巖棉彩鋼復(fù)合板材在卷煙廠房外墻的應(yīng)用分析

羅 航 劉邦俊

(四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司什邡卷煙廠，四川 什邡 618400)

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巖棉彩鋼復(fù)合板材在卷煙廠房外墻的應(yīng)用分析

羅 航 劉邦俊

(四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司什邡卷煙廠，四川 什邡 618400)

介紹了工業(yè)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，探討了巖棉彩鋼復(fù)合板外墻保溫系統(tǒng)的性能特點(diǎn)，并以某卷煙廠房工程為例，對比了巖棉彩鋼復(fù)合板圍護(hù)與傳統(tǒng)建筑圍護(hù)的節(jié)能效果，指出該復(fù)合板材與卷煙廠房的使用特性相匹配，在類似建筑中應(yīng)用前景廣闊。

卷煙廠房，巖棉彩鋼復(fù)合板，圍護(hù)結(jié)構(gòu)，節(jié)能

工業(yè)建筑外墻是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要能耗部位，合理選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料，滿足廠房使用功能，防火和節(jié)能效果更佳等尤為重要。

1 外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的確定

圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能與投資增量經(jīng)濟(jì)模型的準(zhǔn)確性是經(jīng)濟(jì)、技術(shù)分析的關(guān)鍵。非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)(外墻、屋頂)的熱工性能主要以傳熱系數(shù)來衡量。外墻的傳熱系數(shù)采用平均傳熱系數(shù)即K值。夏熱冬冷地區(qū)要同時(shí)考慮冬季保溫和夏季隔熱，不同于北方供暖建筑主要考慮單向的傳熱過程。能耗分析結(jié)果表明，在該氣候區(qū)改變圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)時(shí)，隨著K值的減少，能耗并非按線性規(guī)律變化：提高屋頂熱工性能總是能帶來更好的節(jié)能效果；但是提高外墻的熱工性能時(shí)，全年供冷能耗量增加，供熱能耗量減少，變化幅度接近，導(dǎo)致節(jié)能效果不明顯。但是考慮到隨著人們生活水平以及生產(chǎn)廠房環(huán)境適應(yīng)的日益提高，該地區(qū)對室內(nèi)環(huán)境熱舒適度的要求越來越高，因此對該地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能的要求也做出了相應(yīng)的提高。

西南地區(qū)(夏熱冬冷地區(qū))外墻傳熱系數(shù)限值：傳熱系數(shù)K≤1.0 W/(m2·K)；北方地區(qū)(寒冷地區(qū))當(dāng)體形系數(shù)≤0.3時(shí)，K≤0.50；當(dāng)0.3<體形系數(shù)≤0.4時(shí)，K≤0.45[1]。

2 墻體保溫傳統(tǒng)做法

2.1 外墻外保溫

外墻外保溫是一種把保溫層放置在主體墻材外面的保溫做法，其基本構(gòu)造見圖1。其大致分為A型——粘貼保溫板外保溫系統(tǒng)、B型——膠粉EPS顆粒保溫膠料外保溫系統(tǒng)、C型——EPS板現(xiàn)澆混凝土外保溫系統(tǒng)、D型——EPS鋼絲網(wǎng)架板現(xiàn)澆混凝土外保溫系統(tǒng)、E型——膠粉EPS顆粒漿料貼砌EPS板外保溫系統(tǒng)、F型——現(xiàn)場噴涂硬泡PUR外保溫系統(tǒng)、G型——保溫裝飾板外保溫系統(tǒng)幾類[2，3]。

2.2 外墻內(nèi)保溫

外墻內(nèi)保溫用于墻面內(nèi)表面的非承重保溫構(gòu)造，主要由保溫層和防護(hù)層組成，與基層墻體的連接方法可為粘接、自粘接或機(jī)械連接，必要時(shí)設(shè)置隔蒸汽層，簡稱內(nèi)保溫系統(tǒng)[2,3]。

其基本構(gòu)造見圖2。

3 巖棉板外墻保溫系統(tǒng)

巖棉復(fù)合板外墻保溫系統(tǒng)是以彩鋼板為面層，巖棉、防火、阻燃的保溫材料作芯層的新型外墻建筑材料，主要由立柱、內(nèi)外金屬面板、巖棉構(gòu)成，其構(gòu)造見圖3。巖棉彩鋼復(fù)合板與傳統(tǒng)的保溫材料相比，具有密度小、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸音及密封性好，不燃、不蛀、施工方便，綜合造價(jià)低，抗彎，抗腐蝕，外型美觀等明顯優(yōu)勢[2，4]。

品質(zhì)主要特征：1)隔熱保溫效果好，在常溫條件下(25 ℃左右)巖棉板使用芯材密度為120 kg/m3～140 kg/m3，它們的傳熱系數(shù)通常在0.03 W/(m2·K)～0.05 W/(m2·K)[5]。2)強(qiáng)度高，可作圍護(hù)結(jié)構(gòu)，承重結(jié)構(gòu)，抗彎抗壓，一般房屋不用梁柱。 3)色澤鮮艷，無需表面裝飾。4)安裝靈活快捷，施工周期可縮短40%以上。

4 巖棉彩鋼復(fù)合板的防火性能

巖棉、礦渣棉制品本身屬無機(jī)質(zhì)硅酸鹽纖維，是不可燃的，防火等級可以達(dá)到A級，在火災(zāi)中不產(chǎn)生大量煙霧及有毒氣體或融滴物；最高使用溫度不小于700 ℃、熔點(diǎn)不小于1 000 ℃，在最高使用溫度下線收縮率小于1%，在火災(zāi)或高溫情況，也能長時(shí)間保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。防火測試標(biāo)準(zhǔn)溫度—時(shí)間曲線見圖4，不同火災(zāi)階段溫度曲線見圖5。

5 采用巖棉彩鋼復(fù)合板圍護(hù)與傳統(tǒng)建筑圍護(hù)的節(jié)能比較

1)可適當(dāng)提高容積率,在同樣的施工面積上，采用檁條加復(fù)合板材的建筑相比傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的建筑的容積率提升5%左右，卷煙廠房一般對內(nèi)空間要求較為充實(shí)，使用復(fù)合板材體系增加了使用面積。

2)案例分析：位于成都地區(qū)的一幢卷煙廠房，建筑物的室內(nèi)層高6.5 m，成都市每年的采暖、制冷天數(shù)為110 d+90 d,考慮每天實(shí)際采暖、制冷10 h。

以下兩種外墻保溫結(jié)構(gòu)形式按標(biāo)準(zhǔn)[1]通過熱傳導(dǎo)計(jì)算出總能耗，同樣的單位面積，巖棉彩鋼復(fù)合板材體系比傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的節(jié)能降耗效果顯著。

第一種：采用傳統(tǒng)建筑墻體保溫做法的形式，外墻內(nèi)表面抹灰的240磚墻+30 mm厚XPS保溫板，經(jīng)查計(jì)算：系統(tǒng)總傳熱阻值R=0.480 m2·K/W；系統(tǒng)總傳熱系數(shù)K=2.81 W/(m2·K)。

冬季的總能耗：Q1=K×F×(tn-twn)×α×d×T。

其中，Q1為基本耗熱量，W；α為溫差修正系數(shù)，取1.0；F為面積，取10 000 m2；K為傳熱系數(shù)；tn為冬季室內(nèi)計(jì)算溫度時(shí)，取19 ℃，夏季室內(nèi)計(jì)算溫度時(shí)，取20 ℃；twn為采暖室外計(jì)算溫度時(shí)，取2 ℃，夏季室外計(jì)算溫度時(shí)，取40 ℃；d為成都市每年的采暖、制冷天數(shù)；T為考慮每天采暖時(shí)間，10 h(保守時(shí)間)。

則：Q1=832 000 kW·h。

第二種形式：巖棉彩鋼復(fù)合板材形式，墻體厚度為100 mm。

經(jīng)查彩鋼復(fù)合板的熱傳導(dǎo)系數(shù)：不大于0.042 W/(m·K)，巖棉導(dǎo)熱系數(shù)λ(25 ℃)：0.035 W/(m·K)～0.040 W/(m·K)。

經(jīng)計(jì)算：總傳熱阻值R=2.5 m2·K/W；總傳熱系數(shù)K=0.4 W/(m2·K);冬季的總能耗：Q2=K×F×(tn-twn)×α×d×T。

則：Q2=160 000 kW·h。

第二種比第一種形式節(jié)省耗電能：Q=Q1-Q2=832 000-160 000=672 000 kW·h。

小結(jié)：工業(yè)用電暫按0.8元/kW·h計(jì)算，每年可以節(jié)約資金0.8×672 000/10 000=53.76萬元，以巖棉彩鋼復(fù)合板使用壽命最少為25年考慮，就節(jié)電方面可節(jié)約1 300余萬元，如再適度增加巖棉或者彩鋼板的厚度，節(jié)能效果將有所增加。

6 巖棉彩鋼復(fù)合板材和煙草行業(yè)的特性匹配

1)卷煙主廠房基本為單層形式，建筑生產(chǎn)類別為丙類，耐火等級Ⅱ級，外墻高度在15 m～24 m,卷包廠房室內(nèi)高6 m，制絲廠房室內(nèi)高12.5 m，卷包生產(chǎn)環(huán)境溫度要求在22 ℃～(27±2.0)℃、濕度(60.0±5.0)%[6]，相應(yīng)對外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)要求高。室內(nèi)外都需要高度防火和防蟲，巖棉憎水，有利于隔絕外部水汽，使廠房保持干燥，有利于煙草的品質(zhì)長期得到保證，巖棉呈弱堿性，可有效防止蟲類的滋生，透氣性好，減少建筑物結(jié)露，不會產(chǎn)生霉變，更不會滋生細(xì)菌。

2)相關(guān)規(guī)范和認(rèn)定表明巖棉制品同建筑的匹配性。建筑用巖棉制品必須具有較強(qiáng)的憎水性，憎水率不小于99%(GB/T 10299)，同時(shí)巖棉制品也不會吸收空氣中的水汽，巖棉制品的質(zhì)量吸水率小于1.0%(GB/T 5480)。

巖棉制品由于其纖維狀多孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使其具有極好的透氣性，即使被水打濕也會很快蒸發(fā)出去，有助于減少冷凝作用及建筑霉變，保證了足夠的冷暖通風(fēng)。

巖棉制品耐熱穩(wěn)定性好，在650 ℃下保持24 h,巖棉線性變化小于1%[5]，因此,四季溫差變化不會導(dǎo)致任何熱脹冷縮；耐化學(xué)穩(wěn)定性好，巖棉化學(xué)是惰性的，其成分決定了巖棉具有非常好的耐酸堿性能、耐油性物質(zhì)或有機(jī)溶劑的腐蝕；耐候性好，96%以上成分來自巖石，且多為二氧化硅和三氧化二鋁，不存在老化現(xiàn)象；即使在溫度、濕度發(fā)生急劇變化時(shí)，也不會產(chǎn)生膨脹或收縮，因此，在巖棉板接縫處不會產(chǎn)生裂紋，不會產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象。

7 結(jié)語

采用巖棉彩鋼復(fù)合板材體系，能有效增加建筑面積，減少建設(shè)過程中的材料浪費(fèi)，后期拆除可利用率高，使用巖棉為芯材的巖棉彩鋼復(fù)合板材，又緊密的和卷煙廠房的使用特性相匹配，綜合來看在卷煙廠房的建設(shè)和改造中應(yīng)大力研究和推進(jìn)此類體系在此類建筑中的使用。但據(jù)目前市場各種板型的企口以及安裝方式，在斷橋、防吸濕方面還可以通過改進(jìn)設(shè)計(jì)，這樣更能提高建筑節(jié)能效果。

[1] GB 50189—2015，公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] 10J121，外墻外保溫建筑構(gòu)造[S].

[3] 08J911，建筑專業(yè)設(shè)計(jì)常用數(shù)據(jù)[S].

[4] 巖棉外墻保溫系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程術(shù)語及其作用[J].中國建設(shè)報(bào)，2012(8)：26.

[5] GB/T 19686,建筑用巖棉、礦渣棉絕熱制品[S].

[6] GB/T 25975,建筑外墻外保溫用巖棉制品[S].

[7] 國家煙草專賣局.卷煙工藝規(guī)范[M].北京：中央文獻(xiàn)出版社，2003.

The application analysis on rock wool color steel composite plate in cigarette factory outer walls

Luo Hang Liu Bangjun

(Shifang Cigarette Factory, Sichuan China Tobacco Industry Limited Liability Company, Shifang 618400, China)

This paper introduced the related technical indexes of thermal design of industrial buildings enclosure structure, discussed the performance characteristics of rock wool color steel composite plate external wall insulation system, and taking a cigarette factory engineering as an example, compared the energy saving effect of rock wool color steel composite plate enclosure structure and traditional building enclosure, pointed out that the use characteristics matched of composite plate and cigarette factory, had wide application prospect in similar buildings.

cigarette factory, rock wool color steel composite plate, enclosure structure, energy saving

1009-6825(2016)34-0097-02

2016-09-27

羅 航(1970- )，男，工程師； 劉邦俊(1966- )，女，工程師

TU765

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