墙体隔热（精选3篇）
墙体隔热 篇1
柳州市位于广西壮族自治区的中北部, 地处北纬23°54′—26°03′, 东经108°32′—110°28′。柳州市地处桂中北部, 属中亚热带季风气候, 影响柳州市的大气环流主要是季风环流, 夏季多伴行偏南风, 温度高、湿度大、雨水多, 冬季多伴行偏北风, 温度低、湿度小、雨水少。夏长冬短、雨热同季, 阳光、温度、雨水资源丰富, 但地区差异较大, 北部各县具有较明显的山地气候特征。太阳辐射量年平均为95~110千卡/平方厘米, 南部多于北部。一年中以7~8月最高, 1~2月最低。日照时数平均1250~1570小时。最热月7月平均气温27.2~28.9℃, 历史上极端最高气温为38.6~39.5℃。降雨量与地区的分布和季节变化有关。雨季一般在四月至九月, 雨量北部多于南部, 山区多于平原, 平均蒸发量大于降水量, 为此, 天气呈半湿半干状态。而北部与南方相反, 降水量多超过蒸发量, 气候湿润。柳州市的春季低温阴雨和干旱, 夏季的暴雨洪涝和雷雨大风, 局部地方春夏之交季节有冰雹, 秋季寒露风和秋旱, 以及冬季的寒潮霜冻害。而柳州市工人医院正坐落在这地形复杂, 天气复杂的区域。作为是一所集医疗、保健、科研、为一体的国家三级甲等医院、全国百姓放心示范医院, 为应对柳州市医疗业务稳步、快速增长, 医院改造重建成为医院首要解决的问题。而医院档案库房的建设是我们首要考虑的。对于库房建筑建, 隔热是一个非常重要的问题。对于整个档案库房建筑而言, 建筑的外墙是除水平屋顶外受库外综合温度影响最大的地方。因此, 做好库房建筑的隔热, 建筑墙体的隔热也是重中之重。
一、热量的传递过程与特点
要做好库房的隔热, 首先要了解热量传递的过程与特点。库房温度高的原因主要是太阳辐射的热量通过库房的屋顶、外墙、门窗等外围结构以热传递的形式把热量传递进去。
(一) 传热过程
由于温度差而产生热量从高温区向低温区的转移, 与动量传递、质量传递并列为三种传递过程。在自然界中, 热量传递是一种普遍存在的现象。两物体间或同一物体的不同部位间, 只要存在温差, 就会发生热量传递, 直到各处温度相同为止。建筑的传热过程可分为感热、导热、放热三阶段。
1. 感热阶段。
感热, 指在不伴随水的相变的情况下, 有温差存在时物质间可输送或交换的热量。库房的屋顶与外墙由于受太阳辐射与库外热空气的作用, 以辐射传热与对流传热的方式使得屋顶与外墙表面温度升高。
2. 导热阶段。
导热是物体内的不同部位因温差而发生的传热, 或不同温度的两物体因直接接触而发生的传热。墙体的外表面由于受到太阳辐射与热空气的影响温度升高, 而库内的墙面因为没有受到太阳的辐射与热空气的影响而温度相对于外墙来说则较低, 因此, 根据热传递的原理, 物体内部较高温度的部位就会向温度较低的部位传递热量, 使其整体温度趋于一致。所以, 库房墙体的内部的温度会因此而升高。
3. 放热阶段。
墙体在经历了感热、传热阶段后, 整个墙体的温度已升高, 当墙体的内表温度高于库房中空气的温度时, 墙体就会以辐射换热与对流换热的方式向库内散热。
(二) 热传递特点
墙体的表面温度是受太阳辐射热和气温两个热源共同作用的结果。而气温对任何朝向的墙体的影响基本上都是一样的, 不同的是太阳辐射热。???受太阳辐射时间长的墙面受的热量多, 温度升高快。对于库房墙体而言, 受太阳辐射热影响最大的是东西垂直墙, 尤其是西墙, 由于西墙垂直面下午受太阳照射时, 气温也比较高, 所以西墙的库外综合温度也较高;北墙是受太阳辐射热最小的地方。因此在库房建设时要有针对性的进行, 根据各个不同位置的综合受热情况进行设计。
二、影响库房墙体温度的因素
(一) 材料的隔热性能
档案库房是一个相对封闭的空间, 墙体材料的隔热效果对其室温有很大的影响, 材料的隔热效果好, 则对室内温度的影响较小, 材料的隔热效果差则对室内温度影响大。建筑上的隔热材料通常是指导热系数小于0.2Kcal/m·h·℃的材料, 导热系数越小, 热容量越大, 隔热效果越好。???所以在选用隔热材料时要选导热系数小, 热容量大的。下面我们可以将常见的几种材料按其导热系数由大到小的顺序进行排列:普通混泥土>砖>灰浆>轻质混泥土>木材>保温木纤维板>矿棉毡>膨胀聚苯乙烯。此外, 热流量不仅与材料的导热系数有关还与墙体的厚度有关, 墙体厚度越大, 热流量越小。
(二) 墙体粗糙度的影响
档案库房墙体的外表面的光滑与平整, 也是减少太阳辐射对库内热作用所必须考虑的问题.物体表面粗糙的程度, 对吸收率有较大影响。光滑的物体表面, 可增强其反射作用, 相应的吸收率降低, 减少了吸热量, 而粗糙度较高的物体表面, 其表面有无数个微小的孔, 射入小孔内的热辐射线, 在孔内经过无数次的反射、吸收, 再反射、再吸收, 最终全部吸收, 因而吸收率极高, 吸热能力极强, 这些小孔就具有绝对黑体的特性。所以, 物体外表面情况对热辐射的反射和吸收比例有很大影响;建筑物不管是什么颜色的外表面, 只要是光滑和磨光的, 其反射率总是比粗糙的外表面的反射率高几倍。这也是为什么我们喜欢在我们居住或办公的建筑表面贴上瓷砖或者粉刷的原因, 不仅美观而且还有隔热、防潮的功效。因此, 档案库房的墙体外表面一定要作外粉刷或装修 (水刷石、水泥抹面、装马赛克等) , 这样既提高了隔热性能, 也减少了雨淋湿墙体, 可避免湿气的侵入。
(三) 色泽的影响
我们都喜欢在夏天穿浅色系的衣服, 冬天穿深色系的衣服, 因为我们知道夏天穿浅色系的衣服感觉没那么热, 而冬天穿深色系的又比较暖和。我们有这样的感觉其实是有依据的, 因为太阳辐射的吸收和反射会受到色泽的影响。不同的颜色和光滑度对太阳辐射的吸收和反射程度也不同。浅色对太阳辐射的反射率大, 吸收率低, 并且表面越光滑反射率就越大, 吸收的太阳辐射就越小, 接收的热量也就越小;相反, 深色对太阳辐射的反射率低, 吸收率高, 并且越粗糙反射率就越低, 吸收的热量就越多。因此, 在设计档案建筑墙体的外表面时因选用色泽光滑, 颜色较浅的材料以减少太阳辐射对档案墙体的热作用。
(四) 太阳照射的面积与时间
太阳照射的面积直接决定了墙体的受热范围, 墙体被太阳照射的面积越大那么它的受热面积也就越大, 接收的热流量就大;此外, 也跟照射时间长短有关, 照射时间越长, 接收的热流量也越多, 如西墙, 被照射的面积大, 时间长, 并且被照射时还是库外温度很高的时间段。
三、隔热措施
(一) 墙体使用隔热材料
常见的隔热材料有水泥膨胀珍珠岩、炉渣、混泥土、泡沫混泥土、矿棉等。其使用方式多种多样, 可以在黏土砖填充这些隔热材料也可以直接使用隔热材料块。不过目前市场上销售的隔热材料也存在的一定的缺陷, 如隔热块所含珍珠岩成分较少, 隔热效果不理想;隔热块较单薄, 隔热影响隔热效果;隔热的墙体不光洁, 整体感官效果差。因此, 在选择设计墙体时应多关注和使用不断开发出来的新型环保节能的墙体涂料, 当然这也与档案馆的经济实力相关。
(二) 加厚墙体
导热量与材料的的厚度成正比, 即材料越厚, 导热量越小。因此, 加厚墙体可以增加隔热效果。例如皇史宬, 其墙体的平均厚度都大于1米, 墙体的厚度可以有效的减少了热流量, 因为墙体太厚, 夏季白天太阳辐射的热量还没来得及将外表的温度传入室内, 外面的温度就已经降下来了, 冬季反之, 因此可以使室内冬暖夏凉, 保持适当温湿度, 避免室内温度剧烈变化, 有利于档案文献的安全保存;因为导热量与墙体的厚度有关, 墙体越厚, 热阻越大, 导热量就越小, 这也是为何夏季洞穴比较凉快的原因。另外, 在加厚墙体的时候也应该有针对性, 因为不同方位的墙面所受的辐射量是不一样的, 西墙受热最大, 而北墙最小, 所以在实际建设时西墙应该最厚, 其次是东墙、南墙, 最后才是北墙。
(三) 选择浅色的外墙涂料
正如我们所知, 不同的颜色对太阳辐射的吸收率与反射率也不同, 所以在粉刷外墙的时候应该选用浅色涂料, 如白色的涂料, 对太阳辐射的反射率就很高吸收率很小, 选用白色涂料既美观又可以起到很好的隔热效果。
(四) 设计环形走廊
环形走廊基本上隔绝库房内外空气的直接联系, 可以有效的缓解库外温度对库内温度的影响。走廊不仅方便工作人员的走动, 也有利于库房的防潮、防光、防尘、隔热。不过在建造环形走廊时也存在着一些缺点:造价高, 并且降低了建筑的使用面积。所以我们在设计环廊时不要把走廊建得太宽;另外, 从经济角度上讲, 我们可以把楼梯间设计在东西两方, 这样不仅可以当成走廊, 还有效地解决了东西两墙的隔热问题, 是个非常经济实用的作法。
(五) 空气间层墙体
档案库房墙体做成空气间层墙也是一种隔热的好办法。空气间层墙由外墙、内墙和两墙间的空气层组成。选用空气作隔热介质, 是因为空气的导热系数较小, 在我国南方一些地区民间早有应用, 称之为空斗墙。其道理相同, 内、外墙以外墙取较厚尺寸为好, 这样可尽量减少通过外墙进人的热流量, 减少对空气层和内墙的热辐射。当然在设计时, 内、外墙的厚度可依据当地气候条件而定。两墙在施工中必须保证质量, 尽可能避免间层中空气与库外或库内空气的直接对流。空气间层的厚度一般应取5~8厘米, 也可根据施工实际情况和其它条件要求适当加大。在建造间隔层是要特别注意防潮, 墙基一定要作防水层, 因为如果有水汽跑进去则不易散发, 影响到间隔层的隔热效果。所以在间隔层竣工时一定要确保其里面是干燥的。当然, 在高温高湿的地区, 空气间隔层也可以设计成通风的形式, 但是在通风时一定要严把关, 能及时的关闭进出风口。
(六) 植被绿化隔热
大树低下好乘凉。同样的道理, 在库房周围种植花草树木也可以降低热源对墙体的作用。绿色植被不仅可以能降低周围的温度, 还有观赏价值, 可以美化整个档案库房建筑, 具有良好的视觉效果。
参考文献
[1][2]郭莉珠.档案保护技术学教程[M].中国人民大学出版社.
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[4]李鸿健.谈谈档案库房建筑的基本要求.档案学通讯, 1982.06.
[5]许晓东, 孙建伟.防水隔热粉在屋面工程的应用简述.珠江现代建设, 2000.05.
[6]吴晓红.浅谈档案馆建筑.档案, 1998.03.
[7]于海燕.档案馆建筑原则新探.中国档案, 2011.07.
[8]赵淑梅.档案馆建筑的环保节能设计.档案学研究, 2008.02.
建筑墙体和屋面保温隔热措施探讨 篇2
随着我国建筑节能研究工作的开展, 《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》 (JGJ134-2001) 于2001年10月1日起实施。《节能标准》为夏热冬冷地区的居住建筑节能规定了原则, 为该气候区北方各省市居住建筑节能设计提出了切实可行的技术措施。河南省在标准的执行过程中, 结合地区特点, 编制了《河南省居住建筑节能设计标准 (寒冷地区) 》 (DBJ41/062-2005) , 《河南省居住建筑节能设计标准 (夏热冬冷地区) 》 (DBJ41/071-2006) , 《河南省民用建筑节能检测及验收技术规程》 (DBJ41/065-2005) , 并对全省既有建筑、新建建筑的建筑能耗现状、建筑节能情况进行了系统调查, 对基准建筑的设置、各种节能技术措施的可行性、实际效果、标准在实际操作过程中出现的问题等进行了重新评估和验证。根据该地区夏天需要通风和遮阳, 冬天需要采光的特点, 得出建筑节能的主要影响因素是屋面隔热、墙体隔热、合理的窗墙比以及门窗的隔热性能的结论。
1常用的保温隔热材料及性能
目前国内建筑应用的围护结构的保温隔热体系主要有:外墙外保温隔热、外墙内保温隔热、夹芯复合墙体保温隔热体系, 夏热冬冷地区适合使用外墙外保温隔热技术。常用的节能保温隔热材料可分为无机和有机两种。无机保温隔热材料产品的特点是防火、阻燃性强、无毒、安全性高但导热性较低;有机保温隔热材料产品的特点是轻质、具有憎水性。常用的保温隔热的材料有如下几种:
(1) 矿物棉。
岩 (矿) 棉和玻璃棉统称为矿物棉, 属于无机材料。具有良好的保温、隔热吸声、耐热、不燃等性能和良好的化学稳定性;导热系数λ≤0.044 W/m·k, 岩棉制品在建筑上可用于钢结构、砼和砖石结构的屋面、外墙、隔墙和幕墙的保温以及高温管道保温。但岩棉的质量优劣相差很大, 保温性能好的密度低, 其抗拉强度也低, 耐久性比较差。
(2) 聚苯乙烯泡沫塑料。
是以聚苯乙烯树脂为主要原料, 经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小, 导热系数λ≤0.041 W/m·k, 吸水率低, 隔音性能好、机械强度高, 且尺寸精度高, 结构均匀。因此在外墙保温隔热材料中占有率很高。
(3) 硬质聚氨酯泡沫塑料。
具有非常优越的绝热性能, 它的导热系数λ≤0.0237 W/m·k, 是其它材料所无法与之相比的, 其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水性能, 由于不需要额外的绝缘防潮, 简化了施工程序, 但因其价格较高且易燃, 因此限制了它的使用。
(4) 胶粉聚苯颗粒保温砂浆。是以预混合型干拌砂浆为主要胶凝材料, 以聚苯乙烯泡沫颗粒为轻骨料, 加入适当的抗裂纤维及多种添加剂按比例配制而成。导热系数λ≤0.060W/m·k, 该材料保温隔热抗结露性能好, 抗压强度高, 粘接力强, 附着力强, 耐冻融、干燥收缩率及侵水线性变形率小, 不易空鼓和开裂, 是适合中国国情的保温材料。
是以聚苯乙烯树脂为主要原料, 经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小, 导热系数λ≤0.041 W/m·k, 吸水率低, 隔音性能好、机械强度高, 且尺寸精度高, 结构均匀。因此在外墙保温隔热材料中占有率很高。
(5) 玻化微珠保温隔热砂浆。
是以玻化微珠为轻骨料配制而成的一种墙体无机保温隔热砂浆, 且可用于屋面的保温隔热。导热系数λ≤0.065W/m·k, 具有强度高、质轻、保温、隔热好、电绝缘性能好、耐磨、耐腐蚀、防辐射等显著特点;结力强、耐候性好、不空鼓、不开裂。柔性好、收缩性小;耐水、耐高温、不会霉变腐蚀;适用于节能50%以上的夏热冬冷、夏热冬暖、温和地区建筑的外墙内、外保温、屋面保温隔热节能工程。
2建筑墙体的保温隔热措施
根据河南省气候的特点, 本着节约能源、节约成本、保护环境和可持续发展的战略原则, 提倡低能耗和超低能耗建筑, 在满足《河南省民用建筑节能检测及验收技术规程》 (DBJ41/065-2005) 前提下, 墙体保温隔热应以墙体材料自保温和采用内保温相结合, 这样可降低建造成本, 降低安全风险。墙体保温隔热可根据墙体材料选择具有防潮、隔热、透气、防火、耐老化、吸湿性小、导热系数低、质地轻、坚固耐用、附着力好等优点的有机或无机保温材料, 或无机与有机相结合的优质高效的复合保温材料或复合系统, 特别是以工业固体废弃物为主的复合型优质高效保温隔热材料及无机保温砂浆 (如玻化微珠无机保温砂浆) 等。在河南地区对外墙的保温主要是对外墙采用粘贴聚苯乙烯板的外保温方法进行保温。
3建筑屋面的保温隔热措施
在建筑物受太阳辐射的各个外表面中, 屋顶受辐射是最多的。为提高屋面的隔热性能, 屋面隔热可以选用多种隔热技术:保温性隔热成本较低, 如聚苯板、隔热板等材料;种植屋面的隔热效果最好, 成本也不高, 主要能降低“城市热岛”效应, 增加城市的生物多样性;改善建筑景观, 提升建筑品质, 提高建筑的节能效果;屋面蓄水、种植屋面、反射屋面、屋面遮阳、通风等也是不错的隔热措施。
3.1 平屋顶的保温层
(1) 正置式屋面 (外保温屋顶) 保温。
是将保温层设在结构层之上、防水层之下而形成封闭式保温层。这种屋面保温形式是把保温材料做在屋顶楼板的外侧, 让屋顶的楼板受到保温层的保护而不至受到过大的温度应力。整个屋顶的热工性能能够得到保证, 能够有效避免屋顶构造层内部的冷凝和结冻。屋面可上人使用。通常做法是在楼板上设置绝热材料, 在绝热材料外侧设置防水层和保护层。保温材料的厚度通过热工计算后应符合所在建筑热工分区的节能设计标准。按照民用建筑节能设计标准和民用建筑热工设计规范的要求确定的屋顶隔热层, 能够保证冬季屋顶内表面温度和室内采暖环境温度的差值小于4 ℃。
(2) 倒置式屋面保温。
所谓倒置式屋面, 就是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒, 把保温层放在防水层的上面, 防水层作在保温层和楼板的界面上, 保温层上部的保护层有良好的透水和透气性能。这种屋面构造仍属于屋面外保温和屋面外隔热形式, 能有效地避免内部结露, 也使防水层得到很好的保护, 屋面构造的耐久性也得到提高, 但对保温材料的拒水性能有较高的要求, 保温材料选择时应以保温材料本身绝热性能受雨水浸泡影响最小为原则。国内可供用于倒置屋面做法的保温材料主要有泡沫玻璃、挤塑型聚苯乙烯泡沫板、聚乙烯泡沫板等。倒置式屋面适用于寒冷地区和夏热冬冷地区的新建和改造住宅的屋顶保温。按照民用建筑节能标准和民用建筑热工设计规范的要求确定的屋顶隔热层, 能够保证冬季屋顶内表面温度和室内采暖环境温度的差值小于4 ℃, 可使防水层的使用寿命延长2～4倍。
3.2 平屋顶的隔热
(1) 通风隔热屋面。
在屋顶中设置通风间层, 使上层表面起着遮挡阳光的作用, 利用风压和热压作用把间层中的热空气不断带走, 以减少传到室内的热量, 从而达到隔热降温的目的。一般有架空通风隔热板屋面和顶棚通风隔热屋面两种做法。
(2) 蓄水隔热屋面。
在屋顶蓄积一层水, 利用水蒸发时需要大量的汽化热, 从而大量消耗晒到屋面的太阳辐射热, 以减少屋顶吸收的热能, 从而达到降温隔热的目的。蓄水屋面构造与刚性防水屋面基木相同, 主要区别是增加了一壁三孔, 即蓄水分仓壁、溢水孔、泄水孔和过水孔。
(3) 种植隔热屋面。
在屋顶上种植植物, 利用植被的蒸腾和光合作用, 吸收太阳辐射热, 从而达到降温隔热的目的。种植隔热屋面构造与刚性防水屋面基本相同, 所不同的是需增设挡墙和种植介质。
(4) 反射降温屋面。
利用材料的颜色和光滑度对热辐射的反射作用, 将一部分热量反射回去从而达到降温的目的。例如采用浅色的砾石、混凝土做面, 或在屋面上涂刷白色涂料, 对隔热降温都有一定的效果。如果在吊顶棚通风隔热的顶棚基层中加铺一层铝箔纸板, 利用第二次反射作用, 其隔热效果将会进一步提高。
4结语
建筑墙体、屋面是节能的一个重要方面, 应系统地综合采取各种节能措施, 做到各个方面的恰当匹配, 实现系统的优化平衡。通过对目前各种保温隔热节能材料的综合分析, 适用于我省建筑墙体、屋面保温隔热材料 (系统) 的工程经验有待于进一步研究和总结完善, 特别是在提高产品和系统的防火性能和系统装配方面, 发掘出一些具有地方特色的适合河南省地区使用的新型绿色环保的墙体、屋面保温隔热材料及其它新产品, 以适应我省建筑节能工程的实际需求。 [ID:6634]
参考文献
[1]JGJ134-2001, 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[S].
[2]DBJ41/065-2005, 河南省民用建筑节能检测及验收技术规程[S].
[3]DBJ41/071-2006, 河南省居住建筑节能设计标准 (夏热冬冷地区) [S].
[4]DBJ41/062-2005, 河南省居住建筑节能设计标准 (寒冷地区) [S].
墙体隔热 篇3
我国自1997年开始强制实行建筑节能,其中一个主要措施就是对外围护结构进行保温。目前普遍做法是在外维护结构中加入保温层,以此控制室内外热量的传递,达到建筑节能目的。目前国内比较流行的做法是采用贴砌聚苯板的外保温做法,这种做法的保温效果良好,能够达到各地区的保温要求。但是,该做法的耐火性差,失火后容易迅速引起墙体大面积着火,央视新楼北配楼的火灾,就是因为保温体系中的有机保温材料着火并迅速蔓延导致的。如何消除这一隐患是目前建筑保温行业关注的一个热点。研发既能达到保温要求又没有火灾安全隐患的外墙保温体系是建筑行业的共同目标。
加气混凝土是以硅质材料(如砂、粉煤灰、铁尾矿等)和钙质材料(如水泥、石灰等)为基本原料,加适量引气剂和其它外加剂,经加水搅拌、发气膨胀、浇注成型、预养切割、高温蒸养等工序形成的一种轻质多孔材料[1]。加气混凝土作为一种新型墙体材料,经过近40年的发展已逐步为人们所认识,为社会所接受,并在各类建筑中得到应用,成为新型墙体材料的重要品种之一。它具有材料来源广泛、材质稳定、质量轻、易加工、施工方便、造价低、保温、隔热、隔声、耐火性能好等优点,可广泛用于民用建筑的外墙围护、内墙隔断、平坡屋面等[2],尤其是其优良的自保温、自隔热、自防火功能,在当今建筑节能领域将发挥更大的作用。
本文从保温隔热角度,以胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外保温作法为基准(北京市节能达标墙体),设计达到相同保温性能的加气混凝土砌块保温墙体,进而来分析比较两者的差异,为节能墙体设计提供参考数据,扩大加气混凝土保温墙体的工程应用。
1 胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外保温体系
1.1 基本构造
胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外保温做法采用CAS 126—2005《胶粉聚苯颗粒复合型外保温系统》中提出的“贴砌聚苯板LBL型”外墙外保温系统做法,该系统的基本构造如图1所示。根据GB 50176—93《民用建筑热工设计规范》,墙体各部分材料的热工参数见表1。
注:(1)涂料的蓄热系数没有统一的规定,在进行热工性能计算时,略去涂料饰面层对墙体热工性能的影响。
1.2 热工性能计算
保温墙体的保温隔热性能通常用传热系数或传热热阻来评价[3]。GB 50176—93给出了保温墙体的传热系数和热惰性指标的计算方法。
(1)传热系数K
围护结构的传热热阻R0可按式(1)计算:
式中:Ri———内表面换热热阻,取0.11 m2·K/W;
Re———外表面换热热阻,取0.04 m2·K/W;
δj———第j层材料的厚度,mm;
λj———第j层材料的导热系数,W/(m·K)。
由此可得胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外墙的传热热阻R0=2.13 m2·K/W,传热系数K=0.469 W/(m2·K),满足北京市65%节能设计要求。
(2)热惰性指标D
根据GB 50176—93,围护结构的热惰性指标D可按式(2)计算:
式中:Di———第i层材料的热惰性值;
Ri———第i层材料的热阻,m2·K/W;
Si———第i层材料的蓄热系数,W/(m2·K)。
由式(2)可知,胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外墙的热惰性指标D=2.971。
根据JGJ 134—2001《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》,外墙部分的传热系数、热惰性指标应满足以下要求:当传热系数K≤1.5时,热惰性指标D≥3.0;当传热系数K≤1.0时,热惰性指标D≥2.5。对于胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外墙外保温墙体,其热工性能满足这一要求。下面以胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外墙外保温墙体为基本参照体系,研究加气混凝土自保温墙体的保温隔热性能。
2 蒸压加气混凝土自保温体系
在推广使用加气混凝土保温体系的过程中,人们最关心的是该体系的保温节能效果。如果其保温节能效果不能达到要求,将会大大降低其使用范围。根据GB 11968—2006《蒸压加气混凝土砌块》的规定,不同干密度等级加气混凝土砌块的性能指标见表2。
由表2可看出,加气混凝土砌块密度越低,强度越低,导热系数越小,保温隔热性能越好,B03级加气混凝土砌块导热系数最小。但是B03级加气混凝土的抗压强度较低,特别是冻后强度最低为0.8 MPa,因此,不适合作墙体保温材料。B04级以上可以用作单一墙体外保温材料[2]。
2.1 基本构造及热工性能
对于加气混凝土保温体系,选用B04级加气混凝土砌块,鉴于加气混凝土砌块墙体均需作表面抹灰,同时墙体厚度不比胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外墙外保温墙体厚度大,方能显现其自保温结构的竞争力,因此假设其保温构造如图2所示,保温砂浆的作用是使加气混凝土自保温墙体厚度与胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板保温墙体厚度相同,保温砂浆的厚度可依据加气混凝土墙基层厚度及总体保温隔热要求确定,各层材料的性能见表3。
假设2种保温墙体的保温隔热性能完全相同,则二者热阻相同。以胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外保温墙体为基准,计算相同厚度的2种保温体系在传热热阻相同时,加气混凝土砌块保温墙体各层材料的厚度。考虑灰缝的影响,在进行墙体热工参数计算时,加气混凝土的导热系数和蓄热系数均乘以1.25的放大系数[3]。根据式(1)可得加气混凝土保温墙体的传热系数与材料层厚度的关系:
参照表1中胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板(EPS)外保温墙体的做法,其墙体总厚度为282 mm,假设2种保温体系的墙体厚度相同,则有:
由式(3)、(4)可得d1=21 mm,d2=251 mm,由此可确定与胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板保温墙体具有相同保温性能时加气混凝土墙体做法,即加气混凝土保温墙体中加气混凝土厚度为251 mm,胶粉聚苯颗粒保温砂浆的厚度为21 mm。由式(2)可得此时加气混凝土保温墙体的热惰性指标D=5.49>2.5。其传热系数K=0.469<1.0,由此可知,加气混凝土保温墙体的热工性能满足要求。考虑到施工的可行性,实际工程中加气混凝土和保温浆料的厚度可以分别取250 mm和22 mm,由于保温浆料的导热系数小于加气混凝土的导热系数,调整后的做法不会导致保温墙体保温性能的降低。
2.2 2种保温体系实时温度场对比
基于墙体传热系数和热惰性指标,确定保温隔热性能完全相同的2种墙体做法,即胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外保温墙体和加气混凝土保温砂浆保温墙体。为了能更加直观地比较2种保温体系的保温性能及墙体内部温度分布,以北京地区为例,计算2种保温体系冬、夏两季南墙的实时温度场。在进行保温墙体内部温度场计算时,室内温度采用恒温,冬季取20℃,夏季取25℃,室外温度采用正弦变化温度场模拟,并考虑太阳辐射的影响,详细计算方法见文献[4-5]。
图3、图4分别为胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板涂料饰面的外保温做法和加气混凝土保温砂浆涂料饰面保温做法冬、夏两季南墙典型部位24 h内温度变化。
由图3和图4可以看出,无论在冬季还是夏季,2种保温墙体内表面温度基本相同,表明二者保温隔热性能基本相同,同时外饰面表面温度基本相同,表明加气混凝土墙体外表面防护砂浆在热应力抗裂方面的要求与聚苯板保温体系要求相当。与胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板的外保温做法相比,加气混凝土保温砂浆保温做法中加气混凝土基体内的温度变化高于前者的混凝土或其它墙体基层。这可以从典型时刻温度延墙体厚度分布图上看得更清楚。
图5和图6分别为2种保温墙体在冬季外表面温度最低时和夏季外表面温度最高时墙体的断面温度分布。
从图5和图6也可以看出,保温层(聚苯板和加气混凝土)两侧温差很大,说明保温层具有保温隔热的功效。2种保温墙体的保温砂浆层两侧的温差也较大,这会导致两侧产生较大的变形差异,当变形差值达到一定数值时,将导致该层材料开裂,如果与相邻材料层之间粘结性能较差,将会导致墙面出现凸起,影响墙体的保温性能,破坏墙体的外观。例如胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外保温墙体表层冬夏两季温差达59.2℃,加气混凝土保温砂浆保温墙体表层冬夏两季温差达58.5℃,尽管施工时温度高于冬季最低温度,假设面层砂浆施工温度为20℃,则仅仅温度变形将达300με左右,而目前抗裂砂浆的极限抗拉应变与普通水泥砂浆相比增大有限,而普通水泥砂浆的极限抗拉应变仅为150με左右,加上水泥砂浆的干燥收缩(通常在1000με以上),保温墙体抗裂砂浆面层开裂可能性很大。
3 经济分析
以北京地区为例,对2种保温体系的工程造价进行计算比较。表4为2种保温做法单位面积材料价格对比。
注:(1)加气砌块价格系B04级加气混凝土砌块与不厚于3 mm的灰缝砌筑粘结剂价格之和;(2)本表主要用于2种保温墙体的成本比较,对于相同做法的内外表面造价,并未列出;(3)墙材价格摘自2008年12期《北京工程造价信息》。
由表4可以看出,拥有相同保温性能的2种保温体系,胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外墙和加气混凝土保温外墙的材料造价分别为113.8元/m2和95.0元/m2,加气混凝土保温墙体的成本明显低于胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板保温墙体。并且由于胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外保温做法的工序多于加气混凝土保温墙体的做法,因此前者的施工成本会高于后者。由此可见,2种保温墙体相比较,加气混凝土砌块自保温墙体有较大的经济优势。
4 结语
以胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外保温墙体为参考分析对象,对比研究了加气混凝土砌块自保温墙体和胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外保温墙体的保温隔热性能。结果表明,在不增加墙体总厚度的情况下,采用普通加气混凝土砌块,辅之以较薄的保温砂浆,可以达到以聚苯板为主要保温材料的外保温墙体的保温隔热效果。同时,通过调整保温浆料的厚度,也可以降低加气混凝土保温墙体的总厚度。在工程费用方面,相同保温隔热性能的2种保温墙体,加气混凝土自保温墙体的造价明显较低。此外,加气混凝土保温墙体做法简单,施工方便,便于工程应用。
摘要：以胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外保温墙体为参考分析对象,研究了加气混凝土自保温墙体的热工性能。计算结果表明,采用普通加气混凝土砌块并辅之以较薄保温砂浆的自保温墙体,能够达到以聚苯板为主要保温材料的外保温墙体的保温隔热效果,且不会增加墙体厚度。在工程费用方面,在相同保温隔热性能前提下,加气混凝土自保温墙体造价明显较低。使用加气混凝土砌块为基体的自保温墙体防火性能好,消除采用聚苯板保温墙体带来的防火安全隐患,同时加气混凝土保温墙体做法简单、施工简便。
关键词：自保温墙体,隔热性能,加气混凝土,聚苯板
参考文献
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