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上一层 瑞恒节能概论 常识 应用和发展 节能技术综览

 

瑞恒健康住宅 建筑节能常识 建筑高科技 我国节能现状 成功经验借鉴 建筑物功能 节能措施举例 节能法规 生态写字楼 数码时代建筑

建筑物为什么要做外保温

大自然的保温

在我们这个星球上,动物和植物是最能适应寒冷地带的环境条件的。

它们有一个不透水的外表层(树是树皮,企鹅是它那像浸过油似的羽毛)。

在外表层下面有一层很轻的保温层(树是像软木塞子一样的内皮,北极熊是它的毛发,企鹅是它的羽毛)。

生物的外表层是一个能为自身提供保温的复杂的复合体系。生物的身体热量来自于食物。外保温层的任务是把身体的内部温度始终保持在最佳状态,而尽量减少能量损失(即散热)。人类身不由自地被大自然置于并不适合于生存的地球的寒冷地带,但是可以用聪明的才智来弥补自然条件的不足,例如:穿一件呼吸自如(透气)的防风外衣作为不透水的外表层,或者穿一件保温的鸭绒夹克来御寒。

建筑物的保温

人类最初的住宅是一些原始的洞穴,只是用岩石、泥块来做一些必要的保温,后来人类开始使用木头、砖、和混凝土来建造房屋。外保温体系是人类改善居住条件的又一个伟大进步。

节能与环保

长期以来,人们认为像木柴、燃煤、天然气和石油这些天然能源是取之不尽的。直至1973年第一次能源危机以前,人们对建筑需要保温外套这一概念还是相当模糊的。

外墙外保温体系的发展自60年代开始,那时保温”“节能”“环保对人们还是陌生的词汇。随着能源不断开采和利用,新的经济源泉尚未发现,能源必将越来越贵。这时人们认识到:节能是必须的。当人们意识到冬天取暖/夏天降温成本占了居室整个能源成本的80%时,理所当然地想要节省它。

同时,冬天取暖/夏天降温所造成的废气CO2,在空气中不断增多,所造成的温室效应会使气候发生变化甚至恶化。在欧洲约有30%能源用来取暖,如果给建筑物穿上保温外套能源将被大量节省——尤其对于老房改造。

国家政策:节能

中国法律对新建筑规定了保温节能措施。1986年中国实施第一个建筑节能标准:《民用建筑节能设计标准》(JGJ26-85

199671日起,中国又实施在原有基础上在节能50%的新的《民用建筑节能设计保准(采暖居住建筑部分)》,(JGJ26-95),对采暖居住建筑的能耗、建筑热工设计等作出了新的规定。中国第一个节能法规《中华人民共和国节约能源法》也于199811日颁布实施,节能成为中国的基本国策。

保护外墙面

外墙面作为建筑物的外表层,须经受一切外界气候的影响,如热、冷、冰冻、雪、雹、雨和风等。雨水、气温变化、环境污染交替地、持续不断地作用于外墙面,使外墙面产生裂缝,产生霉菌。建筑物受到损坏,居住者的身体受到影响,取暖和降温成本也大幅提高。相对于昂贵的建筑物维修费用,外墙外保温体系的价值远远高于其自身成本。它把建筑物外表包裹保护起来,在满足建筑物的保温性能的同时,大大延长了建筑物的寿命。外墙外保温体系是新建筑物最好的外墙防护体系,也是老建筑物最好的维修体系。

装饰

除此以外,外墙外保温体系饰面层丰富的色彩和纹理外装饰构件,为建筑物立面创造不同有个性的美学效果(涂料、瓷砖、石及其有效组合),对老房建筑尤其具有特殊的意义。

墙体与保温材料

一个好的外墙需要满足六个要求。即它必须有承载力、热存储性、隔音、防火、防潮性和保温性。

没有一种材料能够很好地同时具备这六种性能。但如果在一个墙体内组合不同的建筑材料,则可显著地改善这些性能:重质墙体材料如混凝土,厚度为15cm时已经具备了前五种性能,复合轻质的保温材料即可满足第六种性能。

墙体材料

传统的墙体材料是粘土烧结砖——所谓的秦砖汉瓦,是一种沿用了几千年的墙体材料。最近几十年来为保护耕地、节约能源,开发出许多新型墙体材料,如空心粘土砖、混凝土空心砌块、粉煤灰或硅酸盐砌块、加气混凝土砌块及新型轻质墙体板材,在一些省市,实心粘土砖的使用已受到限制,但到目前为止,在某些省市,实心粘土砖仍是使用最多的墙体材料。

保温材料

保温材料一般是指导热系数λ≤0.2的材料。

所谓导热系数λ指材料传导热量的一种能力,即1m厚的材料在其两侧表面的温差为1k时,每1小时在1㎡面积内通过了多少瓦特的热量。

λ值越大,材料保温能力越差。静止的空气是导热系数最小的一种材料,只有0.017w/m·k,故保温材料都是一种多孔的轻质材料(聚苯乙烯泡沫板的空气含量为97%以上),即材料容重越小,导热系数越小(EPS)。

材料的导热系数与温度和湿度有关。水的导热系数是空气的20倍,而冰的导热系数是空气的80倍,保温材料只有在干燥的状态下才能发挥其保温作用,或者所选用的保温材料必须尽量地不吸水。

导热系数

常见材料的导热系数

材料

混泥土

实心粘土砖

空心粘土砖

EPS

XPS

岩棉板

钢材

容重(kg/m2

2400

1800

1400

18-22

25-22

100-200

7800

导热系数(w/km

2.10

0.81

0.58

0.04

0.03

0.04

58.2

建筑物理

通过计算墙体或者整个建筑物的k值,可以计算(验算)墙体或者整个建筑物的热量损失;或者分析出来采取一定节能措施后的经济效果,还可以计算出外保温体系中保温板所需的厚度

k值(传热系数)

k值是由于温度的差异而使热流从建筑构件热的一侧向冷的一侧迁移的一个度量值。即在建筑物构件两侧的空气温差为1℃时,每1小时在1㎡面积的建筑物构件内通过了多少瓦特的热量。k值越小,热损失越小。

传热阻(R

k值的倒数。即R=1/K,热阻越大,热损失越小。由多层面不同建筑材料所组成的建筑构件的K值可由以下公式计算:

对外墙来讲,一般1/ai=0.11[m2k/w]1/aa=0.04[m2k/w]

中国《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-95)对不同地区采暖居住建筑各部分维护结构的k值规定有限值。例如北京、天津、大连等地区的外墙k值规定为≯0.90;沈阳为≯0.68;哈尔滨为≯0.52…(在一些发达国家如德国,规定外墙k值为≯0.30)。

热桥

热桥是指在围护结构内由于包含了导热能力较高的金属、混凝土等部位,而在此处的热量流失高于相邻的部位。这些部位形成传热的桥梁,因此称热桥。借助于红外线技术可以很容易地看到,这些部位有发亮的红色信号,表示有特别多的热量在流向室外。

外墙平均传热系数km

包括外墙主体部位和周边混凝土圈梁、抗震柱等热桥部位在内,按面积加权平均求得的传热系数称为外墙的平均传热系数。上述节能标准中的k值限值其实应该是指km值。

水蒸汽渗透防潮

空气中总是包含着以看不见的水蒸汽的状态而存在的水。水蒸汽的量与温度和压力有关,它随着温度的升高而增多。

随着空气中的水蒸汽增多或温度降低,水蒸汽就冷凝成水。这个现象称为结露。

空气温度与空气中最大水蒸汽含量的关系

空气中现有的水蒸汽含量与饱和水蒸汽含量的比值(或者水蒸气分压力与水蒸汽饱和压力的比值)称为空气的相对湿度(相对于某一温度而言)。

建筑物内部的温、湿度一般与室外不同。由于建筑构件两侧的水蒸汽压力不同,最终会达到平衡。水蒸汽从水蒸汽压力较高的一侧向水蒸汽压力较小的一侧迁移,大多时候也就是说从热的一侧向冷的一侧迁移。这个过程称为水蒸汽的渗透。除了玻璃、金属等,水蒸汽几乎可以通过任何材料。

水蒸汽渗透时遇到的阻力用μ来表示,它与材料有关。μ是一当量值,即假如1m厚的静止的空气的水蒸汽渗透阻力为1,材料的水蒸汽渗透阻力是空气对于水蒸汽渗透阻力的多少倍。

一些材料的水蒸汽渗透阻力为:

静止的空气

1

乳液涂料

500~1000

聚苯板

20~50

合成树脂抹灰胶

20~100

彩色饰面砂浆

15~20

颗粒状涂料

20~100

硅树脂涂料

20~100

混凝土

70

石灰水泥砂浆

15~35

空心砖

5

材料的水蒸汽渗透阻力μ与该材料层的厚度s的乘积称为该材料水蒸汽渗透当量(相当于空气层厚度sdm)。

单用μsd还不能表达围护墙体对水蒸汽渗透或结霜的能力,重要的是墙体各建筑材料层的排列次序。一般应将水蒸汽渗透阻力较大的密实材料布置在热的一侧。而将水蒸汽渗透阻力较小的材料布置在冷的一侧。

验算墙体内部是否因水蒸汽渗透而结露的有效方法是GIaSer法。

表面冷凝

当空气的相对湿度不变时,未饱和的空气由于温度下降而达到饱和,导致结露的临界温度称为空气的露点温度。如果墙体表面温度低于附近空气的露点温度,即当热的湿空气遇到冷的墙表面,就会在墙表面上产生冷凝。这种情况多发生在墙体保温条件不够,或室内湿度过高的情况下。经常有冷凝水的墙体部位会产生霉菌,影响人体健康,建筑物内装修也会遭到破坏。

空气的露点温度可以通过空气湿度与空气中最大水蒸汽含量管系图计算得出。例如23℃60%相对湿度的空气的露点温度14.8℃。为防止冷凝,应控制墙体内表面湿度比空气露点温度高2-3℃

国际工业标准DIN4108要求采取适当措施避免建筑构件表面产生冷凝结露。

热桥处由于热量流失较多,因此该处墙体内表面温度较低,容易产生结露。

热存储性

蓄热系数(S值)

材料的热存储性的表征值是材料的蓄热系数(S值),它是指材料的一侧在受到周期性热作用下,通过表面的热流波幅与表面温度波幅的比值。其值越大,材料的热稳定性越好。

热情性指标(D值)

D值是表征围护结构对温度波衰减快慢程度的一个无量纲性指标,对多层材料来讲,D=∑RS

R-各材料层的热阻,S-相应材料层的蓄热系数

热惰性指标是影响热稳定性的主要因素。墙体的D值越大,其热稳定性越好,因而房间的热稳定性也越好。

热存储性(热稳定性)对保温、隔热来说均有特别的意义。

  • 保温

  • 越是轻的材料热存储性越小,例如保温材料与一些轻质的墙体材料;越是重的材料热存储性越大,如砖、石、混凝土等承重墙体材料。由于在房子加热过程中热流总是从热的一侧向冷的一侧迁移,热存储性大的墙体在此迁移过程中从室内热源和空气中存储了一部分热,然后在停止加热时把这部分热返还给室内。

    如果墙体的外表有一个好的保温,也就是说,如果建筑物做了外保温,热存储性的意义就更大。它的结果就是:提高了房间的墙体内表面温度,从而形成热辐射表面,对人体皮肤形成热辐射,使人体感觉温暖,提高了人的居住舒适度(避免穿堂风以及墙表面结露)

    穿堂风——人们在室内感觉是否舒适,与室内空气温度与内墙表面温度有关。当较低的墙体内表面温度与较高的室内热空气要达到平衡时就产生交换。由于房间空气在墙面上迅速冷却而向下运动,这样就产生持续不断的空气流,即所谓的穿堂风

  • 隔热

  • 热稳定性对建筑物的隔热更起着决定性的作用。

    夏天,在24小时一周期的太阳辐射下,重质的材料其热稳定性好,内表面温度不易受太阳辐射和室外温度波动的影响,故隔热性较好。轻质材料则相反。保温材料由于质轻,隔热性不是太好。如建筑物需要同时考虑保温、隔热性能的话,最佳的墙体结构设计是以重质的墙体材料附加一层很轻的保温层。

    防火

    国际工业标准DIN4102关于建筑材料保温板防火等级的分类为:

    A 不燃 B1 阻燃 B2 可燃

    用于外墙保温体系的材料应为AB1级。

    莱恒公司推荐的外墙外保温体系所用的保温板——聚苯乙烯泡沫板属于B1(阻燃)级。

    隔音

    材料的隔音性能与密度相关。密度越大,隔音效果越好。保温材料的密度较小,如需提高隔音效果,作为外墙外保温体系的承重墙应由较重的建筑材料制成。

    检测结果表明,外保温体系的固定方法对隔音具有一定的影响,聚苯乙烯泡沫板与岩棉板能降低分贝值。

    总的来说,对建筑物隔音起决定作用的是窗户。由于窗户的隔音明显比墙体差,因此外保温体系对建筑物隔音性能的影响几乎可以忽略不计。

    外墙外保温的任务

    墙体保温汇集所有手段以减少通过墙体的热量。

    重要性

    墙体保温的重要性,对于改善……

    • 健康的室内气候

    • 防止与潮湿相关的气候引起的破损

    • 减少墙体的温度裂缝和应力

    • 减少了建筑物加热和制冷对能量的需求,因而节省了大笔能源费用支出,降低了有害气体的排放

    • 减少了霉菌生长

    • 提高了隔音效果

    • 改善了防火性能

    在欧洲,单户和双户住宅可取得60%的节能效果。

    做外墙外保温标准的双户住宅,每年CO2排放量同未做的家庭相比,要减少6t

    主要优点

    使用外墙外保温可将噪音降至12db

    140 db=引起听觉痛楚 140 db=pain barrier

    130 db=喷气飞机起飞 130 db=starting of a jet plan

    110 db=流行音乐 110 db=pop concert

    90 db=交通车流 90 db=street traffic

    60 db=办公室 60 db=office

    40 db=住宅 40 db=living area

    25 db=卧室 25 db=sleeping room

    15 db=森林 15 db=forest

    0 db=听觉极限 0 db=listening limit

    做内保温还是做外保温

    内保温一度是比较流行,但在建筑物理上是不合理的。

    做内保温的外墙

    整个墙体是冷的。冰冻区在墙体内部。墙体无法存储热量,在加热一旦停止时房间马上冷却。

    优点:

  • 降低了居室取暖成本,短时间内可使房间加热。

  • 缺点:

  • 外墙的温度变化直接作用于承重外墙,结果是温度变化所引起的应力使外墙产生裂缝。

  • 对长久性居住在里面的人来说是不舒适的,因为墙体的热存储性没有得到利用。

  • 温度曲线显示,冰冻区在整个墙体内。

  • 热桥仍然存在,因为保温层并没有包围整个墙外表面。

  • 做外保温的外墙

    冰冻区在墙体外。外墙被加热时成为热存储器,也就是说,但加热装置一旦关闭或降低功率时,墙体会向室内释放它存储了的一定的热量,使室内温度不会马上下降。这样室内气候显得更平稳。

    优点:

  • 保温效果好

  • 取暖成本大幅下降

  • 完全避免热桥,因为整个墙体外表面被保温层包围。

  • 墙体的热存储性被充分利用

  • 适宜的室内气候有利于人体健康

  • 在夏天起到一定隔热作用

  • 温度曲线对墙体有利,墙体不会发生因温度变化所引起的损害。

  • 缺点:

     

    节能概念

    建筑物的耗热

    建筑物的耗热,由通过围护结构的传热耗热与通过门窗缝隙的空气渗透耗热两部分组成。

    外墙的耗热,也就是说外墙外保温所能解决的节能问题只占了整个建筑物约30%左右。窗户也是耗热的薄弱部位,即节能的重点部位。其余还有屋顶保温和地面、楼梯间、阳台等等部位的保温。

    建筑物的耗热量可通过下式计算:

    qH=qH.T+qINF-qI.H

    qH __建筑物耗热量指标(w/m2

    qH.T___单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量(w/m2

    qINF___单位建筑物面积的空气渗透耗热量(w/m2),与门、窗开启次数和面积有关。

    qI.H___单位建筑物面积的建筑物内部得热(w/m2)。(住宅建筑为3.80 w/m2

    耗煤量指标可通过下式计算

    qC=24·Z·qH/HC·η1·η2

    qC___采暖耗煤量指标(kg/ m2标准煤)

    qH___建筑物耗热量指标

    Z__采暖期天数

    HC___标准煤热值(8.14×103w·h/kg

    η1___室外管网输送效率(采取节能措施前,取0.85,采取节能措施后,取0.90

    η2___锅炉运行效率(采取节能措施前,取0.55,采取节能措施后,取0.68

    影响节能的因素

    • 体形系数:指建筑物与室外大气接触的外表面给与其所包围的体积之比。在建筑物各部分围护结构传热系数与窗墙面积比不变的情况下,耗热量指标随体形系数成直线上升。中国节能标准规定,采暖地区建筑的体形系数不宜大于0.3,否则需相应降低维护结构的K值。

    • 窗墙面积比:窗墙面积比大,建筑立面较为美观,但显然对节能不利。

    • 换气次数:提高门、窗的气密性,降低门、窗开启次数,对节能有利。

    • 朝向:南北向建筑比东西向建筑对太阳能的利用率大,对节能有利。

    • 建筑物入口与楼梯间的避风措施:建筑物入口是否采取避风措施、楼梯间开敞与否均影响耗热量指标。

    • 围护结构的传热系数:采用外墙外保温系数、保温屋顶及保温门窗(中空玻璃、双玻璃或双层窗),节能效果将得到显著改善。

    •  

    外墙外保温系统的构造种类

    莱恒一直致力于本土化的外墙外保温系统及产品的研发。针对中国大陆区域环境及建筑物构造特点,上海莱恒实业有限公司经过探索和实践,逐步形成了完善的建筑保温系统:膨胀聚苯板(EPS/XPS)薄抹灰外墙保温系统;胶粉聚苯板颗粒保温砂浆外墙外保温系统;单面钢丝网架聚苯板整浇外墙外保温系统;屋面防水保温系统;地面保温系统。

    莱恒的建筑外墙外保温系列产品,秉承了欧美经典式墙体保温系统,以其性能卓越、安全、可靠、耐久的墙体粘结剂、保温层、防水防裂抹面保护层材料,大大提高了建筑外墙外保温系统的安全性、耐久性、可靠性。从而使来瑞恒建筑外墙保温系统更加适应气候的变化、解决方案更加系统化和理性化……

    外墙外保温系统,作为一个系统工程,材料的选择与施工同等重要,上海莱恒实业有限公司拥有专业的品牌经理,成熟的经验及施工机具,确保了工程的工期和质量。

    膨胀聚苯板薄抹灰外墙保温系统

    膨胀聚苯板薄抹灰外墙保温系统外墙外保温系统保温层材料具体分为:

    膨胀聚苯乙烯泡沫塑料板(简称:EPS板)B1级阻燃

    挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板(简称:XPS板)B1级阻燃。

    主要材料:

  • 聚合物改性胶粘剂

  • 保温层:EPS板或XPS板(注:XPS板必须配套使用瑞恒保温板专用界面剂)

  • 锚栓(视建筑物高度和风荷载设计要求而定)

  • 聚合物抹面胶浆

  • 耐碱玻璃纤维网格布(标准型/加强型)

  • 金属托架(建筑物底部和高度间距部位的节点使用/必要时)

  • 门窗洞口,局部节点防水材料(必要时)

  • 饰面层(涂料或面砖)

  • 胶粉聚苯颗粒保温砂浆外墙外保温系统

    主要材料

  • 界面剂

  • 聚苯颗粒保温砂浆(视设计节能要求确定厚度)

  • 聚合物抹面胶浆

  • 耐碱玻璃纤维网格布或电镀锌电焊网

  • 锚栓(必要时)

  • 饰面层(面砖或涂料)

  • 单面钢丝网架聚苯板整浇外墙外保温系统

    主要材料

  • 单面钢丝网架槽口聚苯板保温层

  • 界面处理剂

  • 抹面砂浆添加剂

  • 耐碱玻璃纤维网格布

  • 外饰面层(面砖或涂料)

  • 瑞恒外墙外保温系统设计依据

  • GB50176-93《民用建筑热工设计规范》

  • JGJ26-95《民用建筑节能设计标? 准(采暖居住建筑部分)》

  • GB50009-2001《建筑结构载荷规范》

  • JGJ134-2001《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》

  • JGJ75-2003《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》

  • JGJ144-2004《外墙外保温工程技术规范》

  • JGJ63-89《混凝土搅和用水标准》

  • DG/TJ08-206-2002《住宅建筑维护结构节能应用技术规程》

  • DGJ08-107-2004《公共建筑节能设计标准》

  • 02J121-1《外墙外保温建筑构造标准图集》

  • DBJ/T01-38-2002北京市《外墙外保温施工技术规范》

  • DBJ/T158《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》

  • DBJ/CT027-2004《单面钢丝网架聚苯板整浇外墙外保温系统技术标准》

  • GB10801.2-2002《隔热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料》

  • JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》

  • GB20300-2001《建筑工程施工质量验收统一标准》

  • GB50203-98《砌? 体工程施工及验收规范》

  • JGJ126-2000《外墙饰面砖工程施工及验收标准》

  • GJ129-2001《既有采暖居住建筑节能改造技术规程》

  • GJ132-2001《采暖居住建筑节能验收标准》

  • 瑞恒外墙外保温系统适用范围

    • 按设计要求需冬季保温和(或)夏季隔热的地区;

    • 抗震设防强度≤8度地区;

    • 新建、扩建、改建的民用与工业建筑的承重或非承重外墙;

    • 既有建筑外墙的节能改造;

    • 低层、多层、中高层、高层和超高层建筑外墙;

    • 外墙基层为混凝土空心砌块、混凝土多孔砖、粘土多孔砖等砌块或混凝土墙体;

    • 饰面层为涂料、彩色砂浆、面砖、瓷砖或石材。

    瑞恒健康住宅 建筑节能常识 建筑高科技 我国节能现状 成功经验借鉴 建筑物功能 节能措施举例 节能法规 生态写字楼 数码时代建筑
     

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