節能復合墻體的研究與探討

高 磊 張緒濤

1 概述

隨著我國國民經濟的快速增長,能源和環境問題日益嚴重,如何節約能源保護環境是亟待解決的重要問題。根據有關的統計資料[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,采用節能墻體是解決這一問題的最有效途徑。墻體保溫系統根據構造和所處位置的不同分為:外墻外保溫體系、外墻內保溫體系、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展最為迅速。

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

2 復合墻體在墻體保溫系統中的應用

2.1 內保溫復合墻體

內保溫復合墻體的做法是將絕熱材料復合在承重墻內側,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。增強粉刷石膏聚苯板外墻內保溫墻體是一種最常見的內保溫復合墻體。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。

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

1)保溫隔熱效果差,外墻平均傳熱系數高。

2)熱橋保溫處理困難,不易處理出現的結露現象。

3)保溫層占用室內使用面積。

4)不利于室內裝修,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能改造。

6)保溫層易出現裂縫。

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保溫復合墻體相比,具有以下優點:

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置于建筑模板內,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體系和無網體系兩種。對于有網體系,內置的聚苯板可采用帶有雙面鋼絲網或單面鋼絲網的形式。無網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?；旌蠑嚢璩筛酄铙w即可使用?？沽逊雷o層是由水泥抗裂砂漿、復合涂塑耐堿玻纖網格布、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

調查發現,大部分外墻外保溫體系在使用幾年后,都不同程度地產生表面裂縫,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生脹縮,由于它們的脹縮率差別顯著,容易產生脫粘和裂縫;

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

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,在房屋內部發生火災時,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。國內目前不少地區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地不同層高處的風壓力,以及保溫層固定后所能抵抗的負風壓力。

3.3 現有外墻保溫體系節能效率需要提高

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能標準,因此,許多傳統的墻體保溫材料性能已經不能滿足新的要求。我國部分地區建筑節能標準從原有的節能50%提高到節能65%,則外墻傳熱系數限值相應地要從1.16 W/(m2?K)提高到 0.6 W/(m2?K)。根據測算,采用現有保溫材料,外保溫體系需將外墻保溫層厚度增加至80 mm左右,若做內保溫,保溫層厚度將達150 mm左右,不經濟,也不適宜。因此,必須開發新一代節能材料。

4 我國節能墻體的發展趨勢

1)積極開發和發展高質量的利廢制品。

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

2)大力研制開發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,保溫系數為117 W/(m2?K)左右。要使混凝土墻體滿足保溫節能要求,就必須依靠其內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)提高保溫節能墻體產品標準。

產品標準是墻材質量的基礎,也是保證。以產品標準為手段,同樣可以調整產品結構,引導產品發展方向。近年,有的用戶反映某些新型墻材產品存在質量問題,后經調查發現,這些產品的技術性能指標均已達到國家標準或行業標準的要求,這說明問題出現并不是生產質量問題,而是標準存在問題,是產品標準定得過低,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,加快保溫節能墻材推廣應用的步伐。

適應住宅產業現代化的要求,把保溫節能墻材應用指標納入住宅建設計劃,確保逐步提高保溫節能墻材應用比例。用典型實例向社會各界廣泛宣傳發展保溫節能墻材的意義、優越性及經濟合理性,為推廣應用創造良好的社會環境,帶動保溫節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展也客觀的反映了其建筑水平和建材工業的發展水平。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中必將有著十分廣闊的發展前景。

[1] 周麗紅,李壽德.節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能設計探討[J].科技信息,2008,15(22):95.

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

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

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