摘要:我國建筑耗能高,能源利用效率低,制約經(jīng)濟的發(fā)展。加快推廣和普及低能耗建筑是建筑節(jié)能發(fā)展的一個必要趨勢。而實現(xiàn)低能耗建筑首先需要對建筑物外圍護結(jié)構(gòu)部位應用節(jié)能技術(shù)和節(jié)能材料,降低其熱損失。本文將探討對外墻外保溫技術(shù)在節(jié)能墻體改造中的優(yōu)勢原因。 

  關(guān)鍵詞:墻體改造;外墻外保溫;優(yōu)勢  

   中圖分類號:TU7 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2011)28-0093-02 

  0 引言 

  中國共產(chǎn)黨第十七次全國代表大會以來,黨和國家著力進行建設“資源節(jié)約型”和“環(huán)境友好型”社會。能源作為人類社會生活不可缺少的要素,在達到上述建設目標的過程中既是必要參與要素,也是關(guān)鍵制約因素。目前,建筑耗能已與工業(yè)耗能、交通耗能并列,成為我國能源消耗的三大“耗能大戶”。 

  我國人民群眾歷來重視居住場所的建設,傳統(tǒng)文化中就有“安重遷”的心理訴求和行為追求。因此,建國以來特別是改革開放三十年以來隨著經(jīng)濟社會的飛速發(fā)展,人民生活水平逐漸提高,對于溫飽的追求逐漸讓步于對于舒適安全經(jīng)濟的居住條件的追求,由此帶來的不斷攀升的建筑總量和不斷提高的采暖要求,持續(xù)的在挑戰(zhàn)能源供應的底線。 

  據(jù)不完全統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,我國住宅采暖能耗約為發(fā)達國家的3倍,外墻為4-5倍。如何提高建筑節(jié)能水平,減少能源消費,降低其給環(huán)境帶來的污染,保護現(xiàn)有的生態(tài)穩(wěn)定,并進一步改良受損的環(huán)境,已成為國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要問題。 

  解決一切問題的根本說到底是技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)的保有群體的普及度,對于解決外墻采暖中的能源供求矛盾,其最終的落腳點就是外墻外保溫設計和實務操作中的“節(jié)能墻體設計”技術(shù)。 

  建設節(jié)能墻體設計的方法有很多種,目前應用比較廣泛的方法主要是以下幾種:①外墻自保溫;②外墻內(nèi)保溫;③外墻夾芯保溫;④外墻外保溫。本文主要通過對外墻外保溫和內(nèi)保溫進行對比,來選擇對既有建筑進行節(jié)能改造中最有利的保溫方式。 

  1 外墻外保溫的發(fā)展 

  外墻外保溫是將保溫隔熱體系置于外墻外側(cè),是建筑達到保溫的施工方法。該體系起源于20世紀60年代的歐洲,20世紀70年代初第一次能源危機以后得到重視和發(fā)展,以歐洲的體系比較領(lǐng)先。 

  目前,在歐洲國家廣泛應用的外墻外保溫系統(tǒng)主要為外貼保溫板薄抹灰方式。保溫材料有兩種:阻燃性的膨脹聚苯板及不燃型的巖棉板,均以涂料以外飾層。美國則以輕鋼結(jié)構(gòu)填充保溫材料巨多。在我國,外保溫也是目前大力推廣的一種建筑保溫節(jié)能技術(shù)。 

  從近三十年來看,我國保溫材料的發(fā)展十分緩慢,1980年以前,為數(shù)不多的保溫材料廠只能生產(chǎn)少量的膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、礦渣棉、超細玻璃棉、微孔硅酸鈣等產(chǎn)品,礦棉廠很少,生產(chǎn)能力不足萬噸,散棉、硅酸鈣絕熱材料也只有3家,年產(chǎn)8000立方米。產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量都滿足不了要求。 

  隨著市場的不斷發(fā)展,技術(shù)普及程度和成熟度不斷提高,國內(nèi)市場的產(chǎn)能已基本能滿足市場的需求。為外墻外保溫的進行提供市場保證。 

  2 模型分析采用外保溫的原因 

  設:Qs為夏季某天外墻每平方米的耗熱量; 

  Qw為冬季某天外墻每平方米的耗熱量; 

  tsi表示夏季的室內(nèi)平均溫度; 

  tse表示夏季的室外平均溫度; 

  Ka表示外墻體的總傳熱系數(shù); 

  twi表示冬季室內(nèi)平均溫度; 

  twe表示冬季的室外平均溫度; 

  ds表示夏季空調(diào)一天中的開啟時間; 

  dw表示冬季空調(diào)一天中的開啟時間; 

  λi表示第種保溫材料的導熱系數(shù); 

  δe表示至于墻體外側(cè)保溫材料的厚度; 

  δi表示至于墻體內(nèi)測保溫材料的厚度。 

  以典型氣溫(冬季一天與夏季一天)每平方米的熱量(Q)作為檢驗保溫形式好壞的標準。即Q=Qs+Qw 

  Qs=(tse-tsi)*ds*ka 

  Qw=(twi-twe)*dw*ka 

  K■=■ 

  由此可得Q=■[(tse-tsi)*ds+(twi-twe)*dw] 

  若λ■=λ■,即墻體的內(nèi)外側(cè)采用同一種保溫材料,可得 

  Q=■[(tse-tsi)*ds+(twi-twe)*dw] 

  這也是說采用同一種保溫材料,建筑的外保溫形式對于墻體耗能量的影響是非常有限的,耗能量更多的是受保溫層厚度的影響,但是在間歇供熱條件下蓄熱能力D不同的墻體材料因排列順序不同室內(nèi)溫度相應由很大差別。 

  采用外墻內(nèi)保溫技術(shù)時,基本等同于將保溫結(jié)構(gòu)體系及其內(nèi)部的空間所構(gòu)成的體系作為一個熱度立體,外墻及外部大氣環(huán)境作為外熱環(huán)境,由此來看,如果采用蓄熱能力小的材料,則其在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫升較快,但是由于其蓄熱能力較小,需要持續(xù)不斷的進行供熱,熱源工作壓力比較大,總的能耗水平依然很高;如果采用蓄熱能力大的材料,則其在內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫升較慢,達到目標溫度的實踐比較長,單位時間供熱在時間函數(shù)上的積分作為總供熱量,從數(shù)值上看熱源工作壓力與蓄熱能力小的材料在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)內(nèi)表面基本相同。 

  然而對于墻體結(jié)構(gòu)外保溫,從結(jié)構(gòu)上看,外墻外保溫材料是從實際上將整個建筑物保護起來。一個獨立的建筑物從實體上看,是一個獨立的涵熱體,與外部環(huán)境相比,其熱量需要動力供應才能保證,從外部保護起來,有助于使其內(nèi)部形成一個涵熱度較高的獨立體,減少與外界的熱交換速度,亦即是,從時間軸的角度來看,外墻外保溫技術(shù)是將墻體作為了整個保溫體系的最內(nèi)層,這樣即是從實際上增加了保溫層結(jié)構(gòu)的厚度,從未提高了保溫效果。 

  墻體采用外保溫式,室內(nèi)一側(cè)是密度較大、蓄熱能力強的結(jié)構(gòu)層,當冬季供熱不均勻時,結(jié)構(gòu)層蓄熱的熱量可以維持維護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度,使之不致急劇下降,從而使室溫保持穩(wěn)定,同時還可以減少外墻受室外氣溫的影響,消除冬季的冷墻效應。 

  從技術(shù)、經(jīng)濟、效果的角度看,在使用同一種保溫材料進行節(jié)能改造的時候,建議采用外保溫的形式。 

  3 外墻外保溫的優(yōu)勢 

  3.1 外墻外保溫延長了建筑物的壽命 外墻內(nèi)保溫的保溫層構(gòu)造位置使得建筑物的外墻與內(nèi)墻分別處于兩個不同的溫度環(huán)境。內(nèi)墻及樓板處于室內(nèi)的溫度環(huán)境,其年溫度差的變化會在60-80℃的范圍,使建筑結(jié)構(gòu)長年不得安定。這種永遠不安定的建筑結(jié)構(gòu)會導致在多處墻面產(chǎn)生裂縫,并破壞沿外墻的屋面防水,引起地下室防水的滲漏等。同樣這種不同溫度環(huán)境會產(chǎn)生不同變形的原理也會發(fā)生在那些夾心保溫和保溫層表面的剛性厚抹灰層上,保溫層上濕貼石材等做法其保溫層外側(cè)部分都面臨同樣的形變破壞。外墻外保溫的保溫材料保護了主體結(jié)構(gòu)防止風吹雨淋和風化以及堿骨料的反應等對主體外墻的侵蝕,相對延長了整個工程的使用壽命。另外,由于保溫層置于建筑物維護結(jié)構(gòu)外側(cè),緩沖了因溫度變化導致結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生的應力,減少了空氣中有害氣體和紫外線對圍護機構(gòu)的侵蝕,減少了長期維修費用。 

  3.2 外保溫是消除熱橋的合理途徑 外墻既要承重又要起保溫作用,外墻厚度必然較厚。采用高效保溫材料后,墻厚得以減薄。但如果采用內(nèi)保溫,主墻體越薄,保溫層越厚,熱橋的問題就越趨于嚴重。在寒冷的冬天,熱橋不僅會造成額外的熱損失,還可能使外墻內(nèi)表面潮濕、結(jié)露,甚至發(fā)霉和淌水,而外保溫則可以不存在這種問題。由于外保溫避免了熱橋,在采用同樣厚度的保溫材料條件下,外保溫要比內(nèi)保溫的熱損失減少約20%,從而節(jié)約了熱能。 

  3.3 外保溫優(yōu)于內(nèi)保溫的其他功能 ①采用內(nèi)保溫的墻面上難以吊掛物件,特別在舊房改造中外保溫則可以避免搬動家具、施工擾民、甚至臨時搬遷等諸多麻煩發(fā)生。當外墻必須進行裝修或抗震加固時,加做外保溫是最經(jīng)濟、最有利的方法。②我國目前許多住戶在住進新房時,大多先進行裝修。外保溫。采用外保溫則可以與室內(nèi)工程平行作業(yè),有利于加快施工進度。③外保溫可以使建筑更為美觀,只要做好建筑立面設計,建筑外貌會十分出色。特別在舊房改造時,外保溫能使房屋外貌大為改觀。④外墻外保溫適用范圍十分廣泛,適用于各種建筑。⑤外保溫的綜合經(jīng)濟效益很高。外保溫比內(nèi)保溫增加了使用面積近2%,使單位使用面積造價得到降低。加上有節(jié)約能源、改善熱環(huán)境等一系列好處,綜合效應十分明顯。 

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