保溫墻體節能體系研究

李海洲 王治君 秦 亮

1 概述

能源可持續性的合理使用成為全球關注的一個熱點問題。剛剛過去的丹麥哥本哈根會議為了解決全球氣候變暖問題,通過各方協商,初步確定的協定也重點闡述了低碳節能的發展趨勢。節能是指加強用能管理,采取技術上可行、經濟上合理以及環境和社會可以承受的措施,減少從能源生產到消費各個環節的浪費,更加有效、合理地利用能源。從能源消費的角度來看,能源效率是指為終端用戶提供的能源服務與所消耗的能源之比,所以對于節能不能簡單地理解為減少用能、節約用能(約束終端用戶提供的能源服務),節能的核心應該是提高能源效率。

墻體是建筑圍護結構的重要組成部分,雖然目前國內外有很多的墻體保溫節能系統,但結合溫州地區的氣候條件、節能現狀及資源特點,自保溫材料及系統的本身特點,使它的開發和應用存在很大的發展空間及推廣應用的必然性。

本文對國內外墻體保溫體系的現狀進行了系統的描述和分析,并對墻體的節能技術所應遵循的原則和具體的評價方法作了介紹,為開展建筑物墻體的節能減排提供了一些建議。

2 墻體保溫體系現狀分析

早期國家把建筑節能的重點放在采暖地區,那是因為與夏熱冬冷地區的建筑能耗相比,當時采暖地區的建筑能耗要高得多。但是到了今天,情況已經而且還將發生重大的變化,夏熱冬冷地區夏季空調和冬季采暖所消耗的能源正在增加而且還將有大幅度的增加;另一方面由于長期以來對建筑節能工作不夠重視,導致該地區的建筑圍護結構保溫隔熱性能不足。

目前節能墻體保溫體系一般分為兩大類：一類是復合墻體保溫體系,該保溫體系包括以下幾種[1-3]：外墻外保溫體系、外墻內保溫體系和夾芯復合保溫體系;另一類是自保溫體系,指的是以單一墻體材料即能滿足現有節能要求的外墻保溫體系,保溫材料即墻體材料本身,一般多應用于非承重墻體[4,5]。

外墻外保溫系統即保溫材料處于外墻的外側,由于其具有優良的保溫節能效果,并可以消除結構性冷熱橋,保護了主體結構,且不占室內使用空間,因而具備了綜合經濟效益高等優點并被建設部廣泛推廣。客觀地說,從理論上分析外墻外保溫的確是非常合理的,但實際操作卻并非易事,尤其在施工的可操作性及產品的耐候性和安全性等方面尚存在一些問題,有待于進一步完善解決。

外墻內保溫系統即保溫材料置于外墻內側,一般采用聚合物保溫砂漿,石膏保溫砂漿等,這個技術相對比較成熟。由于它具有施工簡便,易于操作,受氣候影響小,尤其是外墻面的自由度大,因此受到業主的歡迎,到目前為止較為常用。雖然如此,但外墻內保溫的保溫層構造位置使得建筑物外墻與內墻分別處于兩個不同的溫度環境,容易出現一些由于溫度原因而引發的材料開裂等問題。

外墻自保溫系統是墻體自身的材料具有節能阻熱的功能,當前使用較多的是加氣混凝土砌塊,尤其是砂加氣混凝土砌塊,這些砌塊里面有許多封閉小孔,保溫性能良好,其中較為典型的是伊通自保溫系統。它利用伊通塊或伊通板直接作為建筑物的外墻、內墻、屋面,從而達到保溫節能效果。其優點是將圍護和保溫合二為一,無需另外附加保溫隔熱材料,在滿足建筑要求的同時又滿足保溫節能要求。盡管外墻自保溫優勢明顯,但推廣難度仍然不小。首先是由于自保溫材料強度比較低,抗裂性不很理想,時間長容易產生墻體開裂現象。即使用在一般框架結構的建筑上,由于框架的變形性能大,而填充墻變形性能差,兩者的控制變形也難以取得一致,若增設過多的構造柱和水平抗裂帶會增加冷熱橋處理的難度。而且,對于大量高層建筑隨著短肢剪力墻的大量使用,填充墻所占比例不高,使得外墻自保溫系統受到限制。

3 墻體節能技術評價

節能技術總是與氣候條件相適應的,因此節能技術應用的選擇方面應當遵循以下原則：1)國外流行的技術在國內不一定適用;2)適用于城市的節能技術在農村不一定可行;3)適合于北方地區的節能技術不一定適合于南方地區;4)適合于住宅建筑的節能技術并不一定適合于商業建筑。換言之,只有適合自身特點的技術才能真正起到節能的作用,墻體保溫技術也是如此。

以夏熱冬冷地區的墻體節能體系為例,外墻內保溫體系和夾芯保溫體系由于本身所存在的技術理念缺陷,可選擇材料少,限制了其應用的范圍和市場的前景;外墻外保溫體系由于體系發展的完善,所以在北方寒冷地區取得很好的效果,開始在夏熱冬冷地區蓬勃發展;而自保溫體系由于與傳統技術的傳承性及概念的清晰一直在夏熱冬冷地區的節能市場上占有著一定的份額。在夏熱冬冷地區,目前墻體保溫技術市場的競爭也主要存在于這兩者之間。結合氣候條件特點,就墻體自保溫體系和墻體外保溫體系在應用中的幾個問題進行比較：1)設計方面的比較。外墻外保溫由于采用保溫性能良好的聚合物材料作為保溫材料,如聚苯板,聚氨酯硬泡體等,其傳熱指標相對自保溫材料要好,并且要求具有一定的耐久性。2)施工方面的比較。自保溫體系作業簡單方便,工期短,無需二道工序,自保溫墻體體系的施工工序與普通墻體的施工工序無大差異,更加貼近目前建筑行業中慣用的施工方式,與外保溫體系相比施工簡單得多,大大地縮短了施工周期。另外由于施工技術成熟,熱工性能穩定受施工質量影響小,保證了節能效果。3)經濟性的比較。單從價格的角度來考慮,目前自保溫體系仍要優于已有的幾種外墻外保溫體系。從全壽命周期的角度來考慮,評價節能技術是否經濟合理,即節能建筑投資回報率和投資回收期評估,主要通過補償年限的取值。4)發展前景的比較。從目前的保溫市場來看,不管是自保溫體系或是外保溫體系,通過保溫材料的選擇或厚度的調整,都能滿足相關標準的要求。但考慮到將來節能標準的提高,即節能65%的目標,進而更高的,如節能80%的目標,自保溫墻體體系則能很好地與已有的外保溫、內保溫體系相結合,能方便實現節能65%的遠期目標和更高的節能要求。而對于采用外保溫體系的系統而言,簡單地增加保溫材料的厚度在節能效果上也許可能達到,但不夠經濟,同時又給建筑帶來了額外的麻煩;而研發新的、保溫性能更好的保溫材料所需的時間又長,很難跟上瞬息萬變的市場需求。

4 結語

針對日益突出的能源危機和節能減排的倡議,本文對建筑墻體的節能問題進行了一個系統的分析研究。在對國內外墻體保溫節能體系的現狀進行了回顧和總結的基礎上,著重提出了墻體節能減排的評價措施和方法,為該領域管理部門的工作人員和其他相關專業人士的決策提供一些有益的指導。

[1]付祥釗.夏熱冬冷地區建筑節能技術[M].北京：中國建筑工業出版社,2002.

[2]劉洪濤,劉雪玲.幾種常見的外保溫形式及材料[J].建材技術與應用,2002(1)：39-41.

[3]古小英,沈 峻.住宅建筑外墻外保溫技術現狀與前景展望[J].住宅科技,2005(6)：28-30.

[4]顧同曾.應大力研發和應用單一保溫墻體節能體系[J].中國建材,2006(2)：81-82.

[5]周 杰.輕集料混凝土的研究與應用現狀分析[J].山西建筑,2006,32(13)：137-138.