湖南地区既有建筑外墙节能改造材料及应用技术比较研究

时间:2022-10-15 05:55:16

湖南地区既有建筑外墙节能改造材料及应用技术比较研究

摘 要:本文分析了既有建筑外墙节能改造类型的优缺点,选取了湖南地区既有建筑外墙节能改造常用的几种节能材料和常用实施方法,进行了材料性能、构造技术及应用效果的比较研究,总结了各节能材料及改造实施方法适用的范围。

关键词:湖南地区;既有建筑;外墙节能改造

中图分类号:TU55+1.1

文献标识码:B

文章编号:1008-0422(2012)06-0155-02

1 前言

国务院确定了“十二五”期间完成夏热冬冷地区既有建筑节能改造5000万m2的目标任务。湖南属于典型的夏热冬冷地区,日夜温差和冬夏温差比较大,且冬夏时间比较长。夏季平均气温在29℃左右,高温部分地区可达到40℃,时间从5月到10月,冬季最低温度可至零下,时间从12月到次年3月。湖南地区既有建筑中超过80%是高能耗建筑,针对既有建筑的节能改造显得越来越重要和紧迫。节能改造关键是控制建筑护结构的热损耗,做到夏隔热冬保温。而护结构中墙体又占了较大的比例,所以既有建筑外墙节能改造是湖南地区既有建筑节能改造的一个最重要的环节。

2 湖南地区既有建筑外墙节能改造类型的比较研究

根据外墙节能改造施工位置的不同,外墙节能改造主要分为两大类,即:外墙内侧节能改造和外墙外侧节能改造。外墙内侧节能改造是在既有建筑外墙墙体结构内侧覆盖一层节能保温材料,通过粘接剂固定在墙体上,之后再做保护层及饰面。外墙外侧节能改造是在主体墙结构外侧利用粘接材料的作用,固定一层节能保温材料,并在保温材料的外侧用玻璃纤维网加强并涂刷粘结胶浆或做其它墙体外饰面处理。

通过工程节能改造实践及对比分析总结,外侧节能改造较内侧节能改造更适合湖南地区气候特点。湖南地处长江中下游亚热带气候区,潮湿多雨,其外墙的节能改造应该以隔热保温为主,兼顾防潮、防水抗裂。内侧节能改造存在保温隔热效果差,易结露,占用室内使用面积,破坏室内装修,保温层易出现开裂等问题。外侧节能改造则具有以下优势:

1)节能效果好。由于节能材料是置于建筑物的外侧,有效阻隔外界温度对内部环境的影响,也可以有效消除建筑物各个部位的热桥影响,达到节能改造的目的和效果。

2)加强对外墙墙体结构的保护。外侧节能改造能在保温隔热节能的同时,有效削弱外界温度、湿度、紫外线等自然因素对外墙墙体结构的的应力影响,保护外墙墙体结构,适用于湖南冬冷夏热,温差大,湿度大,紫外线强的气候特点。

3)施工方便。由于外侧节能改造主要在建筑外墙施工,所以对建筑内部环境影响更小,减少了对建筑内的生活工作影响。

3 湖南地区既有建筑外墙节能改造材料性能比较研究

既有建筑外墙节能改造中,节能保温材料的选择是至关重要的。节能保温材料的选择应注意以下几点:1)具备优良的保温绝热性能,导热系数小;2)材料厚度适宜,与墙体结合稳定性高,耐久性强;3)具备优良的阻燃性、热湿性等。湖南地区常用的外墙节能改造保温材料有:胶粉聚苯颗粒保温浆料、泡沫塑料板、岩棉等。

3.1胶粉聚苯颗粒保温浆料

胶粉聚苯颗粒保温砂浆是以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,在施工现场搅拌均匀得到。该材料导热系数低,保温隔热性能较好,抗压强度高,粘接力强,附着力强,耐冻融、干燥收缩率及浸水线性变形率小,不易空鼓、开裂。(材料性能指标见表1)。此保温材料在湖南地区既有建筑外墙节能改造中应用较早,但随着国家对建筑节能的不断重视,节能政策不断更新,湖南地区的节能要求由过去的50%提高到65%,这一趋势使得胶粉聚苯颗粒很难在合理的厚度下达到保温要求。尽管如此,胶粉聚苯颗粒仍能作为其它保温系统的辅助材料在保温隔热中发挥其作用,比如作为找平层材料起到双重保温的作用。

3.2泡沫塑料板

泡沫塑料是以合成树脂为原料,加入发泡剂,通过热分解放出大量气体,形成内部有无数气孔的塑料制品,是一种多孔状的轻质、保温、隔热、吸声、防震材料。泡沫塑料常以所用的合成树脂命名,如聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等。

聚氨酯泡沫塑料(PU)按其软硬程度分类可分为软质型和硬质型,用于建筑保温的多为硬质型。

聚苯乙烯泡沫塑料板是以聚苯乙烯树脂为基料,加入发泡剂等辅助材料,经加热发泡、熟化、成型、烘干、切割而成的轻质板材。按是否掺入阻燃材剂,分为阻燃型和普通型两种。按采用的成型工艺不同,分为模塑板(EPS)和挤塑板(XPS)两种。

通过对聚氨酯泡沫塑料(PU)、聚苯乙烯泡沫塑料板模塑板(EPS)、挤塑板(XPS)三种节能保温材料的基本性能指标列表对比(见表2)来看,PU板不论是在保温还是耐温方面是都有较好的优势,其次为XPS板。XPS板粘结强度是三者中强度是最高的。虽然EPS板在这三种保温材料中各项基本性能的比较中相对较弱,但其市场价格相对更低,其性价比相对有一定的优势。

聚氨酯泡沫塑料(PU)、聚苯乙烯泡沫塑料板模塑板(EPS)、挤塑板(XPS)三种节能保温材料因材料性能的差异而各有其优缺点,适用于湖南地区不同节能改造要求的既有建筑外墙(见表3)。

3.3岩棉

岩棉是以精选的天然玄武岩或辉绿岩等为主要原料,经过高温融化,高速离心法或者喷吹法等工序制成的棉丝状无机纤维。岩棉经过一定工序加工制成的岩棉板以其良好的绝热、吸声性能和良好的化学稳定性、耐热性和不燃性,广泛的运用于既有建筑的外墙节能改造。(其材料性能指标见表4)

与常用的有机类保温材料相比,岩棉最大的优势在于其是无机不燃材料,其在欧洲地区得到了普遍的运用,作为主体保温材料应用于外墙保温系统及运用于膨胀聚苯板外墙保温系统的门窗洞口的防火隔离带。在湖南地区既有建筑外墙节能改造中也渐渐被重视,逐渐成为主要的选择材料。

4 湖南地区既有建筑外墙节能构造技术及应用效果比较研究

目前,湖南地区既有建筑外墙节能改造的实施方法有多种,较为常用的做法有以下几种:氟碳漆面保温隔热复合装饰系统、聚苯板薄抹灰保温系统、干挂石材(铝塑板)幕墙装饰系统。每种实施方法都有具体的构造技术要求、应用前景和方向。

4.1氟碳漆面保温隔热复合装饰系统

氟碳漆面保温隔热复合装饰系统是以PU发泡板为核心保温层,内加增强防腐铝合金铂,外以氟碳无机树脂板为装饰面层,经特殊的复合工艺成型后,使装饰板“三位一体”,形成夹芯结构。此系统集保温、防水和装饰功能为一体,具有轻质、高强、保温隔热、装饰美观等特性,其整体安全性能较高,防火等级可达到B1级,满足高层建筑防火设计要求,大小分割可根据建筑物整体造型进行,最大可达到1200×1200mm。此系统在节能改造施工时无需搭龙骨,采用粘扣结合的干作业施工,施工简单,安装方便,施工周期短,工程造价适中。

4.2聚苯板薄抹灰保温系统

聚苯板薄抹灰保温系统的基本构造分为无锚栓和辅锚栓两种:无锚栓结构主要由基层墙体,粘结层,保温层,薄抹灰保护层、饰面层组成。辅锚栓结构主要在保温层与薄抹灰保护层之间安装锚栓连接件,以在粘结层胶粘剂固化前起临时稳定作用,但锚栓同时会不利于保温层与薄抹灰层的连接,会带来新的热工影响。聚苯板薄抹灰保温系统保温效果可靠,施工较简单易行,工程造价较低。

4.3干挂石材(铝塑板)幕墙装饰系统

干挂石材(铝塑板)幕墙装饰系统是在外墙结构层的外侧及干挂石材铝塑板)幕墙之间设置保温层、找平层、抗裂防火保护层等。其保温层可为PU发泡板、岩棉板,找平层可采用胶粉聚苯颗粒砂浆,起到保温找平的双重作用。干挂石材(铝塑板)幕墙装饰系统保温隔热性能好,保温隔热,装饰豪华、庄重,但安装施工复杂。

现对这3种较为常用的节能改造实施方法进行简要的对比分析(表5)。

5 结论

通过对湖南地区常用的既有建筑外墙改造系统的节能性、装饰性、经济性、耐久性等多方面的比较研究,结合对各种保温材料自身的性能特点分析,不难发现节能保温、防水、防裂、防火效果好的节能改造做法往往价格较高,性价比适中的做法的节能改造效果又欠佳,兼顾保温隔热节能及防火、经济三者成为既有建筑节能改造的难题和关键。传统单一的节能改造技术无法使三者和谐并存,对多元的综合的节能改造技术的探索将是湖南地区既有建筑外墙节能改造的新出路。现将分析研究作结,改造建议如下,望能为进一步完善湖南地区既有建筑外墙节能改造产品体系及相关技术以实施大规模节能改造提供一定的理论研究支持。

5.1外墙节能改造以外墙外侧节能改造为首选;

5.2单一的节能保温材料和体系不能够很好地满足湖南地区既有建筑节能改造65%的节能要求,应加强各材料的配合使用和保温改造技术的综合利用,例如:以性价比适中的聚苯板为保温层材料,胶粉保温颗粒砂浆结合强胶结剂替代传统的砂浆找平层,以不燃矿棉岩棉板作为外墙防火隔离带起到多层防火保温的作用;

5.3既有建筑外墙节能改造方案应重视湖南地区的气候特点,例如:重视外墙改造时的抗裂处理,以应对湖南地区温差应力,外墙改造饰面考虑湖南夏季太阳的强辐射,尽可能使用反射隔热材料;

5.4应进一步研究开发适应湖南地区气候特点的性价比最大化的新型节能材料;

5.5考虑保温系统的使用寿命与既有建筑的剩余使用年限匹配程度,使外墙节能改造材料充分利用,或是既有建筑拆除时能对外墙节能改造材料回收再利用,做到全方面的节能。

参考文献:

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