一種適用于夏熱冬暖地區(qū)的內(nèi)外墻組合保溫體系

一種適用于夏熱冬暖地區(qū)的內(nèi)外墻組合保溫體系

1無機(jī)保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)在中國長江流域，氣候為夏季和冬季寒冷。為了緩解夏季和秋季的寒冷，使用了空調(diào)系統(tǒng)。由于該地區(qū)長期以來未能采取建筑節(jié)能措施,建筑物的保溫隔熱性能較差,能源浪費問題十分突出。因此,對建筑物實行保溫節(jié)能措施,以減少能源消耗,意義重大。以上海地區(qū)為例,每年開發(fā)的房地產(chǎn)達(dá)2000多萬m2,全面實施節(jié)能措施,使得對建筑節(jié)能材料的需求非常之大。而我國夏熱冬冷地區(qū)的建筑保溫材料的開發(fā)和應(yīng)用起步較晚,產(chǎn)品品種單一,可供用戶選擇的余地較小。以目前主要推廣的膨脹聚苯板外墻外保溫體系為例,盡管這一體系具有眾多優(yōu)點,但該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,現(xiàn)場施工工序繁多,工程質(zhì)量難以控制,外墻裝飾自由度小;特別是上海地區(qū)高層建筑較多,又有臺風(fēng)威脅,外墻外保溫體系的安全性、耐久性都存在一定的隱患。目前市場上采用較多的是有機(jī)保溫材料如聚苯乙烯(EPS板、XPS板)、EPS保溫顆粒、聚氨酯等;材料的導(dǎo)熱系數(shù)小,保溫效果好。盡管要求采用阻燃型的聚苯乙烯,但仍存在易燃、耐火性差、不能滿足消防要求的缺點。上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DBJ/CT010—2001《外墻外保溫及防水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》規(guī)定:“以聚苯板為保溫板的系統(tǒng),易燃、不能滿足消防要求,只適用于耐火等級為二級的建筑”,即其應(yīng)用高度不應(yīng)超過50m。建筑防火安全隱患是目前我國外墻、屋面保溫體系應(yīng)用的一個瓶頸。一旦發(fā)生火災(zāi),有機(jī)保溫材料將產(chǎn)生大量有毒氣體造成人員傷害,并且保溫層受熱后容易產(chǎn)生嚴(yán)重變形,修復(fù)困難。而且,國外20m以上的建筑一般不采用聚苯板等有機(jī)保溫體系。無機(jī)保溫材料如砂加氣塊、泡沫玻璃、礦棉板等能達(dá)到防火要求。但砂加氣塊導(dǎo)熱系數(shù)偏大,用作保溫時厚度相對于高效保溫材料偏厚;泡沫玻璃價格較高,板塊的尺寸較小;礦棉板取代聚苯乙烯系統(tǒng)強度較低,且?guī)в幸欢ǖ膹椥?用作薄抹灰保溫系統(tǒng)時必須采用機(jī)械錨固件與基層墻體進(jìn)行連結(jié),目前已很少采用。膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng),現(xiàn)場成型,不受墻體外形的約束,具有施工適應(yīng)性好、整體性強、面層不易開裂等特點,較受市場歡迎。但是由于膠粉聚苯顆粒保溫砂漿的強度太低,在實際使用中其強度得不到用戶的認(rèn)可,往往采取增加保溫砂漿的強度而犧牲保溫效果的方法。近期開發(fā)的無機(jī)保溫砂漿盡管推廣時間不長,工程應(yīng)用不多,但其表現(xiàn)出的優(yōu)異性能已得到越來越多的關(guān)注,如易于施工、耐火等級高、安全隱患低,相比膠粉聚苯顆粒保溫系統(tǒng),強度高、可燃性低。不過由于針對無機(jī)保溫砂漿外墻外保溫體系,國家標(biāo)準(zhǔn)只制訂了保溫砂漿的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),沒有相應(yīng)的應(yīng)用技術(shù)規(guī)程。按筆者個人看法,各企業(yè)制訂的企標(biāo)或應(yīng)用技術(shù)規(guī)程將無機(jī)保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)制定得過低。一般,無機(jī)保溫砂漿所用的輕集料玻化微珠的松散密度(110~150kg/m3)達(dá)到聚苯顆粒(10~16kg/m3)的10倍左右,科學(xué)的講,采用?；⒅榕渲茻o機(jī)保溫漿料的干密度應(yīng)比膠粉聚苯顆粒保溫漿料大得多,相應(yīng)的無機(jī)保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)也會較大。所以,在實際工程應(yīng)用中無機(jī)保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)超過指標(biāo)值,造成節(jié)能設(shè)計時計算值能夠達(dá)標(biāo),但實際工程應(yīng)用無法達(dá)標(biāo)。另外,在實際應(yīng)用中因為國家沒有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)程和施工驗收規(guī)程,有的工程施工中為了降低造價而不用界面劑和耐堿玻纖網(wǎng)格布,已造成嚴(yán)重的質(zhì)量問題。2外墻外保溫砂漿熱阻計算無機(jī)不燃型內(nèi)外墻組合保溫系統(tǒng)是一種既作外保溫,又作內(nèi)保溫的組合保溫系統(tǒng)。主要是以無機(jī)不燃型外保溫砂漿,以及配套的界面砂漿、抹面砂漿、玻纖網(wǎng)格布等材料組成外墻的外保溫層;同時,利用燃煤電廠的脫硫廢渣開發(fā)透氣型的內(nèi)保溫砂漿,以取代外墻內(nèi)側(cè)的水泥砂漿,兼具內(nèi)墻的找平層和保溫層,該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。另外,考慮到夏熱冬冷地區(qū)以及夏熱冬暖地區(qū)住宅建筑中使用空調(diào)的特點:普遍只有臥室或起居室才使用空調(diào),而廚房、衛(wèi)生間不使用空調(diào);此外,空調(diào)的使用隨人員對房間使用情況而變化,因此空調(diào)與非空調(diào)房之間的隔墻保溫也尤其重要。在不增加建筑物造價的基礎(chǔ)上,開發(fā)內(nèi)隔墻以及頂棚的保溫材料也是一種有效的建筑節(jié)能措施。用于內(nèi)隔墻及頂棚節(jié)能的石膏輕質(zhì)砂漿由此應(yīng)運而生,它同時可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水泥砂漿作墻面找平層。石膏輕質(zhì)砂漿具有防火、吸聲、調(diào)節(jié)空氣濕度等功能;同時該砂漿將徹底改變傳統(tǒng)水泥砂漿易開裂、起殼的建筑通病。石膏輕質(zhì)砂漿的強度與底層粉刷石膏(找平層)基本相同,導(dǎo)熱系數(shù)大于石膏保溫砂漿,但只有水泥砂漿的1/5左右,在內(nèi)隔墻做雙面找平抹灰,將進(jìn)一步提高夏熱冬冷地區(qū)住宅建筑的節(jié)能水平。因此,內(nèi)外墻組合保溫系統(tǒng)在不增加建筑物墻體厚度的前提下,真正能達(dá)到節(jié)能效果。不燃型內(nèi)外組合保溫系統(tǒng)的保溫特征是保持外墻保溫系統(tǒng),增加居住建筑的外墻內(nèi)保溫、分戶墻保溫和頂棚保溫,不僅確保外墻的保溫性能、安全性和使用壽命,而且可提高外墻保溫材料的強度。在原有的建筑節(jié)能設(shè)計中,不考慮外墻內(nèi)保溫,分戶墻保溫以及頂棚保溫,外墻內(nèi)側(cè)和分戶墻采用的水泥砂漿導(dǎo)熱系數(shù)計算值為0.87W/(m·K),采用石膏基內(nèi)保溫砂漿抹在外墻內(nèi)側(cè),其導(dǎo)熱系數(shù)計算值為0.08W/(m·K),抹在分戶墻的兩側(cè)以及頂棚代替找平層的輕質(zhì)石膏砂漿,其導(dǎo)熱系數(shù)計算值為0.15W/(m·K),內(nèi)外保溫系統(tǒng)熱工計算說明如下:(1)石膏基內(nèi)保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)計算值為0.08W/(m·K),20mm厚內(nèi)保溫砂漿的熱阻計算值R=0.02÷(0.08×1.2)≈0.21m2·K/W。(2)外墻外保溫砂漿的厚度為30mm,導(dǎo)熱系數(shù)計算值為0.08W/(m·K),30mm厚外保溫砂漿熱阻計算值R=0.03÷(0.08×1.2)≈0.31m2·K/W。(3)20mm厚內(nèi)保溫砂漿、30mm厚外保溫砂漿組成的內(nèi)外組合保溫層熱阻計算值R=0.21+0.31=0.52m2·K/W。(4)25mm厚膨脹聚苯板的熱阻計算值R=0.025÷0.045≈0.55m2·K/W。所以,內(nèi)外組合保溫材料的熱阻值之和接近于25mm厚膨脹聚苯板外墻外保溫?zé)嶙柚怠?5)石膏基輕質(zhì)砂漿導(dǎo)熱系數(shù)計算值為0.15W/(m·K),20mm厚石膏基輕質(zhì)砂漿找平層的熱阻值R=0.02÷(0.15×1.2)≈0.11m2·K/W,水泥砂漿的導(dǎo)熱系計算值為0.87W/(m·K),20mm厚水泥砂漿的熱阻計算值R=0.02÷0.87≈0.02m2·K/W;石膏基輕質(zhì)砂漿比同樣厚度的水泥砂漿增加熱阻值0.09m2·K/W。在分室使用空調(diào)和采暖的地區(qū),采用石膏輕質(zhì)砂漿找平后,由于住宅分戶墻是雙面抹灰,墻體熱阻較水泥砂漿增加0.18m2·K/W;由于住宅分戶墻的面積約是外墻的2倍,加上頂棚的面積,單個分室的墻面熱阻值增大較多,在分室使用空調(diào)和采暖時,能保證有效節(jié)能。3關(guān)于無機(jī)碳泡沫的研究3.1玻化微珠保溫砂漿抗壓強度與干密度、可再分散性的關(guān)系探討外墻外保溫砂漿以水泥為膠凝材料,輕集料采用玻化微珠(或稱閉孔膨脹珍珠巖),纖維素醚起保水和增稠作用,聚合物膠粉用于增加粘結(jié)強度,引氣劑用于引氣發(fā)泡,降低密度。水泥基外保溫砂漿配合比和性能見表1。從表1可以看出,輕骨料?；⒅榈膿搅吭龆?保溫砂漿的密度減小,并且根據(jù)試驗室觀察,當(dāng)輕骨料玻化微珠達(dá)一定量時,保溫砂漿的密度不再減小,并且和易性變差,甚至無法施工。玻化微珠保溫砂漿的抗壓強度與干密度同樣存在著正相關(guān)作用,我們應(yīng)在保溫砂漿強度達(dá)標(biāo)的前提下,追求盡量小的密度和導(dǎo)熱系數(shù)。引氣劑、纖維素醚、聚乙烯醇(PVA)、可再分散性乳膠粉(EVA)對保溫砂漿都具有引氣、增稠、降低密度、增加和易性的作用,其中引氣劑的效果尤為顯著。將纖維素醚、聚乙烯醇與引氣劑配合使用,配制得到的保溫砂漿有較小的密度和較低的導(dǎo)熱系數(shù),但其強度隨之降低。并且,作為外墻使用的保溫材料,外保溫砂漿應(yīng)有相對較高的強度,按照?；⒅楸厣皾{的抗壓強度與干密度之間的正相關(guān)作用,外保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)選0.08W/(m·K)較合理。3.2脫硫石膏與天然石膏的節(jié)能效果我國是燃煤大國,我國發(fā)電能源結(jié)構(gòu)中燃煤發(fā)電占75%以上,預(yù)計2010年SO2年排放量將達(dá)到3300萬t?！笆晃濉逼陂g國家投入大量資金進(jìn)行煙氣脫硫。預(yù)計2010年全國煙氣脫硫機(jī)組總?cè)萘考s45000MW,脫硫石膏年產(chǎn)生量約2000萬t。上海地區(qū)脫硫廢渣的排放量約150萬t,其中大部分的脫硫廢渣是石膏。因此,作為墻體外保溫的補充,內(nèi)保溫砂漿和輕質(zhì)石膏砂漿的膠凝材料選擇煙氣脫硫石膏,不僅降低成本,而且符合國家節(jié)能減排政策。脫硫石膏與天然石膏相比,不僅價格低,作為建筑石膏其強度普遍優(yōu)于天然石膏。以脫硫石膏為膠凝材料,膨脹珍珠巖為輕骨料,配制石膏基保溫砂漿和輕質(zhì)砂漿的配合比及性能見表2。從表2可以看出,引氣劑能顯著降低砂漿的干密度,當(dāng)引氣劑的摻量(與石膏的質(zhì)量比)為1%,砂漿干密度降低了15%;當(dāng)引氣劑的摻量為1.5%時,砂漿干密度降低了21%。而砂漿抗壓強度隨著引氣劑摻量的增加而降低。表2中1#試樣為輕質(zhì)砂漿,其干密度較高,但導(dǎo)熱系數(shù)是水泥砂漿的1/5,具有一定保溫性能,其強度達(dá)到JC517—2004《粉刷石膏》底層粉刷石膏的性能指標(biāo),可代替水泥砂漿的找平層和內(nèi)保溫砂漿的護(hù)面層;5#試樣為保溫砂漿,其導(dǎo)熱系數(shù)較低,保溫性能良好,達(dá)到保溫層粉刷石膏的性能標(biāo)準(zhǔn),但其強度不夠高,需在其外再覆蓋護(hù)面層。水泥基外保溫砂漿、石膏基內(nèi)保溫砂漿、輕質(zhì)石膏砂漿的技術(shù)性能見表3。其中輕質(zhì)石膏砂漿因為采用了輕集料代替砂,其抗壓強度可適當(dāng)降低至2.5MPa(同德國標(biāo)準(zhǔn)DIN1168)。外保溫砂漿表面采用聚合物水泥砂漿護(hù)面層,護(hù)面層內(nèi)壓入增強耐堿玻纖網(wǎng)格布,內(nèi)保溫砂漿的表面采用輕質(zhì)石膏砂漿,因為輕質(zhì)石膏砂漿的微膨脹作用,使其與基底材料粘結(jié)牢固,表面光滑細(xì)膩無收縮。4我國墻體保溫工程的適用范圍及選用(1)無機(jī)不燃型內(nèi)外組合保溫系統(tǒng),不僅解決了建筑物的防火問題,且由于采用的是無機(jī)材料,耐久