加氣混凝土砌塊在墻體保溫隔熱工程中的應(yīng)用

加氣混凝土砌塊在墻體保溫隔熱工程中的應(yīng)用

蒸壓混凝土砌塊是輕混凝土建筑材料。具有保溫、隔熱、消防、重量輕等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于各種類型的建筑墻體工程中。實(shí)施居住建筑和公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后,加氣混凝土砌塊以其自身的特點(diǎn),充分發(fā)揮了它在墻體保溫隔熱工程中的技術(shù)優(yōu)勢。但在應(yīng)用過程中,一方面是未從加氣混凝土砌體和形成建筑墻體后的整體性考慮解決砌體與墻體熱工性能計(jì)算中的問題,另一方面是未從系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)上去研發(fā)生產(chǎn)與之適應(yīng)的配套材料及技術(shù),致使在墻體保溫隔熱工程中應(yīng)用時(shí)的墻體熱工性能計(jì)算不確切,構(gòu)造措施不完善,表面開裂現(xiàn)象較為普遍,使設(shè)計(jì)和建設(shè)單位對其在建筑墻體工程中的應(yīng)用都有所顧慮。本文著重從加氣混凝土砌塊在建筑墻體保溫隔熱工程中應(yīng)用的幾個(gè)主要問題予以論述,以使其在應(yīng)用中既能發(fā)揮產(chǎn)品特點(diǎn),又能實(shí)事求是地符合建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對墻體保溫隔熱工程規(guī)定的性能要求。1在設(shè)計(jì)墻體的保溫和隔熱時(shí)，應(yīng)考慮兩個(gè)完整性1.1抗?jié)穸鹊挠绊懠託饣炷疗鰤K需用砌筑砂漿砌筑形成砌體,且往往要在建筑的梁(板)底部及門窗洞口側(cè)邊,用實(shí)心磚(塊)填充。在施工時(shí)和竣工后的使用過程中,砌體要受到施工水分及地區(qū)自然氣候中的濕度等因素的影響。所以,加氣混凝土砌塊應(yīng)用于墻體保溫隔熱工程中,不僅在砌筑技術(shù)上要采用與加氣混凝土砌塊性能配套的砌筑砂漿和填充磚(塊),而且在熱工性能計(jì)算時(shí),不能僅以加氣混凝土砌塊在實(shí)驗(yàn)室干燥狀態(tài)下檢測的導(dǎo)熱系數(shù)及蓄熱系數(shù)作為計(jì)算加氣混凝土砌體的熱阻及熱惰性指標(biāo),而應(yīng)考慮砌筑砂漿及填充材料和砌體在施工及自然狀態(tài)下受濕氣影響形成的整體性。1.2凝土斑塊在墻體保溫?fù)鯄こ讨械膽?yīng)用加氣混凝土砌塊的體積密度一般都≤700kg/m3,強(qiáng)度級別最大為A7.5,只能在建筑的填充墻中采用。為此,加氣混凝土砌體不能脫離梁、柱、板等結(jié)構(gòu)與構(gòu)造要求的鋼筋混凝土構(gòu)件獨(dú)立地作為建筑的墻身,而且也必須與砌體和主體構(gòu)件的內(nèi)、外抹灰層和飾面層形成“整墻體”。所以,加氣混凝土砌塊在墻體保溫隔熱工程中應(yīng)用時(shí),不僅要考慮砌體與鋼筋混凝土構(gòu)件之間的牢固性,而且還要考慮專用砂漿抹灰層及飾面層形成“整墻體”的整體性。也就是說,在產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)中,必須以系統(tǒng)概念研究和應(yīng)用適應(yīng)于加氣混凝土砌塊的配套材料及技術(shù)。在墻體保溫隔熱節(jié)能工程的傳熱系數(shù)與熱惰性指標(biāo)計(jì)算中,必須從“整墻體”綜合考慮結(jié)構(gòu)性冷(熱)橋部位及內(nèi)外抹灰層和飾面層材料熱物理性能的影響,不僅要求“整墻體”的平均傳熱系數(shù)Km及平均熱惰性指標(biāo)Dm符合現(xiàn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,而且還應(yīng)通過建筑熱工節(jié)能設(shè)計(jì),采取適宜的保溫措施要求結(jié)構(gòu)性冷(熱)橋部位的低限傳熱阻Ro.b.min或傳熱系數(shù)限值Kb.max符合本地區(qū)冬季正常采暖條件下,外墻結(jié)構(gòu)性冷(熱)橋部位的內(nèi)表面溫度θi.b不小于室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度td的規(guī)定。當(dāng)平均熱惰性指標(biāo)Dm不能滿足要求時(shí),還可采用太陽輻射吸收系數(shù)ρs低的外飾面材料,使外墻的隔熱性能符合隔熱設(shè)計(jì)要求。2在涂料工程中，通過氣混凝土砌塊計(jì)算墻體溫度性能的參數(shù)2.1干燥狀態(tài)下的法相壓力混凝土砌塊的干密度、月初系數(shù)和蓄熱系數(shù)蒸壓加氣混凝土砌塊在實(shí)驗(yàn)室干燥狀態(tài)下測定的干密度ρo、導(dǎo)熱系數(shù)λ及蓄熱系數(shù)S24見表1。2.2砌體填充作用蒸壓加氣混凝土砌體的計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)λc及計(jì)算蓄熱系數(shù)Sc,是如前所述考慮了含濕量和砌筑砂漿灰縫及填充磚(塊)等因素影響形成整體的計(jì)算值,基本上符合實(shí)際的砌體工況。λc及Sc是以加氣混凝土砌塊在干燥狀態(tài)下測定的導(dǎo)熱系數(shù)λ、蓄熱系數(shù)S24乘以考慮濕度及灰縫等因素影響的修正系數(shù)a,即λc=λ·a,Sc=S24·a,見表2。3通過加熱混凝土砌塊的應(yīng)用，節(jié)能環(huán)保項(xiàng)目的應(yīng)用3.1建筑涂料的節(jié)能應(yīng)用3.1.1外墻自保溫系統(tǒng)中國建筑自保溫系統(tǒng)分在建筑的外墻中采用加氣混凝土砌體作填充墻,包含內(nèi)外砂漿抹面層及飾面層的加氣混凝土砌體部位一般稱為外墻主體部位?？紤]到框架梁、柱等結(jié)構(gòu)性冷(熱)橋部位的影響,經(jīng)建筑熱工節(jié)能設(shè)計(jì)計(jì)算的外墻平均傳熱系數(shù)Km及平均熱惰性指標(biāo)Dm均符合現(xiàn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值時(shí),加氣混凝土砌體部位即稱“加氣混凝土外墻自保溫系統(tǒng)”,也稱“外墻主體部位自保溫系統(tǒng)”。在冬季采暖地區(qū)應(yīng)用加氣混凝土外墻自保溫系統(tǒng)時(shí),應(yīng)根據(jù)地區(qū)的冬季室內(nèi)、外氣候計(jì)算參數(shù)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)性冷(熱)橋部位要求的低限傳熱阻值(Ro.b.min),并采取適宜的保溫措施使該部位的低限傳熱阻設(shè)計(jì)值≥要求的低限傳熱阻值。3.1.2外墻保溫板外保溫蒸壓加氣混凝土薄板是在工廠生產(chǎn)加工成型的體積密度等級為B03、B04,長寬尺寸為300mm×300mm(或250mm×250mm),厚度為20mm~60mm的保溫隔熱板。由于質(zhì)輕且導(dǎo)熱系數(shù)較小,可將其作為外墻的保溫隔熱層,用粘結(jié)砂漿粘貼在磚砌體或混凝土空心砌塊砌體等墻體基層外側(cè),并與抹壓在薄板上的抗裂防水砂漿中間夾有耐堿玻纖網(wǎng)格布的保護(hù)層及外飾面層構(gòu)成外墻外保溫系統(tǒng)。系統(tǒng)構(gòu)造層次見圖1,技術(shù)要求應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ144《外墻外保溫技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。3.1.3外墻抹面保護(hù)加氣混凝土薄板外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)的構(gòu)造層次見圖2,施工方法與外保溫系統(tǒng)基本相同。技術(shù)要點(diǎn)是:(1)當(dāng)應(yīng)用在潮濕房間的外墻時(shí),應(yīng)采用抗裂防水砂漿作抹面保護(hù)層。(2)除夏熱冬暖及溫和地區(qū)外的其他氣候區(qū)的建筑外墻采用該技術(shù)時(shí),需對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性冷(熱)橋部位進(jìn)行防止內(nèi)表面冷凝的熱工計(jì)算,使該部位在有適當(dāng)保溫處理后的傳熱阻值不小于要求的低限傳熱阻值Ro.b.man。3.2應(yīng)用于內(nèi)部涂料工程3.2.1加權(quán)混凝土砌體接枝系數(shù)加氣混凝土砌塊作為自保溫系統(tǒng)在框架結(jié)構(gòu)體系的居住建筑分戶墻及分隔采暖、空調(diào)與非采暖、空調(diào)空間隔墻中應(yīng)用時(shí),填充墻部位除構(gòu)造柱外基本上是加氣混凝土砌體,可采用加氣混凝土砌體部位的傳熱系數(shù)計(jì)算值Kp作為分戶墻及隔墻的傳熱系數(shù)K計(jì)算值。熱工計(jì)算時(shí),可取分戶墻及隔墻兩側(cè)表面的熱交換系數(shù)αs=αi=8.7W/(m2·K),表面熱交換阻Rs=Ri=1/8.7=0.11(m2·K)/W。3.2.2凝土砌體部位加氣混凝土砌塊在框剪或剪力墻結(jié)構(gòu)體系的居住建筑分戶墻及分隔采暖、空調(diào)與非采暖、空調(diào)空間隔墻中應(yīng)用時(shí),加氣混凝土砌體部位的面積較小,剪力墻部位占的面積較大。此時(shí),應(yīng)按墻體平均傳熱系數(shù)Km的計(jì)算方法,以加氣混凝土砌體部位的傳熱系數(shù)Kp及剪力墻部位的傳熱系數(shù)Kb,和加氣混凝土砌體部位的面積Fp及剪力墻部位的面積Fb在分戶墻或隔墻中所占的面積比值,用公式(1)計(jì)算Km,不能僅以加氣混凝土砌體部位的Kp作為分戶墻或隔墻的傳熱系數(shù)K值。4計(jì)算出的方程是每列的平均傳熱系數(shù)km和平均熱偶性指數(shù)m的計(jì)算方法4.1fp—計(jì)算公式外墻平均傳熱系數(shù)常采用下式計(jì)算:式中:Km—外墻平均傳熱系數(shù)[W/(m2·K)];Kp—外墻主體部位的傳熱系數(shù)[W/(m2·K)],按GB50176-93《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄二的規(guī)定計(jì)算;Fp—外墻主體部位的面積(m2);Kb.1、Kb.2、Kb.3、Kb.j—外墻上不同結(jié)構(gòu)性冷(熱)橋部位的傳熱系數(shù)[W/(m2·K)];Fb.1、Fb.2、Fb.3、Fb.j—外墻上不同結(jié)構(gòu)性冷(熱)橋部位的面積(m2),其面積之和用ΣFb.j表示。鑒于外墻上的結(jié)構(gòu)性冷(熱)橋部位類型較多,分別計(jì)算其傳熱系數(shù)和面積不僅復(fù)雜,而且也不易計(jì)算準(zhǔn)確。為便于計(jì)算,令Kb—外墻上結(jié)構(gòu)性冷(熱)橋部位傳熱系數(shù)的表征值,Fb—結(jié)構(gòu)性冷(熱)橋部位的總面積,Fb=ΣFb.j。因此,式(1)可寫為:同理,外墻平均熱惰性指標(biāo)Dm可按下式計(jì)算:4.2計(jì)算要點(diǎn)4.2.1加權(quán)混凝土砌體的熱惡意程度計(jì)算方法結(jié)構(gòu)性冷(熱)橋部位的傳熱系數(shù)和熱惰性指標(biāo)表征值Kb和Db的計(jì)算方法與主體部位的傳熱系數(shù)Kp和熱惰性指標(biāo)Dp的計(jì)算方法完全相同,只是在計(jì)算時(shí),將加氣混凝土砌體部位的傳熱系數(shù)Kb和熱惰性指標(biāo)Dp計(jì)算表中的加氣混凝土砌體改寫為鋼筋混凝土及其相應(yīng)的計(jì)算參數(shù),并取計(jì)算厚度相同即可便捷地計(jì)算出Kb和Db。4.2.2積和鋼筋混凝土梁、柱等結(jié)構(gòu)性冷熱橋部位面積在外墻不含門第5位面積中占比的確定A和B分別為外墻上的加氣混凝土砌體部位面積和鋼筋混凝土梁、柱等結(jié)構(gòu)性冷(熱)橋部位面積在外墻(不含門窗)面積中占的比值,可具體計(jì)算或根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)體系按表3選擇。4.3太陽輻射吸收系數(shù)的確定對于輕質(zhì)墻體材料,由于其蓄熱系數(shù)較小,往往在外墻的熱工節(jié)能計(jì)算時(shí)會出現(xiàn)外墻平均傳熱系數(shù)Km符合標(biāo)準(zhǔn)限值,而與之對應(yīng)的Dm限值不符合規(guī)定的情況,亦即外墻的隔熱性能不符合要求。此時(shí),可按式(2)選擇表面太陽輻射吸收系數(shù)ρs較小的淺色飾面涂料或飾面磚進(jìn)行調(diào)整,使設(shè)計(jì)的平均熱惰性指標(biāo)Dm.de相當(dāng)于要求的平均熱惰性指標(biāo)Dm.re值:式中:Dm.de—設(shè)計(jì)建筑外墻的平均熱惰性指標(biāo)計(jì)算值;ρs—擬選擇的外墻飾面材料的表面太陽輻射吸收系數(shù),可參照GB50176-93《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》的附表2.6選擇。Dm.re—居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中,與外墻平均傳熱系數(shù)Km值對應(yīng)的外墻平均熱惰性指標(biāo)Dm的限值。5正在應(yīng)用綠色能源性能測試技術(shù)和數(shù)據(jù)應(yīng)用中的問題5.1熱箱檢測與熱阻測試方法的關(guān)系墻體的熱工性能包含構(gòu)成墻體材料的熱物理性能參數(shù)和墻體構(gòu)件的熱工性能參數(shù)兩個(gè)方面。材料的熱物理性能參數(shù)主要是密度ρo、導(dǎo)熱系數(shù)λ和蓄熱系數(shù)S24三項(xiàng);構(gòu)件的熱工性能參數(shù)主要是熱阻R和熱惰性指標(biāo)D兩項(xiàng)。目前,在材料的熱物理性能參數(shù)檢測方法中,大多采用現(xiàn)行國標(biāo)GB10294-88《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定防護(hù)熱板法》,很少采用現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ51《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的方法。前者是建立在穩(wěn)態(tài)傳熱條件下的測定方法,只能測定密度ρo和導(dǎo)熱系數(shù)λ。后者是建立在以24h為周期的非穩(wěn)態(tài)(或瞬態(tài))傳熱條件下的測定方法,可以同時(shí)測定出材料的密度ρo、導(dǎo)熱系數(shù)λ和蓄熱系數(shù)S24(通過ρo、λ和導(dǎo)溫系數(shù)a的測定計(jì)算導(dǎo)出)。輕骨料混凝土可能是絕熱材料,而絕熱材料則不一定是輕骨料混凝土。從國內(nèi)科研、高校等單位多年來采用熱脈沖導(dǎo)熱系數(shù)測定儀對保溫材料的密度ρo、導(dǎo)熱系數(shù)λ和蓄熱系數(shù)S24檢測實(shí)踐結(jié)果看,采用JGJ51規(guī)定的方法測定保溫材料的λ和S24是完全可行的。至今由于占市場主導(dǎo)地位的都是GB10294-88規(guī)定的防護(hù)熱箱法,致使不少企業(yè)的保溫材料產(chǎn)品不能同時(shí)提出λ和S24的檢測值。同樣,墻體構(gòu)件的熱工性能檢測,也僅只能按現(xiàn)行國標(biāo)GB/T13475《建筑構(gòu)件穩(wěn)態(tài)熱傳遞性質(zhì)的測定標(biāo)定和防護(hù)熱箱法》的規(guī)定檢測構(gòu)件的系統(tǒng)熱阻R。對于墻體構(gòu)件的熱惰性指標(biāo)D值,至今尚無相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)明確說明。加之墻體保溫隔熱工程竣工驗(yàn)收時(shí),也未明確提出對墻體熱惰性指標(biāo)D值的要求,就更不可能激發(fā)相關(guān)部門去填補(bǔ)這個(gè)空白。就墻體構(gòu)件的系統(tǒng)熱阻測定方法而論,目前有兩種防護(hù)熱箱尺寸:一種是WT-1515穩(wěn)態(tài)熱傳遞性質(zhì)測定裝置規(guī)定的試件面積為1840mm×1840mm;另一種是WRCD-1212穩(wěn)態(tài)熱傳遞性質(zhì)測定裝置規(guī)定的試件面積為1200mm×1200mm。兩者試件面積相差2.35倍,且箱體內(nèi)的檢測設(shè)備也不完全相同。盡管這兩種熱箱測試方法都被有資質(zhì)的檢測機(jī)構(gòu)或高校的實(shí)驗(yàn)室采用,但至今未見文獻(xiàn)對兩種方法測定同一墻體構(gòu)件的系統(tǒng)熱阻測試結(jié)果進(jìn)行比較分析,說明沒有差異。我們曾多次見過這兩種尺寸的熱箱測定同一墻體材料構(gòu)件的傳熱系數(shù)K值,結(jié)果都相差較大,而且無規(guī)律。用材料的熱物理性能參數(shù)及墻體構(gòu)造進(jìn)行計(jì)算表明,大尺寸防護(hù)熱箱測定的K值較符合實(shí)際。GB/T13475-2008已于2009年4月1日起實(shí)施,可至今仍有不少檢測單位是按WRCD-1212規(guī)定的試件尺寸進(jìn)行測試,這是違規(guī)的。對于以上墻體熱工性能檢測技術(shù)上存在的問題,應(yīng)實(shí)事求是地研究、完善和進(jìn)一步規(guī)范。5.2墻體熱阻的檢測墻體熱工性能檢測數(shù)據(jù)應(yīng)用中存在的問題,主要表現(xiàn)在以下兩方面:一是如前所述,直接采用實(shí)驗(yàn)室測定的材料導(dǎo)熱系數(shù)λ和蓄熱系數(shù)S24計(jì)算墻體材料層的熱阻,而不是采用乘以修正系數(shù)a后的計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)λc和計(jì)算蓄熱系數(shù)Sc。二是墻體構(gòu)件的檢測結(jié)果不是按GB/T13475-2008的規(guī)定,給出檢測構(gòu)件的系統(tǒng)熱阻(或構(gòu)件熱阻),而是給出傳熱系數(shù)值。應(yīng)當(dāng)指出,通過檢測提出構(gòu)件的系統(tǒng)熱阻(或構(gòu)件熱阻)R是正確的。因?yàn)?構(gòu)件檢測中的兩側(cè)邊界條件與墻體在熱工計(jì)算中的邊界條件完全不一致,熱工計(jì)算中是取內(nèi)表面熱交換阻Ri=1/87=0.11(m2·K)/W,外表面熱交換阻Re=1/23=0.04(m2·K)/W,內(nèi)、外表面熱交換阻Ri+Re=0.15(m2·K)/W。大量的檢測數(shù)據(jù)表明,有些檢測單位采用的防護(hù)熱箱法測定的構(gòu)件兩側(cè)的表面熱交換阻都非常小(因氣流速度較大),且相差也很小,兩側(cè)表面熱交換阻之和都小于0.05(m2·K)/W,一般為0.026(m2·K)/W。所以,按照實(shí)測的兩測表面熱交換阻計(jì)算的構(gòu)件傳熱系數(shù)K值,必然大于熱工計(jì)算中取Ri+Re=0.15(m2·K)/W計(jì)算的傳熱系數(shù)K值,實(shí)際上是將構(gòu)件的系統(tǒng)熱阻(或構(gòu)件熱阻)減少了0.10(m2·K)/W~0.12(m2·K)/W。而有些檢測單位采用的防護(hù)熱箱法測定的構(gòu)件兩側(cè)的表面熱交換阻則偏大,在0.25(m2·K)/W以上,測定的傳熱系數(shù)就必然偏小。另外從節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用上講,墻體熱工計(jì)算