李穎 黃艷芳

（廣東省建筑材料研究院有限公司）

0 引言

人類的生存、發(fā)展以及社會的進(jìn)步都離不開對能源的開發(fā)利用，但隨著能耗的增加，可供人類開發(fā)的能源日漸匱乏，因此，發(fā)展可再生新能源或者減少現(xiàn)階段生活中的能耗對于緩解能源匱乏具有重要意義。建筑行業(yè)作為我國國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，但也是高能耗產(chǎn)業(yè)，資料顯示我國建筑能耗占總能耗的27.6%[1]。在建筑的全壽命周期中，建筑能耗主要包括施工建設(shè)期的能耗以及建筑在使用期的能耗，前者只存在建設(shè)階段而后者則伴隨建筑終身，空調(diào)的制冷與供暖、電梯、家用電器等都是后者的組成部分。

我國很多地區(qū)都是夏熱冬冷氣候，夏季需要空調(diào)制冷而冬季需要空調(diào)或暖氣供暖，這大大增加了建筑的能耗，因此，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)具備良好的保溫隔熱性能以減少室內(nèi)與室外的熱量傳遞從而降低建筑能耗。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱材料可分為有機(jī)類、無機(jī)類和復(fù)合類，有機(jī)類包括聚苯乙烯泡沫板(EPS)、聚氨酯材料(PU)、擠塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)等，此類材料具有低導(dǎo)熱系數(shù)、高強(qiáng)、防水、防滲、防火性差等特點(diǎn)；無機(jī)類包括玻化微珠、膨脹珍珠巖、泡沫混凝土、巖棉等，此類材料防火性好、阻燃性強(qiáng)、抗老化性能強(qiáng)、與建筑同壽命、施工工藝簡單等特點(diǎn)；復(fù)合類包括復(fù)合型硅酸鹽保溫隔熱材料、中空陶瓷-乳液復(fù)合型保溫隔熱材料、泡沫塑料-硅酸鹽復(fù)合保溫隔熱材料等，此類材料具有保溫隔熱性能好、抗火阻燃性好、施工難度小、抗老化、原材料來源廣等特點(diǎn)[2]。

通過閱讀相關(guān)文獻(xiàn)資料，本文介紹了?；⒅榈睦砘阅堋⒉；⒅楸夭牧闲阅苡绊懸蛩?，進(jìn)行了?；⒅楸夭牧显诮ㄖ镏械淖饔梅治鲆约靶?yīng)分析，以期為工程人員對于?；⒅楸夭牧显诮ㄖ袠I(yè)中的使用提供參考。

1 ?；⒅楸夭牧?/h2>

1.1 ?；⒅榈奶攸c(diǎn)

?；⒅閷儆跓o機(jī)玻璃質(zhì)礦物材料，經(jīng)過多級碳化硅電熱管式加工而成的一種不規(guī)則球狀顆粒，顆粒表面?；忾]且具有一定的強(qiáng)度，而顆粒內(nèi)部為多孔空腔結(jié)構(gòu)，因此，?；⒅榫哂袃?yōu)異的絕熱、防火、抗老化等性能，將其作為輕質(zhì)骨料添加在砂漿中可提高砂漿的工作性能、減少砂漿的收縮率。表1 為相關(guān)規(guī)范中關(guān)于?；⒅榈男阅苤笜?biāo)。

表1 ?；⒅轭w粒性能指標(biāo)

1.2 玻化微珠保溫砂漿設(shè)計(jì)

由于?；⒅榫哂匈|(zhì)輕、多孔、導(dǎo)熱系數(shù)低、防火性好、無污染等特點(diǎn)，將其作為細(xì)骨料制備的保溫砂漿是一種無機(jī)保溫隔熱制品，可用于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中。?；⒅楸厣皾{是由水泥、?；⒅椤⑼饧觿?、水等多種原材料攪拌而成的一種復(fù)雜混合材料，其性能會受到多種原材料的影響，表2 展示了通過設(shè)計(jì)不同的配合比來分析原材料對玻化微珠砂漿性能的影響，表中結(jié)果顯示水泥用量和玻化微珠摻量為保溫砂漿性能的主要影響因素。

表2 摻入?；⒅閷ι皾{性能的影響

2 ?；⒅楸厣皾{對建筑保溫隔熱性能的影響

2.1 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中保溫隔熱技術(shù)

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱技術(shù)可分為外墻內(nèi)保溫、外墻外保溫、內(nèi)外墻混合保溫和整體式保溫[5,9]。

外墻內(nèi)保溫是將保溫材料設(shè)置在外墻的內(nèi)部，此方法對外墻的垂直度要求不高，因此施工簡單、快速，能夠保證施工進(jìn)度。但是，采用外墻內(nèi)保溫技術(shù)容易發(fā)生“熱橋”現(xiàn)象和結(jié)露現(xiàn)象，前者會增加建筑物的能耗而后者會導(dǎo)致墻體發(fā)霉、開裂，保溫層發(fā)生裂縫，亦會增加建筑物的能耗。

外墻外保溫是將保溫材料設(shè)置在墻體的外側(cè)，此方法是目前建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)的主流形式，適用范圍廣且能夠保護(hù)主體結(jié)構(gòu)、減少墻面裂縫，便于舊建筑進(jìn)行節(jié)能改造，同時有助于提高建筑外墻的防水性能和氣密性，而且基本上消除了“冷熱橋”現(xiàn)象。

內(nèi)外墻混合保溫是在外墻外保溫施工方便地方采用外保溫技術(shù)而在施工不方便的地方采用內(nèi)保溫技術(shù)，此方法同樣具有施工快捷，能夠保證施工進(jìn)度，而且還可以有效減少“冷熱橋”現(xiàn)象。但是，墻體采用外保溫做法與內(nèi)保溫做法時所受到的溫度應(yīng)力不同，在建筑外墻的局部區(qū)域采用外保溫、內(nèi)保溫的混合做法時，容易使該區(qū)域部分地方產(chǎn)生不同的變形速度與變形尺寸，長此下去將導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，不僅增加了建筑能耗，甚至影響建筑的安全性。

整體式保溫是指建筑物的六面均采用保溫材料，兼具外保溫與內(nèi)保溫的優(yōu)點(diǎn)，能夠保護(hù)建筑主體結(jié)構(gòu)避免發(fā)生大的溫度變化，延長建筑壽命，同時還有助于改善建筑物夏熱冬冷的室內(nèi)環(huán)境。傳統(tǒng)建筑供暖形式是將建筑物看成一個整體，沒有顧及樓板、內(nèi)墻的保溫隔熱，因此相鄰房屋之間的溫差會影響建筑能耗，而整體式保溫是讓每棟建筑物內(nèi)每一戶能夠進(jìn)行單獨(dú)保溫隔熱，甚至于每一個房間都能夠進(jìn)行單獨(dú)保溫隔熱，使得寒冷地區(qū)的建筑能夠用最低的熱量讓室內(nèi)溫度達(dá)到目標(biāo)溫度，極大地降低了建筑全壽命周期中的能耗[9]。

2.2 ?；⒅楸厣皾{對建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能的作用分析

為研究?；⒅楸厣皾{在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的構(gòu)造形式對建筑保溫隔熱性能的影響，劉泳[10]等對兩個相同戶型的單元A、B 分別采用外保溫和整體式保溫隔熱措施，具體構(gòu)造形式如表3 所示，由表中結(jié)果可知單元B 的外墻構(gòu)造中設(shè)有兩層玻化微珠保溫砂漿層，整體構(gòu)造類似于“三明治”形狀，而單元A 僅設(shè)有一層，同時單元B 的樓底面構(gòu)造中設(shè)有?；⒅楸厣皾{層，而單元A 中并未設(shè)置。利用有限元軟件對單元A、B 的外墻和樓地面進(jìn)行穩(wěn)態(tài)傳熱分析，溫度路徑圖如圖1～圖4 所示，圖中結(jié)果顯示單元A 的外墻和樓地面的溫度路徑圖主要由線段Ⅰ、Ⅱ組成，而單元B 則由線段Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ組成。結(jié)合表3 及圖1-4 分析可知圖1 中線段Ⅰ、Ⅱ分別表示40mm 厚?；⒅楸厣皾{和200mm 厚鋼筋混凝土墻的溫升曲線，圖2 中線段Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分別表示40mm 厚?；⒅楸厣皾{、200mm 厚鋼筋混凝土墻和20mm 厚?；⒅楸厣皾{的溫升曲線，圖3 中線段Ⅰ、Ⅱ分別表示100mm 厚鋼筋混凝土樓面板和50mm 厚水泥砂漿的溫升曲線，圖4 中線段Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分別表示100mm 厚鋼筋混凝土樓面板、30mm 厚?；⒅楸厣皾{和20mm 厚水泥砂漿的溫升曲線，對比上述溫升曲線可發(fā)現(xiàn)采用整體式保溫措施能夠有效降低鋼筋混凝土墻或鋼筋混凝土樓面板的溫度波動，有利于保護(hù)建筑的主體結(jié)構(gòu)；另一方面，在墻體構(gòu)造中設(shè)有兩層玻化微珠保溫砂漿層以及在樓地面構(gòu)造中設(shè)有?；⒅楸厣皾{層能夠有效減少建筑物內(nèi)部與周圍環(huán)境進(jìn)行熱量傳遞，使得建筑物具有更加良好的保溫隔熱效果。

表3 外墻和樓地面的構(gòu)造形式[10]

郭艷佳[11]采用相同的研究方法也得出相類似的結(jié)論，而岳俊峰[12]等通過試驗(yàn)對比了?；⒅檎w式保溫隔熱措施與傳統(tǒng)保溫建筑的保溫隔熱措施，結(jié)果表明采用?；⒅檎w式保溫隔熱能夠更有效地減少建筑物內(nèi)部溫度、濕度的損失，使得建筑物具有更加良好的保溫隔熱性能，減少了建筑能耗。

3 ?；⒅楸夭牧系男б娣治?/h2>

?；⒅楸厣皾{作為單組分保溫材料，具有質(zhì)量穩(wěn)定可靠、施工方便、施工周期短等特點(diǎn)，能夠極大地節(jié)約建筑中保溫系統(tǒng)的建造成本，另一方面，?；⒅楸厣皾{具有抗老化、抗開裂、耐候性等良好性能，可延長使用壽命以及減少后期的維護(hù)費(fèi)用[13]。安培霞[14]以山西太原某小區(qū)多層住宅樓為例，對?；⒅楸叵到y(tǒng)在建筑全壽命周期中的效益進(jìn)行了評估，結(jié)果顯示采用?；⒅楸叵到y(tǒng)每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約58.775 噸，相當(dāng)于減少排放二氧化硫940㎏、碳?xì)浠衔?35㎏、煙塵11755㎏、二氧化碳156.34 噸，顯示出良好的環(huán)境效益、社會效益。趙林[15]以山西晉城某示范工程為例，研究發(fā)現(xiàn)在滿足建筑保溫隔熱性能的前提下，采用?；⒅楸鼗炷敛牧峡墒菇ㄖ锩科椒降脑靸r(jià)減少92.5 元；張澤平[16]將幾種不同保溫系統(tǒng)的平方米造價(jià)、使用壽命以及每年分?jǐn)偟某杀具M(jìn)行了對比，如表4 所示，結(jié)果顯示?；⒅楸夭牧媳叵到y(tǒng)的成本相對較低，表現(xiàn)出較好的經(jīng)濟(jì)效益。

表4 不同保溫系統(tǒng)的成本[16]

4 小結(jié)

?；⒅榫哂匈|(zhì)輕、多孔、低導(dǎo)熱系數(shù)等特點(diǎn)，是一種性能優(yōu)良的無機(jī)保溫材料，將其作為原材料制備成保溫材料有利于提升建筑物的保溫隔熱性能。整體式保溫隔熱方式有助于保護(hù)結(jié)構(gòu)主體免受溫度變化的影響，減少溫度應(yīng)力帶來的損傷，延長了建筑物的使用壽命；另一方面，整體式保溫隔熱形式能夠減少室內(nèi)與室外的熱量傳遞，也能夠減少建筑物內(nèi)溫度、濕度的損失，降低了能耗。?；⒅楸叵到y(tǒng)能夠大幅減少標(biāo)準(zhǔn)煤的需求量，同時也能夠降低建筑物的造價(jià)，展現(xiàn)出良好的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益。