淺談建筑節能技術的應用

姜士躍

0 引言

建筑節能包括圍護結構節能和系統節能兩大部分。圍護結構節能是指改善圍護結構的性能,減少能源的消耗,使得供給建筑物的能源在建筑內部有效利用,而不是通過建筑物的圍護結構損失掉;系統節能是指向建筑物供給能源的系統,在能源供給的過程中提高效率,而不是在能源的轉換或轉送的過程中將能源損失掉。實現圍護結構的節能就要改善墻體、屋面、地面、門窗的保溫隔熱性能,門窗墻體防滲風性能等等;建筑圍護結構主要包括屋頂、外墻和外窗三個部分,它是建筑能耗的基礎,在節能建筑中,其通常應負擔節能率的50%～60%左右。本文僅對圍護結構節能做一探討。在建筑中,外圍護結構的熱損耗較大,外圍護結構中墻體又占了很大份額。所以建筑墻體改革與墻體節能技術的發展是建筑節能技術的一個最重要的環節,發展外墻保溫技術及節能材料則是建筑節能的主要實現方式。

1 內保溫技術及其特點

外墻內保溫施工,是在外墻結構的內部加做保溫層。內保溫施工速度快,操作方便靈活,可以保證施工進度。內保溫應用時間較長,技術成熟,施工技術及檢驗標準是比較完善的,在2001年外墻保溫施工中約有90%以上的工程應用內保溫技術。其中被大面積推廣的內保溫技術有: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格布的做法。但內保溫會多占用使用面積,“熱橋”問題不易解決,容易引起開裂,還會影響施工速度,影響居民的二次裝修,且內墻懸掛和固定物件也容易破壞內保溫結構。內保溫在技術上的不合理性,決定了其必然要被外保溫所替代。

2 外保溫技術及其特點

目前比較成熟的外墻保溫技術主要有以下幾種:

1)外掛式外保溫。外掛的保溫材料有巖(礦)棉、玻璃棉氈、聚苯乙烯泡沫板(簡稱聚苯板,EPS,XPS),陶粒混凝土復合聚苯仿石裝飾保溫板、鋼絲網架夾芯墻板等。其中聚苯板因具有優良的物理性能和廉價的成本,已經在全世界范圍內的外墻保溫外掛技術中被廣泛應用。該外掛技術是采用粘結砂漿或者是專用的固定件將保溫材料貼、掛在外墻上,然后抹抗裂砂漿,壓入玻璃纖維網格布形成保護層,最后加做裝飾涂料。

還有一種做法是專用保溫材料,將鋁板、人造石材、彩色玻璃等加工成集保溫、裝飾為一體的保溫裝飾板,直接形成裝飾面。新疆生產建設兵團農九師客運站就是采用以鋁板為裝飾面的專用保溫板。這種外掛式的保溫板安裝費時,且施工占用主導工期,待主體驗收完后才可以進行施工。

2)聚苯板與墻體一次澆筑成型。該技術是在混凝土框—剪體系中將聚苯板內置于建筑模板內,在即將澆筑的墻體外側澆筑混凝土,混凝土與聚苯板一次澆筑成型的復合墻體。該技術解決了外掛式外保溫的主要問題,其優勢是很明顯的。由于外墻主體與保溫層一次成活,工效提高,工期大大縮短,且施工人員的安全性得到了保證。而且在冬季施工時,聚苯板起保溫的作用,可減少外圍圍護保溫措施。但在澆筑混凝土時要注意均勻、連續澆筑,否則由于混凝土側壓力的影響會造成聚苯板在拆模后出現變形和錯槎,影響后續施工。其中內置的聚苯板可以是雙面鋼絲網的,也可以是單面鋼絲網的。雙面鋼絲網聚苯板與混凝土的粘結力,其結合性能良好,具有較高的安全度。單面鋼絲聚苯板與混凝土的連接,結合性能也較好。與雙鋼絲網相比較,單面鋼絲網技術因取消了內側鋼絲和安裝保溫板前的板外抹灰,節省了工時和材料。其造價可降低10%左右。但這兩種做法都采用了鋼絲網架,造價較高,且鋼材是熱的良導體,直接傳熱,會降低墻體的保溫效果。也可直接利用混凝土作為粘結劑來粘貼聚苯板,對聚苯板的背面進行處理之后,其與混凝土的粘結力進一步提高(其平均粘結強度可以達到0.07 MPa,而且破壞均發生在聚苯板內)。此技術取消了鋼絲網架,其保溫性能提高,而且板的成本再次降低,目前需對其長期耐久性進行論證之后,保溫性能提高,而且板的成本再次降低。

3)聚苯顆粒保溫料漿外墻保溫。將廢棄的聚苯乙烯塑料(簡稱為EPS)加工破碎成為0.5 mm～4 mm的顆粒,作為輕集料來配制保溫砂漿。該技術包含保溫層、抗裂防護層和抗滲保護面層(或是面層防滲抗裂二合一砂漿層)。其中ZL膠粉聚苯顆粒保溫材料及技術在1998年就被建設部列為國家級工法。這種工法是目前被廣泛認可的外墻保溫技術。該施工技術簡便,可以減少勞動強度,提高工作效率;不受結構質量差異的影響,對有缺陷的墻體施工時墻面不需修補找平,直接用保溫料漿找補即可,避免了別的保溫施工技術因找平抹灰過厚而脫落的現象。同時該技術解決了外墻保溫工程中因使用條件惡劣造成界面層易脫粘空鼓、面層易開裂等問題,從而實現外墻保溫技術的重要突破。與別的外保溫相比較,在達到同樣保溫效果的情況下,其成本較低,可降低房屋建筑造價。與聚苯板外保溫相比較,每平方米可降低25元左右。

此外,節能保溫墻體技術中還有將墻體做成夾層,把珍珠巖、木屑、礦棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料(也可以現場發泡直接噴涂于墻體,如新疆塔城市廣場花苑住宅小區工程外墻即是采用的此種材料)等填入夾層中,形成保溫層。

門窗節能措施:建筑圍護結構熱工性能最薄弱的環節是門窗,其能耗占建筑總能耗的比例較大,其中傳熱損失和冷風滲透各約占 1/3。在保證日照、采光、通風、觀景等要求的條件下,應盡量減小建筑外門窗的面積,并提高門窗的氣密性和門窗本身的保溫性能,以減少冷風滲透及門窗本身的傳熱量。

1)控制窗墻比。JGJ 26-1995民用建筑節能設計標準(采暖居住部分)規定中指出“北向、東向和西向、南向的窗墻比分別不應超過20%,30%,35%”。控制窗墻比,提高窗戶的保溫隔熱性能,是提高建筑外圍護結構節能指標的有效途徑。

2)提高建筑外窗的氣密性和門窗的制作質量,減少冷空氣滲透。根據不同門窗的具體情況,設置泡沫塑料封條,使用新型的、密封性能良好的門窗材料等。門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料、彈性密閉型材料、密封膏以及邊框設灰口等密封;框與扇用橡膠、橡塑或泡沫密封條以及高低縫、回風槽,扇與扇之間用密封條、高低縫及外壓條,扇與玻璃可用各種彈性壓條等密封,這些措施能有效降低冬季室外冷空氣通過門窗縫隙進入到室內。

3)改善建筑門窗的保溫性能。為改善窗戶的保溫效果,可采用增加窗玻璃層數,使用高強度的鋼塑門窗和絕熱性好的塑料門窗等新型節能門窗。窗戶采用鋼塑復合窗和塑料窗,以避免金屬窗產生的冷橋;一般可設置雙層玻璃或三層玻璃,應采用中空玻璃、鍍膜玻璃或低輻射玻璃;要縮短窗扇的縫隙長度,采用大窗扇、減少小窗扇,使用單塊面積大的玻璃,合理減少窗芯及可開啟的窗扇面積,適當增加固定玻璃及固定窗扇的面積。戶門與陽臺門應結合防火、防盜要求,在門的空腹內填充聚苯乙烯板或巖棉板,以增強其絕熱性能。

3 設置“溫度阻尼區”

設置“溫度阻尼區”也就是在室內與室外之間設置像熱閘一樣的中間層次,能有效阻止室外冷風的直接滲透,減少外墻、外窗的熱耗損。例如,將住宅建筑北陽臺的外門窗全部用密封陽臺封閉起來,外門設防風門斗,樓梯間設計成封閉式,對屋頂上人孔進行封閉處理等措施,其節能效果較好。

屋面節能措施:不斷改進建筑外墻、外窗的保溫性能后,還必須進一步加強屋頂保溫隔熱性能,屋頂宜采用高效的保溫隔熱屋面,其傳熱系數、熱惰性指標應滿足規定,有條件的可采取屋頂綠化等措施,以降低夏季太陽輻射。

屋面節能措施的重點:1)屋面保溫不宜選用密度大,導熱系數高的保溫材料,以免屋面重量、厚度過大;2)屋面保溫層不宜選用吸水率大的保溫材料,以防屋面濕作業時大量吸水,屋面上應設置排氣孔以排除保溫層內不易排出的水分。

4 結語

以上對建筑節能技術進行了簡單的探討,雖然目前對于建筑節能工程有多種做法,但在實際施工中對于任何一種節能方法均應按照節能施工技術標準進行施工,在施工過程中嚴格把關,確保節能工程真正起到節能的效果,對建設資源節約型社會做出應有的貢獻。