地殼中蘊藏量最多的金屬,早在18世紀初被人們發現使用,是有色金屬中應用最為廣泛的金屬之一。重熔鋁錠熔化后的熔融鋁或液態電解鋁經過成分調整、精煉、鑄造—熱軋或鑄軋、冷軋、退火、箔軋、分切和成品退火等工序處理后制成的鋁箔具有以下特點:比重小,使用成本低;反輻射隔熱能力強;在日常環境中比較耐腐蝕等。鋁箔的反射率高,發射率低,是一種良好的反射型絕熱材料。在我國建筑行業中,一般中央空調管道外使用鋁箔作隔熱材料。也有的利用鋁箔著色性好、光熱反射率高的特性,把鋁箔作為基層與另外一種材料一起制作成一種復合材料用做建筑物屋頂的隔熱層,如鋁箔面防水卷材等。這種防水卷材的防水隔熱效果好,使用周期長,是一種理想的建筑材料。

2 鋁箔防水卷材熱工性能的理論分析

本文的兩個實驗對象選在邯鄲地區某校學生宿舍樓,兩個實驗用房均在北面,受太陽輻射熱的影響相對較小。實驗用房平面位置如圖1所示。

同時對實驗用房的屋頂冬季傳熱模型簡化成理想的一維穩定傳熱,其傳熱特征如下:1)通過平壁的熱流強度處處相等。平壁內無蓄熱現象,保證溫度的穩定,因此平壁能任一截面流進與流出的熱量必須相等。2)同一材質的平壁內部各界面溫度分布成直線關系。3)屋蓋防水卷材所附鋁箔的厚度和導熱熱阻可忽略。

3 實驗模型的計算與對比

實驗用房1和實驗用房2的屋蓋構造自內至外均是:水泥砂漿抹面10 mm,鋼筋混凝土樓板100 mm,水泥砂漿結合層10 mm,聚苯保溫板50 mm,水泥砂漿結合層20 mm,二氈三油10 mm。兩個實驗模型的區別在于:實驗用房1采用普通防水卷材,實驗用房2采用鋁箔面防水卷材。

在采暖期,兩個試驗用房采用溫度計測量室內氣溫和室外氣溫。實測室外氣溫為-4.6℃,兩個實驗用房熱供應和熱環境基本一樣,實測室內氣溫均為18.1℃。

水泥砂漿抹面10 mm,R1=0.010 8(m2·K)/W。

鋼筋混凝土樓板100 mm,R2=0.057 5(m2·K)/W。

水泥砂漿結合層10 mm,R3=0.010 8(m2·K)/W。

聚苯保溫板50 mm,R4=0.087 7(m2·K)/W。

水泥砂漿結合層20 mm,R5=0.021 5(m2·K)/W。

二氈三油10 mm,R6=0.058 8(m2·K)/W。

屋蓋總熱阻R0=查表得到內表面換熱系數 αi=8.7 W/(m2·K),外表面換熱系數 αe=23.0 W/(m2·K),計算得到 R0=0.396(m2·K)/W。

根據理想模型假設,在穩定傳熱條件下,通過平壁的熱流量與通過各分部的熱流量彼此相等,得到內表面溫度為:θi=ti-(ti-te),其中,ti為室內氣溫;te為室外氣溫。

根據以上數據,計算理想模型的屋蓋內表面溫度θi=11.8℃。

通過紅外熱像儀實測實驗用房1的屋頂內表面溫度為11.9℃,而實驗用房2的實測屋頂內表面溫度為13.2℃。

根據理論公式反算兩個實驗用房的屋蓋等效總熱阻:

由此得到,通過實驗用房1的屋蓋單位面積的熱量要比實驗用房2的屋蓋單位面積的熱量多21.2%。

計算得到:R01=0.402(m2·K)/W,R02=0.510(m2·K)/W。

4 初步結論與建議

1)兩個實驗用房的條件雖然沒有完全相同,但基本相同,這個比較還基本反映了兩種防水卷材的保溫性能。2)建筑節能是一個系統工程,需要各個環節的配合。從建筑方案設計到建筑施工,再到后面的運行階段都需要從節能方面進行系統管理,這樣才能達到最有效的節能效果。3)鋁箔面防水卷材的等效熱工性能要比普通防水卷材的熱工性能好,是一種較好的保溫隔熱建筑材料,值得推廣。4)通過一維穩定傳熱理想模型計算的屋蓋內表面溫度與實測溫度相差甚小,在允許的誤差范圍內。

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