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摘要:當今世界,由于對節約能源與保護環境的需求不斷提高,建筑圍護結構的保溫也在日益加強,其中又以外墻外保溫的發展最為迅速。筆者結合個人經驗,對建筑外墻外保溫進行了簡單的探討,僅供參考。
關鍵詞:外墻外保溫;節約能源;建筑;
Abstract: In today's world, with the increasing demands for energy saving and environmental protection, the insulation of the building envelope is also being improving, among which is outside wall insulation with the fastest growing. The author, based on personal experience, conducts a simple discussion on the building exterior insulation, for reference.
Key words: exterior insulation; energy conservation; building;
中圖分類號:TU767+.5文獻標識碼 A 文章編號:
一、外墻外保溫形式的發展現狀及主要類型
我國與氣候條件相近的發達國家相比,我們的住宅單位能耗為他們的4~5倍 。在住宅建筑標準上,近幾十年來,發達國家每修訂一次標準,都將節能要求提高一步。如法國現行標準已是第三個節能25% 的標準,又如英國標準在能源危機前外墻傳熱系數為l.6 W /(m2·K),經過三次修訂標準后,現已降至0.45 W /(m2·K);而我國采暖居住建筑第一階段的(外墻)節能標準北京地區才降至1.16W/(m2·K) ,上海降至1.00 W /(m2·K )。
隨著建筑節能技術的不斷完善和發展,外墻外保溫技術逐漸成為建筑保溫節能形式的主流。從科學的合理性而言,外墻外保溫形式是一種先進的、有應用背景的保溫節能技術。外墻外保溫是在主體墻結構外側在粘接材料的作用下,固定一層保溫材料,并在保溫材料的外側用玻璃纖維網加強并涂刷粘結膠漿。隨著外墻外保溫形式的不斷完善與發展,目前主要流行的有聚苯板薄抹灰外墻保溫、聚苯板現澆混凝土外墻保溫、聚苯顆粒漿料外墻保溫,聚氨酯硬泡噴涂外墻外保溫系統等幾種外保溫操作方法。
二、外墻外保溫的優勢:
住宅外墻保溫節能主要是靠保溫隔熱材料作為建筑圍護。外墻的保溫方式根據保溫層位置的不同分為:外墻內保溫、外墻自保溫和外墻外保溫等三種
對外墻進行保溫,無論是外保溫、內保溫還是夾心保溫都能夠提高冷天外墻內表面溫度,使室內氣候環境有所改善。然而采用外保溫方式的效果更加良好,這是因為:
(1) 外保溫可以有效避免產生熱橋。在采用同樣厚度的保溫材料條件(例如在北京使用50mm厚的膨脹聚苯乙烯板保溫),外保溫要比內保溫的熱損失減少約1/5,從而節約采暖能耗。
(2) 外保溫有利于改善室內熱環境。在進行外保溫后,由于內部實體墻熱容量大,室內能儲存更多的熱量,是諸如太陽輻射或間歇采暖造成的室內溫度變化減緩,試問較為穩定。而且由于外保溫提高了外墻的內表面溫度,即使室內溫度有所降低,也能得到舒適的室內熱環境。
(3) 從住戶方面考慮,外保溫 不僅增加了住宅的使用面積近 2%,而且還沒有對內保溫住宅進行室內裝修的限制。
(4) 此外,外墻外保溫還可以保護主體結構,延長建筑物壽命。
三、外墻外保溫技術的理論計算和構造示意
河北的住宅,外墻材料目前采用的比較普遍是粘土多孔磚和加氣混凝土砌塊,這兩種材料的導熱系數分別為0.58W/m.K(厚度240mm)和0.17-0.20W/m.K(厚度240mm,自然狀態)。以粘土多孔磚為例,保溫材料采用擠塑式聚苯乙烯保溫板,對板式建筑外墻的保溫厚度進行計算,以求得出在河北地區的外墻保溫層的厚度。
1、計算依據
依據《民用建筑熱工設計規范》GB50176-93及《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》JGJ134-2001.
2、墻體構造及熱工計算參數的取值
內側水泥砂漿:導熱系數λ1=0.93W/m.K厚度20mm
粘土多孔磚墻:導熱系數λ2=0.58W/m.K厚度240mm
外側保溫材料:
擠塑式聚苯乙烯保溫材料λ3=0.059×1.1=0.065W/m.K厚度25mm
抗裂砂漿:導熱系數λ1=0.93W/m.K厚度5mm
3、熱工計算
內側水泥砂漿20mm+粘土多孔磚墻240mm+擠塑式聚苯乙烯保溫材料25mm+抗裂砂漿5mm
公式Kp=1/(Ri+∑RP+Re)=1/(0.11+0.02/0.93+0.24/0.58+0.025/0.065+0.005/0.93
+0.05)=1/(0.11+0.022+0.414+0.385+0.005+0.05)=1.014
四、外墻外保溫與外墻內保溫體系的技術比較
外墻外保溫體系是將保溫材料置于建筑物墻體外側。其好處在于:可以避免產生熱橋,提高室內環境質量,墻體結構材料受到保護,使用壽命延長,增加建筑物實際使用面積1.8%-2.0%等。
外墻外保溫與外墻內保溫相比,具有以下明顯優勢:
(1) 適用范圍廣,技術含量高
外保溫不僅適用寒冷地區的民用建筑及工業采暖建筑,也適用于溫暖地區的制冷空調建筑,既可用于新建工程,更適合舊建筑物的節能改造工程。外保溫材料要求科技含量高,材料配套齊全,施工工藝先進合理。推行建筑外保溫技術將刺激我國高新技術產業的節能材料的發展。
(2) 保護主體結構,延長建筑物壽命
采用外墻外保溫方案,由于建筑物圍護結構外側緩沖了因溫度變化導致結構變形產生的應力,避免了雨、雪、凍、融、干、濕循環造成的結構破環,減少了空氣中的二氧化碳及水對混凝土的碳化以及導致鋼筋結構的銹蝕,減少了空氣中有害氣體和紫外線對圍護結構的侵蝕。事實證明,只要墻體和屋面保溫隔熱材料選材適當,厚度合理,外保溫可有效地消除頂層橫墻常見的斜裂縫或八字裂縫。因此,外保溫既可以減少圍護結構的溫度應力,又對主體結構起保護作用,從而有效地提高了主體結構的耐久性,故比內保溫更科學合理。
(3) 基本消除了“熱橋”的現象,發揮材料保溫功能
采用外保溫在避免“熱橋”方面比內保溫更有利,如在內外墻交界部位、外墻圈梁、構造柱、框架梁、柱、門窗洞口以及頂層女兒墻與層面板交界周邊所產生的“熱橋”增加。據有關資料統計,建筑物沿外墻“熱橋”增加熱損失約占25%,可見“熱橋”所增加的熱負荷是相當大的。上述“熱橋”對內保溫和夾心而言,幾乎難以避免,而外保溫既可防止“熱橋”部位產生結露,又可消除“熱橋”造成的附加熱損失。計算表明,在厚度為370mm磚墻內保溫條件下,周邊“熱橋”使平均傳熱系數增加10%左右,在厚度為240mm磚墻內保溫條件下,周邊“熱橋”使平均傳熱系數比主體部位傳熱系數約增加51%~59%,而在厚度為240mm磚墻外保溫條件下,這種影響僅2%~5%,可見外保溫做法更有效地減少了室內的熱負荷。
(4) 減少內墻面裂縫,方便室內裝修
目前,凡采用內保溫技術的工程普遍面臨著面層開裂的難題。其主要原因之一是外墻直接暴露在大氣中,溫度變化不斷引起變形應力,易導致強度較低的內保溫層及其層面開裂。此現象在高層建筑及東西朝向的條形建筑物上尤其明顯。在做外保溫的內墻上避免了因外墻溫度和濕度變形而導致的開裂,從而減少住戶投訴,同時方便墻面施工和室內裝修。
(5) 使墻體潮濕情況得到改善,有利于室溫穩定
采用外保溫時,由于蒸汽滲透性高的主體結構處于保溫層內側,用穩態傳濕理論進行冷凝分析,只要保溫材料選擇適當,在墻體內部不會發生冷凝現象,故無需設置隔汽層。墻體由傳熱體變成蓄熱體。結構層的整個墻身溫度提高了,不僅降低了它的含濕量,還不用再設空氣層,同時墻體能吸收和釋放能量,有利于氣溫的穩定,可得到室內舒適的熱環境,墻體形不成露點差,徹底消除結露現象。由于采用外保溫措施后,結構層的墻身溫度提高了,因而進一步改善了墻體的保溫性能。
(6) 提高了防水功能和氣密性
外保溫不僅節約采暖能源開支,而且降低了夏季空調的費用,大大提高了墻體防雨水浸濕的功能。加氣混凝土、混凝土空心砌塊等墻體,在砌筑灰縫和面磚粘貼不密實的情況下,其防水和氣密性較差,而采用外保溫,不但改善了外來水分造成墻體的潮濕,還改善了墻體的氣密性。
(7) 便于舊建筑進行節能改造
20世紀80年代以前建造的工業與民用建筑一般都不滿足節能要求。因此,對舊房進行節能改造,已提上議事日程。與內保溫相比,采用外保溫方式對舊房進行節能改造,其最大優點之一是無須臨時搬遷,基本不影響用戶的室內活動和正常生活。
(8) 可減少保溫材料用量,增加房屋的實用面積
在達到同樣的保溫效果的前提下,采用外保溫墻體可以節約保溫材料的用量。據統計,與內保溫相比,北京、沈陽、哈爾濱三地外保溫建筑所使用的保溫材料分別節省45%、48%、58%。由于保溫材料貼在墻體的外側,其保溫、隔熱效果優于內保溫和夾心保溫,可使主體結構墻體減薄,從而增加使用面積。仍以北京、沈陽、哈爾濱三地為例,當主體結構為實心磚墻時,每戶使用面積分別增加1.2㎡、2.4㎡、4.2㎡,當主體墻為混凝土空心砌塊時,每戶使用面積分別可增加1.7㎡、2.5㎡、4.6㎡,增加使用面積明顯。
(9) 相對于外墻內保溫,外墻外保溫具有明顯的經濟綜合優勢
首先外墻外保溫減少了保溫材料的使用厚度,北京地區至少可以節省40%保溫材料用量。在進入裝修階段,內外墻可同時進行,工期短,施工速度快,節約人工費;保溫效果好,可減少暖氣散熱器面積,減少鍋爐建筑面積,減少總投資預算;延長建筑物的使用壽命,減少長期維修費用,同時可享受墻改節能的優惠政策。
參 考 文 獻:
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