浅谈建筑节能技术的应用

姜士跃

0 引言

建筑节能包括围护结构节能和系统节能两大部分。围护结构节能是指改善围护结构的性能,减少能源的消耗,使得供给建筑物的能源在建筑内部有效利用,而不是通过建筑物的围护结构损失掉;系统节能是指向建筑物供给能源的系统,在能源供给的过程中提高效率,而不是在能源的转换或转送的过程中将能源损失掉。实现围护结构的节能就要改善墙体、屋面、地面、门窗的保温隔热性能,门窗墙体防渗风性能等等;建筑围护结构主要包括屋顶、外墙和外窗三个部分,它是建筑能耗的基础,在节能建筑中,其通常应负担节能率的50%～60%左右。本文仅对围护结构节能做一探讨。在建筑中,外围护结构的热损耗较大,外围护结构中墙体又占了很大份额。所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节,发展外墙保温技术及节能材料则是建筑节能的主要实现方式。

1 内保温技术及其特点

外墙内保温施工,是在外墙结构的内部加做保温层。内保温施工速度快,操作方便灵活,可以保证施工进度。内保温应用时间较长,技术成熟,施工技术及检验标准是比较完善的,在2001年外墙保温施工中约有90%以上的工程应用内保温技术。其中被大面积推广的内保温技术有:增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布的做法。但内保温会多占用使用面积,“热桥”问题不易解决,容易引起开裂,还会影响施工速度,影响居民的二次装修,且内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温在技术上的不合理性,决定了其必然要被外保温所替代。

2 外保温技术及其特点

目前比较成熟的外墙保温技术主要有以下几种:

1)外挂式外保温。外挂的保温材料有岩(矿)棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫板(简称聚苯板,EPS,XPS),陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等。其中聚苯板因具有优良的物理性能和廉价的成本,已经在全世界范围内的外墙保温外挂技术中被广泛应用。该外挂技术是采用粘结砂浆或者是专用的固定件将保温材料贴、挂在外墙上,然后抹抗裂砂浆,压入玻璃纤维网格布形成保护层,最后加做装饰涂料。

还有一种做法是专用保温材料,将铝板、人造石材、彩色玻璃等加工成集保温、装饰为一体的保温装饰板,直接形成装饰面。新疆生产建设兵团农九师客运站就是采用以铝板为装饰面的专用保温板。这种外挂式的保温板安装费时,且施工占用主导工期,待主体验收完后才可以进行施工。

2)聚苯板与墙体一次浇筑成型。该技术是在混凝土框—剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内,在即将浇筑的墙体外侧浇筑混凝土,混凝土与聚苯板一次浇筑成型的复合墙体。该技术解决了外挂式外保温的主要问题,其优势是很明显的。由于外墙主体与保温层一次成活,工效提高,工期大大缩短,且施工人员的安全性得到了保证。而且在冬季施工时,聚苯板起保温的作用,可减少外围围护保温措施。但在浇筑混凝土时要注意均匀、连续浇筑,否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错槎,影响后续施工。其中内置的聚苯板可以是双面钢丝网的,也可以是单面钢丝网的。双面钢丝网聚苯板与混凝土的粘结力,其结合性能良好,具有较高的安全度。单面钢丝聚苯板与混凝土的连接,结合性能也较好。与双钢丝网相比较,单面钢丝网技术因取消了内侧钢丝和安装保温板前的板外抹灰,节省了工时和材料。其造价可降低10%左右。但这两种做法都采用了钢丝网架,造价较高,且钢材是热的良导体,直接传热,会降低墙体的保温效果。也可直接利用混凝土作为粘结剂来粘贴聚苯板,对聚苯板的背面进行处理之后,其与混凝土的粘结力进一步提高(其平均粘结强度可以达到0.07 MPa,而且破坏均发生在聚苯板内)。此技术取消了钢丝网架,其保温性能提高,而且板的成本再次降低,目前需对其长期耐久性进行论证之后,保温性能提高,而且板的成本再次降低。

3)聚苯颗粒保温料浆外墙保温。将废弃的聚苯乙烯塑料(简称为EPS)加工破碎成为0.5 mm～4 mm的颗粒,作为轻集料来配制保温砂浆。该技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护面层(或是面层防渗抗裂二合一砂浆层)。其中ZL胶粉聚苯颗粒保温材料及技术在1998年就被建设部列为国家级工法。这种工法是目前被广泛认可的外墙保温技术。该施工技术简便,可以减少劳动强度,提高工作效率;不受结构质量差异的影响,对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平,直接用保温料浆找补即可,避免了别的保温施工技术因找平抹灰过厚而脱落的现象。同时该技术解决了外墙保温工程中因使用条件恶劣造成界面层易脱粘空鼓、面层易开裂等问题,从而实现外墙保温技术的重要突破。与别的外保温相比较,在达到同样保温效果的情况下,其成本较低,可降低房屋建筑造价。与聚苯板外保温相比较,每平方米可降低25元左右。

此外,节能保温墙体技术中还有将墙体做成夹层,把珍珠岩、木屑、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料(也可以现场发泡直接喷涂于墙体,如新疆塔城市广场花苑住宅小区工程外墙即是采用的此种材料)等填入夹层中,形成保温层。

门窗节能措施:建筑围护结构热工性能最薄弱的环节是门窗,其能耗占建筑总能耗的比例较大,其中传热损失和冷风渗透各约占 1/3。在保证日照、采光、通风、观景等要求的条件下,应尽量减小建筑外门窗的面积,并提高门窗的气密性和门窗本身的保温性能,以减少冷风渗透及门窗本身的传热量。

1)控制窗墙比。JGJ 26-1995民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)规定中指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%,30%,35%”。控制窗墙比,提高窗户的保温隔热性能,是提高建筑外围护结构节能指标的有效途径。

2)提高建筑外窗的气密性和门窗的制作质量,减少冷空气渗透。根据不同门窗的具体情况,设置泡沫塑料封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料等。门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料、弹性密闭型材料、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽,扇与扇之间用密封条、高低缝及外压条,扇与玻璃可用各种弹性压条等密封,这些措施能有效降低冬季室外冷空气通过门窗缝隙进入到室内。

3)改善建筑门窗的保温性能。为改善窗户的保温效果,可采用增加窗玻璃层数,使用高强度的钢塑门窗和绝热性好的塑料门窗等新型节能门窗。窗户采用钢塑复合窗和塑料窗,以避免金属窗产生的冷桥;一般可设置双层玻璃或三层玻璃,应采用中空玻璃、镀膜玻璃或低辐射玻璃;要缩短窗扇的缝隙长度,采用大窗扇、减少小窗扇,使用单块面积大的玻璃,合理减少窗芯及可开启的窗扇面积,适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。户门与阳台门应结合防火、防盗要求,在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板,以增强其绝热性能。

3 设置“温度阻尼区”

设置“温度阻尼区”也就是在室内与室外之间设置像热闸一样的中间层次,能有效阻止室外冷风的直接渗透,减少外墙、外窗的热耗损。例如,将住宅建筑北阳台的外门窗全部用密封阳台封闭起来,外门设防风门斗,楼梯间设计成封闭式,对屋顶上人孔进行封闭处理等措施,其节能效果较好。

屋面节能措施:不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后,还必须进一步加强屋顶保温隔热性能,屋顶宜采用高效的保温隔热屋面,其传热系数、热惰性指标应满足规定,有条件的可采取屋顶绿化等措施,以降低夏季太阳辐射。

屋面节能措施的重点:1)屋面保温不宜选用密度大,导热系数高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大;2)屋面保温层不宜选用吸水率大的保温材料,以防屋面湿作业时大量吸水,屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。

4 结语

以上对建筑节能技术进行了简单的探讨,虽然目前对于建筑节能工程有多种做法,但在实际施工中对于任何一种节能方法均应按照节能施工技术标准进行施工,在施工过程中严格把关,确保节能工程真正起到节能的效果,对建设资源节约型社会做出应有的贡献。