節(jié)能復合墻體的研究與探討

高 磊 張緒濤

1 概述

隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長,能源和環(huán)境問題日益嚴重,如何節(jié)約能源保護環(huán)境是亟待解決的重要問題。根據(jù)有關的統(tǒng)計資料[1],目前建筑直接能耗已占到社會總能耗的30%～35%,而我國單位建筑面積采暖能耗是氣候條件相近的發(fā)達國家的3倍左右;墻體作為建筑的外圍護結構的主體,其能耗在建筑能耗中占有很大的比例,一般達40%左右。無疑,采用節(jié)能墻體是解決這一問題的最有效途徑。墻體保溫系統(tǒng)根據(jù)構造和所處位置的不同分為:外墻外保溫體系、外墻內(nèi)保溫體系、墻體夾心保溫體系、墻體自保溫體系,其中又以外墻外保溫的發(fā)展最為迅速。

本文首先介紹了外墻外保溫體系和內(nèi)墻內(nèi)保溫體系的構造,進而分析了外墻外保溫體系的缺陷及應對措施,為節(jié)能復合墻體類型的選擇與設計提供參考。最后,對未來節(jié)能墻體的發(fā)展趨勢做出了展望。

2 復合墻體在墻體保溫系統(tǒng)中的應用

2.1 內(nèi)保溫復合墻體

內(nèi)保溫復合墻體的做法是將絕熱材料復合在承重墻內(nèi)側,同時以輕質建筑板材或飾面材料等覆面作為保護層。目前較為常用的內(nèi)保溫技術有:增強石膏復合聚苯保溫板、聚合物砂漿復合聚苯保溫板、增強水泥復合聚苯保溫板、內(nèi)墻貼聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯顆粒保溫料漿加抗裂砂漿壓入網(wǎng)格布的做法。增強粉刷石膏聚苯板外墻內(nèi)保溫墻體是一種最常見的內(nèi)保溫復合墻體。這種墻體以阻燃型泡沫聚苯板為保溫材料,這種板材貨源充足、導熱系數(shù)低、具有一定強度、尺寸靈活、切割方便、密度可依設計要求,一般以大于18 kg/m3為宜。

內(nèi)保溫復合墻體的保溫結構一般為干作業(yè)施工,僅在一個層高范圍內(nèi)施工,不需搭設腳手架,生產(chǎn)效率較高。同時內(nèi)保溫復合墻體也有較為明顯的缺點:

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,不易處理出現(xiàn)的結露現(xiàn)象。

3)保溫層占用室內(nèi)使用面積。

4)不利于室內(nèi)裝修,在安裝空調、電話及其他裝飾物等設施時尤其不便。

5)不利于既有建筑的節(jié)能改造。

6)保溫層易出現(xiàn)裂縫。

2.2 外保溫復合墻體

所謂外保溫復合墻體[2],是指將保溫隔熱材料復合在建筑物外墻外側,并覆以保護層。這樣,建筑物的整個外面都被保溫層覆蓋,使建筑物具有很好的保溫隔熱性能,從建筑物的熱工原理上講,外保溫復合墻體的保溫隔熱效果是最好的。

外保溫復合墻體與內(nèi)保溫復合墻體相比,具有以下優(yōu)點:

1)保護主體結構,延長建筑物使用壽命;

2)基本消除了熱橋的影響;

3)墻體潮濕情況基本得到改善;

4)有利于室溫保持恒定;

5)便于既有建筑物的節(jié)能改造;

6)避免了裝修對保溫層的破壞;

7)增加了建筑物的使用面積。

目前工程中應用較多的外保溫復合墻體有如下幾類:

1)外掛式外保溫復合墻體。外掛式外保溫復合墻體外掛的保溫材料有聚苯乙烯泡沫板(簡稱聚苯板,包括EPS,XPS)、巖(礦)棉、玻璃棉、硬質聚氨酯泡沫塑料板、聚苯仿石裝飾保溫板等。

2)聚苯板與混凝土墻體一次澆筑成型墻體。聚苯板與混凝土墻體一次澆筑成型墻體是將聚苯板內(nèi)置于建筑模板內(nèi),位于澆筑的墻體外側,然后澆筑混凝土,混凝土與聚苯板一次澆筑成型。這種復合墻體分為有網(wǎng)體系和無網(wǎng)體系兩種。對于有網(wǎng)體系,內(nèi)置的聚苯板可采用帶有雙面鋼絲網(wǎng)或單面鋼絲網(wǎng)的形式。無網(wǎng)體系是將聚苯板背面設計成鋸齒形以加大與混凝土的粘結與錨固力,同時將板材周邊設計成高低槽,安裝時相互粘結,加強了板的整體性,同時采用尼龍錨栓將保溫板和混凝土墻體連接在一起,使保溫板與混凝土外墻緊密結合。

3)涂抹聚苯顆粒保溫料漿保溫墻體。涂抹聚苯顆粒保溫料漿保溫墻體由保溫隔熱層和抗裂防護層組成。其中保溫隔熱層材料是由保溫膠粉料與聚苯顆粒輕骨料分別按配合比配置而成,將水、保溫膠粉料及聚苯顆粒混合攪拌成膏狀體即可使用。抗裂防護層是由水泥抗裂砂漿、復合涂塑耐堿玻纖網(wǎng)格布、配套柔性耐水膩子、硅橡膠彈性底漆組成,可長期有效地防止面層(防護層)產(chǎn)生裂縫。這種墻體保溫層整體性好,施工厚度易控制,漿料保溫、耐火、耐水、耐凍融、耐候性好。

3 外墻外保溫體系缺陷分析

3.1 外墻外保溫體系耐久性缺陷問題分析

調查發(fā)現(xiàn),大部分外墻外保溫體系在使用幾年后,都不同程度地產(chǎn)生表面裂縫,似乎是一種通病。外墻外保溫體系開裂不僅影響建筑物的美觀,影響保溫隔熱性能,而且縮短了外墻外保溫的使用壽命。目前使用的保溫體系均是由有機泡沫保溫層和防水飾面層組成,一旦外防水飾面層開裂滲水,會導致有機保溫層霉變、空鼓、起翹、剝落等現(xiàn)象,保溫效果大大降低,并且嚴重影響了耐久性和使用壽命。造成外保溫體系開裂主要原因:

1)由于有機保溫層與墻體、面層砂漿存在較大的熱膨脹率差別,晝夜和季節(jié)溫度變化導致墻體、飾面層和保溫層受室外氣溫和太陽輻射的影響而發(fā)生脹縮,由于它們的脹縮率差別顯著,容易產(chǎn)生脫粘和裂縫;

2)外墻外保溫體系構造有五層之多,其施工工藝程序多,質量控制環(huán)節(jié)多,且施工人員技術良莠不齊,施工質量易出現(xiàn)問題。

3.2 外墻外保溫體系安全隱患問題分析

1)保溫層防火安全隱患問題:盡管外保溫層在墻外,且采用了自熄性XPS/EPS板,在房屋內(nèi)部發(fā)生火災時,大火仍然會從窗戶洞口往外燃燒,波及窗口四周的聚苯保溫層。如果沒有相當嚴密的防護隔離措施,還很可能會造成災害,火勢在外保溫層內(nèi)蔓延,以致將整個保溫層燒掉。2)高層建筑外保溫層抗負風壓的問題:高層建筑高處風力大,在背風面上產(chǎn)生吸力,如果保溫層粘結強度不足或界面存在粘結質量缺陷,則有可能導致保溫板脫落。所以在國外一般不在高層建筑采用外保溫體系。國內(nèi)目前不少地區(qū)在高層建筑也采用外保溫體系,而且在保溫層外還貼有飾面磚。相信設計單位已計算過當?shù)夭煌瑢痈咛幍娘L壓力,以及保溫層固定后所能抵抗的負風壓力。

3.3 現(xiàn)有外墻保溫體系節(jié)能效率需要提高

國際范圍的能源危機,促使世界各國紛紛制定了新的更高的建筑節(jié)能標準,因此,許多傳統(tǒng)的墻體保溫材料性能已經(jīng)不能滿足新的要求。我國部分地區(qū)建筑節(jié)能標準從原有的節(jié)能50%提高到節(jié)能65%,則外墻傳熱系數(shù)限值相應地要從1.16 W/(m2?K)提高到 0.6 W/(m2?K)。根據(jù)測算,采用現(xiàn)有保溫材料,外保溫體系需將外墻保溫層厚度增加至80 mm左右,若做內(nèi)保溫,保溫層厚度將達150 mm左右,不經(jīng)濟,也不適宜。因此,必須開發(fā)新一代節(jié)能材料。

4 我國節(jié)能墻體的發(fā)展趨勢

1)積極開發(fā)和發(fā)展高質量的利廢制品。

發(fā)展利廢墻材產(chǎn)品始終是我國墻材革新的主導方向。我們要圍繞利廢量大、環(huán)境污染少、節(jié)能效果顯著的生產(chǎn)技術,開發(fā)優(yōu)質利廢墻材產(chǎn)品。當前重點是開發(fā)和發(fā)展優(yōu)質的、高摻量的粉煤灰和煤矸石墻材產(chǎn)品。隨著國家產(chǎn)業(yè)政策對以黏土為基材的燒結制品的限制和環(huán)保對大氣污染的嚴格控制,必須積極開發(fā)和發(fā)展非燒結工藝的優(yōu)質利廢制品,以貫徹國家清潔生產(chǎn)法。

2)大力研制開發(fā)新型的復合墻體體系和墻體材料。

世界上建造建筑物的主體材料大多數(shù)是混凝土,尤其是在全面“禁磚”的今天,混凝土材料的使用更加廣泛。作為建筑物的主體材料混凝土保溫性能很差,保溫系數(shù)為117 W/(m2?K)左右。要使混凝土墻體滿足保溫節(jié)能要求,就必須依靠其內(nèi)外保溫材料進行保溫,這樣不僅增加施工工序,加大建造成本,而且不利于結構受力和安全。

3)提高保溫節(jié)能墻體產(chǎn)品標準。

產(chǎn)品標準是墻材質量的基礎,也是保證。以產(chǎn)品標準為手段,同樣可以調整產(chǎn)品結構,引導產(chǎn)品發(fā)展方向。近年,有的用戶反映某些新型墻材產(chǎn)品存在質量問題,后經(jīng)調查發(fā)現(xiàn),這些產(chǎn)品的技術性能指標均已達到國家標準或行業(yè)標準的要求,這說明問題出現(xiàn)并不是生產(chǎn)質量問題,而是標準存在問題,是產(chǎn)品標準定得過低,達不到建筑功能需求,不能滿足住戶的要求。

4)確保新墻材應用,加快保溫節(jié)能墻材推廣應用的步伐。

適應住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的要求,把保溫節(jié)能墻材應用指標納入住宅建設計劃,確保逐步提高保溫節(jié)能墻材應用比例。用典型實例向社會各界廣泛宣傳發(fā)展保溫節(jié)能墻材的意義、優(yōu)越性及經(jīng)濟合理性,為推廣應用創(chuàng)造良好的社會環(huán)境,帶動保溫節(jié)能墻材在建筑中的應用。

5 結語

作為圍護結構的墻體,不僅是房屋建筑中的重要組成部分,而且與建筑物的自重、成本、施工工期、建筑能源消耗有著直接的關系。一個國家新型墻體的發(fā)展也客觀的反映了其建筑水平和建材工業(yè)的發(fā)展水平。隨著我國新型墻體技術的日益完善與成熟,新型墻體在我國今后的建筑行業(yè)中必將有著十分廣闊的發(fā)展前景。

[1] 周麗紅,李壽德.節(jié)能復合墻體保溫材料分析與探討[J].磚瓦,2008,15(9):118-120.

[2] 李 源.建筑外保溫復合外墻節(jié)能設計探討[J].科技信息,2008,15(22):95.

[3] 張 雄.完善建筑墻體節(jié)能技術體系[J].建設科技,2009(4):32-33.

[4] 王 漾,于 江.建筑保溫節(jié)能墻體的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].四川建材,2008(5):20-23.

[5] 馮汝林.節(jié)能建筑的外墻保溫設計與施工[J].山西建筑,2009,35(33):246-248.