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HF板在既有建筑节能改造中的应用（北京万源恒泰科技有限公司，北京101100）摘要：本文结合当前我国既有建筑高能耗的现状，对既有建筑围护结构的节能改造进行了分析，节能技术的应用势在必行。通过对比现有的建筑保温材料性能，本文重点阐述HF板外保温系统的性能要求及应用价值，最后对既有建筑节能改造技术措施提出建议，从而促进HF板外保温技术的应用推广，达到降低既有建筑能耗、节约能源、提高室内舒适性的目的。关键词：既有建筑；外围护；节能改造；HF板外保温系统ABSTRACT：In this paper, combined with the present status of high energy consumption of existing buildings, the energy saving reconstruction of existing building palisade structure is analyzed, the application of energy saving technology is imperative. By comparing the existing building insulation materials performance, this paper mainly expounds HF board exterior insulation system performance requirement and application value. And the final technical measures put forward suggestions for the modification of the existing building energy efficiency, to promote the HF board application of external thermal insulation technology promotion, to reduce energy consumption of existing buildings and save energy and improve indoor thermal comfort.KEYWORDS：existing buildings；envelope；energy saving reconstruction；HF board exterior insulation system目 录引言11 节能改造的重要性12 节能改造的现状23 节能改造的问题33.1保温层裂缝33.2火灾隐患33.3保温层脱落44 节能技术的应用趋势45 现有的节能技术性能比较56 HF板外保温系统的应用76.1 HF板外保温系统的技术原理76.2 技术用途76.3 技术性能与创新76.3.1 HF改性颗粒保温板76.3.2 HF板外保温系统86.4 主要创新点96.5 施工技术要点106.5.1 基层墙体处理106.5.2 弹控制线、挂基准线106.5.3 粘贴HF板106.5.4 防护层施工116.5.5 饰面层施工117 HF板外保温系统应用效益评价117.1 经济价值117.2环境价值127.3社会价值128 既有建筑节能技术应用建议13参考文献15附（个人信息）16引言党的“十八大”将生态文明建设纳入中国特色社会主义建设“五位一体”的总体布局，中共中央、国务院关于加快推进生态文明建设的意见要求“协同推进新型工业化、城镇化、信息化、农业现代化和绿色化”，中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议提出“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念。这一系列规范性文件和管理制度，使建筑节能工作受到了前所未有的重视。我国是能源消耗大国，既有民用建筑面积约有400亿平方米，其中95%以上是非节能建筑，单位面积能耗比同气候条件下发达国家高2-3倍。既有建筑能耗过大已成为制约我国经济创新、协调、绿色、可持续发展的重要因素；且既有建筑外围护结构的热工性能较差，外围护结构损失的热量巨大。因此，如何采取有效的节能改造技术措施，改善既有建筑围护结构的热工性能，达到节能降耗的要求，实现建筑领域的可持续发展，是所有建筑节能改造任务的重中之重。本文通过既有建筑外围护结构的节能改造问题与发展趋势，结合北京万源恒泰科技有限公司的HF板节能技术的推广，对现有的节能改造技术的性能与应用进行了分析研究，并提出相应建议，HF板外保温系统应是既有建筑外围护结构节能改造的首选工艺。1 节能改造的重要性既有建筑没有墙体保温、没有屋面保温，没有考虑建筑节能技术措施的应用，其保温隔热性能差、能耗大、热舒适性差、设备系统效率低，这已经不能满足经济、社会和生态环境可持续发展的要求。我国既有建筑的总保有量保守估计至少有400亿m2，大量的既有建筑在采暖季节和空调期间不断浪费能源的同时，向大气中排放着二氧化碳等污染物，加剧了温室效应，人类的生活环境进一步恶化。在资源能源日益紧张的形势下，既有建筑外围护结构的节能改造就意味着资源能源的节约和环境污染的减少，这是建设“资源节约型、环境友好型社会”的国家发展总体战略在建筑领域的具体体现。既有建筑外围护结构的节能改造，既能减少能源资源的浪费，又能提高居住环境，改造建筑立面效果，达到美化城市的目的。因此，既有建筑外围护结构的节能改造研究，具有较强的理论意义和实践价值。2 节能改造的现状既有建筑外围护结构的节能改造是针对建筑中的外墙、屋面等能耗系统进行的节能综合改造。针对南北方不同气候特点及用能形式，国家分别出台了北方采暖地区和夏热冬冷地区、夏热冬暖区既有居住建筑节能改造的实施意见、技术导则和资金奖补办法。住建部统计数据显示，截至2014年10月底，北方采暖地区在“十二五”期间累计完成既有居住建筑供热计量及节能改造面积7.5亿平方米，全面超额完成国务院明确的4亿平方米改造任务。2014年下达改造任务计划1.75亿平方米，已完成99%。而在“十三五”时期，国家对既有建筑的节能改造相关的政策也进一步加大激励措施，既有建筑节能改造的前景将更好。但与欧美发达国家相比，我国外墙保温技术及材料的研究与应用起步较晚。既有建筑的节能改造工作也不是一帆风顺的，建筑物达不到节能标准要求是急需要解决的主要问题。尤其是处于严寒和寒冷地区的建筑物，甚至连第一步节能30的标准也没有达到，目前还在大量使用370mm厚砖墙，这些建筑物不仅浪费了宝贵的资源，而且根本达不到保温要求，更谈不上居住的舒适性了。3 节能改造的问题随着我国建筑节能的推进，外墙外保温技术的应用也随之增多。然而国内具备墙体保温技术研究和创新的企业却不多，采用的技术多为国外技术的舶来品。尽管经过二十余年的推广应用，外墙外保温技术在国内应用越来越成熟，但在实际工程中也出现了许多工程质量问题。比如外墙开裂、空鼓、脱落、结露，以及施工过程中带来的火灾隐患等。3.1保温层裂缝通常情况下，房屋建筑工程墙体保温层产生裂缝的最主要原因是施工工艺不够科学，例如：墙体的窗口附近或转折位置需要设立网格布来避免应力过于集中，但很多企业都没有进行这项工作，有的虽然进行了可是网格布的位置不够科学。3.2火灾隐患在现行的防火技术标准和规范中，没有相关的针对既有建筑外围护节能改造的具体防火设计规范，对既有建筑改造保温技术和防火设计也缺乏相应的标准和限定，使得既有建筑节能施工、验收中都缺乏遵循的标准。除此之外，既有建筑节能改造外墙保温材料的选用也缺少耐火性和环境的明确指标。因此，由既有建筑保温工程所引发的火灾问题也时有发生。3.3保温层脱落由于高层建筑的高度较高，因此要承受较大的风力，且建筑背风面的吸力和风力大小是成正比的，所以高层建筑的保温层常常在抵抗风压的过程中掉落。为减少这种问题的出现率，就必须在施工时做好应对工作，更好的保证整体工程的质量和安全性。4 节能技术的应用趋势1986年，国家提出了建筑物执行第一步节能30的标准要求；2000年，提出了第二步节能50标准要求；2010年，开始实施第三步节能65的标准工作；如今，北京、河北等多省市已经实施建筑节能75%的标准。既有建筑物的节能改造，作为节能标准的一个组成部分，目前在全国范围内已经全面展开，发展势在必然。当下，建筑节能新形势对我国外墙保温材料提出了新要求，新型保温材料不断出现，并在工程实践中得到一定程度的推广应用。例如：硬质聚氨酯泡沫塑料（PU）、酚醛泡沫塑料（PF）、矿渣棉、岩棉、玻璃棉制品、HF改性颗粒保温板等研发及应用，必将带动我国外墙保温材料的不断提升，为我国建筑保温事业再做贡献。5 现有的节能技术性能比较目前，在既有建筑中使用最广泛的保温材料有下列几种：硬质聚氨酯泡沫塑料（PU）、酚醛泡沫塑料（PF）、矿渣棉、岩棉、玻璃棉制品、HF改性颗粒保温板等。这些保温材料及其防火体系性能不尽相同，具体见表1。由表1可知，聚氨酯发泡的防火等级是B2级，酚醛泡沫的防火性能要优于聚氨酯发泡，但系统的稳定性差，特别是吸水后的导热系数大大升高，导致系统保温性、耐冻融性、安全性大大降低；岩棉、矿渣棉在常温条件下(25左右)导热系数通常在0.045W/(mK)左右，其本身属无机质硅酸盐纤维，不可燃，但岩棉板不防水，遇火产生有毒物质，污染较大。同时，操作工人也易遭受皮肤瘙痒之痛。北京万源恒泰科技有限公司研究改进的HF改性颗粒保温板具备了A级防火、保温隔热等特点，是专为建筑外墙外保温薄抹灰系统设计、生产，适用于基墙为混凝土或砖墙等密实结构的新建或既有建筑的外墙保温或节能改造，同时也可用做外墙保温防火隔离带，与燃烧性能达不到A级的保温材料配套使用，以提高建筑物外墙的消防防火功能。表1 常见既有建筑改造保温材料性能比较 种类性能有机材料无机材料PU板PF板岩棉板HF板密度，Kg/m3560160160导热系数，25，W/(mK)0.0220.040.0450.055抗压强度，MPa0.150.100.040.22抗拉强度，MPa0.100.100.0750.10阻燃等级GB8624-2012B1/B2B1AA现场施工质量控制较好，质量可控性好。较好，干挂或粘贴均可。 较差，质量重，粉尘多，对健康有影响。较好，质量可控性好。与墙体屋面的粘结性能易粘结不易粘结，需做界面处理不易粘结，需做界面处理易粘结做保温板时系统质量稳定性抗开裂，无脱落隐患，有粘结界面存在。脆性大，抗压折能力低，易粉化，遇水易脱落。易吸潮吸水，吸潮进水后强度下降明显。抗开裂，无脱落隐患，有粘结界面存在。施工操作难度易施工，操作简单，操作人员无须专业防护措施。易施工，操作简单，操作人员无须专业防护措施。施工复杂，不易切割，操作人员须专业防护措施，易造成皮肤伤害。易施工，操作简单，操作人员无须专业防护措施。上述优缺点已经表明，在既有建筑工程中，由于开展外墙节能保温是一项非常有难度的工作，针对火灾隐患随处可见的现状，就需要研究和开发出一些比较新型的外墙节能保温材料。同时还要尽量的降低使用材料的成本，并且逐渐的优化施工环境，从而才能不断的促进建筑行业健康稳定的发展。这就是本项目HF板外保温系统的研制意义所在。6 HF板外保温系统的应用6.1 HF板外保温系统的技术原理HF改性颗粒保温板（简称HF板）是以改性聚苯颗粒为主要成分，与粘结材料、改性剂和水搅拌，通过模具成型或设备成型而制得的板材类保温材料。HF改性颗粒保温板建筑外保温系统（简称HF板外保温系统）是置于建筑物外墙外侧、架空楼板底侧以及屋面结构层上以HF板为保温层的建筑保温构造总称，包括HF板薄抹灰外墙外保温系统，HF板屋面保温系统和HF板薄抹灰架空楼板保温系统。6.2 技术用途HF板是置于新建或既有建筑物外墙外侧、架空楼板底侧和屋面结构层，适用于HF板薄抹灰外墙外保温系统，HF板屋面保温系统和HF板薄抹灰架空楼板保温系统等。6.3 技术性能与创新6.3.1 HF改性颗粒保温板HF改性颗粒保温板主要性能指标见表2。表2 HF改性颗粒保温板性能指标项 目性能指标试验方法I类II类导热系数，W/(mK)0.0550.045GB/T10294表观密度，kg/m3160200120160GB/T6343垂直于板面方向的抗拉强度，MPa0.100.10JG149抗压强度，MPa0.220.15GB/T5486抗折强度，MPa0.300.20GB/T5486体积吸水率，%10.010.0GB/T5486尺寸稳定性，%1.01.0GB/T 8811抗冻性质量损失，%55JGJ253强度损失，%2525软化系数0.70.7JGJ51燃烧性能分级A2级A2级GB86246.3.2 HF板外保温系统HF板薄抹灰外墙外保温系统、HF板薄抹灰架空楼板保温系统的性能指标应符合表3的规定。HF板屋面保温系统的性能应符合现行国家标准屋面工程技术规范GB 50345 的有关规定和设计要求。表3 HF板薄抹灰外墙（架空楼板）保温系统性能指标项 目性 能 指 标试验方法外墙架空楼板耐候性外观耐候性试验后，不得出现饰面层起泡或剥落、保护层空鼓或脱落等破坏，不得产生渗水裂缝JGJ 144抹面层与保温层拉伸粘结强度，MPa0.10，且破坏部位位于保温层内吸水量（浸水1h），g/1000抗冲击性，J1.建筑物墙面不易受碰撞部位：3.0；2.建筑物首层墙面及易受碰撞部位：10.03.0水蒸气湿流密度，g/( h)0.85JG 149耐冻融性能外观30 次冻融循环后保护层无空鼓、脱落，无渗水裂缝JGJ 144抹面层与保温层拉伸粘结强度，MPa0.10，且破坏部位应位于保温层内抹面层不透水性浸水2h，试样防护层内侧无水渗透抗风压值，kPa不小于工程项日的风荷载设计值，抗风压安全系数K应不小于1.5注：1 水中浸泡24h，体系的吸水量小于500g/ 时，不检验耐冻融性能；2 当需要检验保温体系抗风性能时，性能指标和试验方法由供需双方协商确定；6.4 主要创新点6.4.1 具有较高的防火性能HF改性颗粒保温板具有自主知识产权，已被评为全国建筑节能推荐产品，系统达到国家防火标准A级，从根本上杜绝外保温火灾发生的可能性。在首钢高炉的隔热保温工程和电解铝铝槽工程中的应用，充分凸显了其防火、耐高温的特性。6.4.2 抗裂性能高HF板的热膨胀系数更接近于外墙柔性腻子、弹性涂料，更加符合柔性渐变的防开裂原则，既能保证防护面层的抗压强度，又大大缓解了抹面层空鼓、开裂等质量问题，提高了防护面层的抗裂性能。6.4.3 负重降低HF板相较于有机板要重些，但相较于无机板负重还是有优势的。尤其是用在保温与结构一体化系统的保护层使用时，其面密度远远低于其他同类系统。既减轻了整个保温层的荷载，又提高了系统的防火、防水、防腐性能，而整个系统的热膨胀系数也实现了逐层过渡，有利于系统的防裂，并可增强保温的持久效果。6.4.4 采用工程化预制形式，确保产品工程质量HF板全部采用工厂化预制，在使用过程中，无造假可乘之机，杜绝了偷工减料现象的发生。6.5 施工技术要点6.5.1 基层墙体处理基层墙体应坚实平整，空鼓、疏松部位应剔除；其次采用灰砂比为1：3水泥砂浆做找平层。若基层墙体为加气混凝土制品，应在涂刷专用界面剂后采用专用的薄型抹灰砂浆找平。6.5.2 弹控制线、挂基准线应在建筑外墙阳角、阴角及其它必要处挂垂直基准线，每个楼层适当位置弹水平线，以控制HF改性颗粒保温板的垂直度和平整度。6.5.3 粘贴HF板HF板应自下而上沿水平方向横向铺贴，板缝靠紧，相邻板面应平齐；上下排之间应错缝1/2板长，局部最小错缝不应小于200mm；胶粘剂应按胶粘剂干混料：水=1：0.250.27的质量比在砂浆搅拌机中搅拌3min5min，至均匀无结块后静置5min10min。搅拌好的胶粘剂应在2h内用完，避免太阳直射；基层墙面的实际粘结面积不应小于HF改性颗粒保温板面积的50%，板的侧面不得涂抹或粘有胶粘剂，板间缝隙应用HF板条填塞，两板之间高差不得大于1.5mm，板间缝隙不得大于1.5；HF板粘贴后，应用2m直尺进行压平操作，并检查其平整度；HF板粘贴24h后安装锚固件，锚固件用量应不小于6个/，高层建筑受负风压大的部位，宜增加到810个/。根据基层墙体材料情况，用冲击钻或电锤钻孔，有效锚固深度不小于25mm，塑料圆盘直径不小于50。6.5.4 防护层施工抹面砂浆应按抹面胶浆干混料：水=1：0.270.29的质量比配制，搅拌时间3min左右后静置5min10min即可使用；抹面胶浆的抹灰厚度35mm为宜， 并趁湿压入耐碱网布；铺设网布应保持阴阳角的方正与垂直度，标准型网布的上下、左右之间均应有搭接，其搭接宽度不应小于100mm；门窗外侧洞口四周的网布应在防护层大面积施工前依次用抹面胶浆按45方向局部粘贴，洞口四周可用HF板的标准型网布包转150mm。6.5.5 饰面层施工应在防护层上用柔性耐水腻子刮平后刷涂料，不得采用普通的刚性腻子取代柔性腻子；施工过程中和施工结束后应做好对半成品的保护，各构造层材料在完成固化前应防止淋水、撞击和振动，墙面损坏处以及使用脚手架所预留的孔洞均应用相同材料进行修补。7 HF板外保温系统应用效益评价7.1 经济价值当既有建筑节能改造工程采用HF板时可节省费用：减少30%暖气片，可节省工程费用7.2元/m2；每年可节省采暖费、电费6.3元/m2；由于满足国家有关节能政策，可减免5%的投资方向调节税，若按150元/m2的造价计算可减免20元/m2。并且，HF改性颗粒保温板对墙面裂缝的控制，为建筑使用者节省了大量的维修处治费用，实现了多方经济效益。总之，HF板具有明显的生产成本优势，企业产品在同行业市场中处于有利地位，市场需求量非常大，有利于培育发展节能环保产业，推动产业转型升级，实现经济集约式发展。7.2环境价值HF改性颗粒保温板是一种新型节能产品。该板材从生产到使用中均可节约大量的能源，减少能源的浪费。在生产过程中，每年可消纳垃圾灰25000吨、尾矿砂等固体废弃物5万吨，废聚苯乙烯塑料泡沫10万立方米。截至目前，HF板保温隔热施工面积达1000多万平方米，共消纳尾矿砂等固体废弃物25万吨，消纳城市白色污染50万立方米，相当于为国家节约了3米深，约300亩的垃圾掩埋场，减少了土地资源的浪费，实现了利废再生，资源综合利用。在使用过程中，冬季时可大大降低采暖燃煤所带来的三废的排放，减少环境的污染，夏季也可大程度地缓解电网超负荷运转、供电紧张的局面。总之，项目的建成可满足新型城镇化健康发展的需要，满足节能减排的需要，不断提升建筑能耗，有效减缓城市能源资源消耗过快增长的趋势，对建立资源节约型、环境友好型社会具有积极作用。7.3社会价值提高居民生活收入。HF板的生产原料和人员均可就地取材，每条生产线均消耗大量的垃圾灰和尾矿砂，并需大量的生产、销售和技术操作人员，可以为社会剩余劳动力提供就业岗位。每条HF板投产使用后将解决周边居民50余人就业，就业人员年均增长收入50000元。改善居民生活质量。目前，我省仍有一半以上的城镇存量建筑属于非节能建筑，缺乏合理有效的节能保温措施，室内热舒适性普遍较差。在农村地区，冬季室内平均温度较城镇住宅低7-9，生活热水用量也远远低于城镇。而HF板大大满足城乡居民对建筑舒适性、室内外环境质量的高要求，有效改善居住生活品质。8 既有建筑节能技术应用建议在品种纷繁复杂的保温材料市场中寻找适合的既有建筑外墙保温结构的材料，需要遵循以下几点原则：（1）保温材料一定要具有优良的防火性能，既