建筑外保温复合外墙节能设计探讨

建筑外保温复合外墙节能设计探讨

北京中天元工程设计有限责任公司北京100142

摘要:当前,我国经济在高速发展,同时也面临着严峻的能源问题,建筑耗能尤为突出,墙体是建筑物的重要组成部分。它的作用是承重、围护或分隔空间。墙体构造取决于选用的结构形式以及它所处的位置。近年来,随着墙体材料改革,人们正在寻求一种可以替代传统黏土砖的材料,既能改善建筑室内热环境,降低建筑造价,又起到节能、环保、利废的效果。本文就对复合外墙的外保温结构设计特点及要点进行了探讨。

关键词:建筑外保温;复合外墙;节能设计

1、前言

《节能标准》为确保实现住宅节能75%%的目标,不仅提高了对围护结构的保温要求,而且还考虑了抗震性,圈梁等周边热桥部位对外传热的影响,并要求外墙的平均传热系数符合国家规范要求。鉴于这种情况,发展高效保温节能的复合墙体是墙体节能的根本出路。本文就复合外墙的外保温结构设计进行探讨。

2、外保温复合外墙的技术特点

1)外保温可以避免产生热桥。过去,外墙既要承重又要起保温作用,外墙厚度必然较厚。采用高效保温材料后,墙厚得以减薄。但如果采用内保温,主墙体越薄,保温层越厚,热桥的问题就越趋于严重。在寒冷的冬天,热桥不仅会造成额外的热损失,还可能使外墙内表面潮湿、结露,甚至发霉和淌水,而外保温则可以不存在这种问题。由于外保温避免了热桥,在采用同样厚度的保温材料条件下,外保温要比内保温的热损失减少约1/5,从而节约了热能。

2)外保温作法中由于位于内侧的实体墙体蓄热性能好,热容量大,室内能蓄存更多的热量,使诸如太阳能辐射或间接采暖造成的室内温度变化减缓,室温较稳定,生活较为舒适;同时也使太阳辐射得热、人体散热、家用电器及炊事散热等因素产生的“自由热”得到较好的利用,有利于节能。

3)室内居民实际感受到的温度,既有室内温度又有围护结构内表面的影响。这就证明,通过外保温提高外墙内表面温度即使室内的空气温度有所降低,也能得到舒适的热环境,由此可见,在加强外保温,保持室内热环境质量的前提下,适当降低室温,可以减少采暖负荷,节约能源。

4)由于采用外保温的结果,内部的砖墙或混凝土墙受到保护.室外气候不断变化引起墙体内部较大的温度变化发生在外保温层内,使内部的主体墙冬季温度提高,湿度降低,温度变化较为平缓,热应力减少,因而主体墙产生裂缝、变形、破损的危险大为减轻,寿命得以大大延长。

5)采用内保温的墙面上难以吊挂物件,甚至安设窗帘盒、散热器都相当困难。在旧宅改造时,从内侧保温存在使住户增加搬动家具、施工扰民、甚至临时搬迁等诸多麻烦,产生不必要的纠纷,还会因此减少使用面积,外保温则可以避免这些问题发生。当外墙必须进行装修或抗震加固时,加做外保温是最经济、最有利的时机。

6)外保温有利于加快施工进度,室内装修不致破坏保温层。如果采用内保温,房屋内装修,安装暧气等作业,必须等待保温作好后才能进行。但采用外保温,则可以与室内工程平行作业。

7)外保温可以使建筑更为美观,只要做好建筑立面设计,建筑外貌会十分出色。特别在旧房改造时,外保温能使房屋面貌大为改观。

8)外保温适用范围十分广泛。既适用于采暖建筑,又适用于空调建筑;既适用于民用建筑,又适用于工业建筑;既可用于新建建筑,又可用于既有建筑;既能在低层、多层建筑中应用,又能在中高层和高层建筑中应用。

9)外保温的综合经济效益很高。虽然外保温工程每平方米造价比内保温相对要高一些,但只要技术选择适当,特别是由于外保温比内保温增加了使用面积近2%。加上有利于节约能源,改善热环境等一系列好处,综合效益是十分显著的。

3、外保温复合外墙的构造设计

不同外保温体系,其材料、构造和施工工艺各有一定的差别,图1与图2为两种有代表性的构造做法。外墙外保温体系大体由如下部分组成:

1)保温层。保温层主要采用导热系数小的高效轻质保温材料,其导热系数一般小于0.05w/(m.k)。根据设计计算,保温层具有一定厚度,以满足节能标准对该地区墙体的保温要求。此外,保温材料的吸湿率要低,而黏结性能要好;为了使所用的黏结剂及其表面的应力尽可能减少,对于保温材料,一方面要用收缩率小的材料。另一方面,尺寸变动时产生的应力要小。为此,可采用的保温材料有:膨胀型聚苯乙烯(EPS)板、挤塑型聚苯乙烯(XPS)板、岩棉板、玻璃棉毡以及超轻保温浆料等。其中以阻燃膨胀型聚苯乙烯板应用得较为普遍。

2)保温板的固定。不同的外保温体系,采用的固定保温板的方法各有不同。有的系将保温板黏结或钉固在基底上,有的为两者结合,以黏结为主,或以钉固为主。为保证保温板在黏结剂固化期间的稳定性,有的体系用机械方法做临时固定,一般用塑料钉钉固。使保温层永久固定在基底上的机械件,一般采用膨胀螺栓或预埋筋之类的锚固件,国外往往用不锈蚀而耐久的材料,由不锈钢、尼龙或聚丙烯等制成,国内常用的钢制膨胀螺栓,应做好防锈处理。

对于用膨胀聚苯乙烯板作现浇钢筋混凝土墙体的外保温层,还可以用将保温板安设胶粘剂在在模板内,通过浇灌混凝土加以固定的方法。即在绑扎墙体钢筋后,将侧面交叉分布有斜插钢丝的聚苯乙烯板,依次安置在钢筋层外侧,平整排列并绑扎牢固;在安装模板、浇灌混凝土后,此聚苯乙烯保温层即固定在钢筋混凝土墙面上。超轻保温浆料可直接涂抹在外墙外表面上。

3)面层。保温板的表面层具有防护和装饰作用,其做法各不相同,薄面层的一般为聚合物水泥胶浆抹面,厚面层则仍采用普通水泥砂浆抹面。有的则用在龙骨上吊挂板材或瓷砖覆面。薄型抹灰面层为在保温层的所有外表面上涂抹聚合物水泥胶浆。直接涂覆于保温层上的为底涂层,厚度较薄(一般为4~7mm),内部加有加强材料。加强材料一般为玻璃纤维网格布,有的则为纤维或钢丝网,包含在抹灰层内部,与抹灰层结合为一体,它的作用是改善抹灰层的机械强度,保证其连续性,分散面层的收缩应力与温度应力,防止面层出现裂纹。

不同外保温体系,面层厚度有一定差别,要求面层厚度必须适当。薄型的一般在10mm以内。厚型的抹面层,则为在保温层的外表面上涂抹水泥砂浆,厚度为25~30mm。此种做法一般用于钢丝网架聚苯板保温层上(也可用于岩棉保温层上),其加强网为孔50mm×50mm,用Φ2钢丝焊接的网片,并通过交叉斜插入聚苯板内的钢丝固定。为便于在抹灰层表面上进行装修施工,加强相互之间的黏结,有时还要在抹灰面上喷涂界面剂,形成极薄的涂层,上面再做装修层。外表面喷涂耐候性、防水性和弹性良好的涂料,也能对面层和保温层起到保护作用。有的工程采用硬质塑料、纤维增强水泥、纤维增强硅酸盐等板材作为覆面材料,用挂钩、插销或螺钉等固定在外墙龙骨上。龙骨可用金属型材制成,锚固在墙体外侧。我国不少低层或多层建筑,用砖或混凝土砌块作外侧面层,用石膏板作内侧面层,中间夹以高效保温材料。

4)零配件与辅助材料。在外墙外保温体系中,在接缝处、边角部,还要使用一些零配件与辅助材料,如墙角、端头、角部使用的边角配件和螺栓、销钉等,以及密封膏如丁基橡胶、硅膏等;根据各个体系的不同做法选用。

4、结语

通过对复合外墙进行外保温设计,一方面使墙体的保温隔热性能有很大提高,同时具有耐久、防火性能好、施工方便等优点,使建筑结构达到良好的节能效果。

参考文献

[1]李典奇.新型建筑节能材料—无机保温砂浆初探.中国科技博览,2011(18):9-10.

[2]黄茂松,贾润萍.我国建筑外保温材料何去何从?聚氨酯,2011(9):52-57.

[3]王世富.有机和无机保温材料的选择与应用之我见.城市建设理论研究(电子版),2011(34).

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