主流建筑节能材料的节能效果和经济评价.doc

主流建筑节能材料的节能效果和经济评价【摘要】：本文对当前主流的建筑外墙保温材料进行了梳理，列举其成分组成、材料性能、适用范围、节能效果及经济性等特征，为设计院在今后节能设计工作中针对不同地区项目选取适当的节能材料提供了依据。【关键词】：外墙外保温 A级 1.前言近年来，随着我院设计任务类型的日益多样化，对建筑节能设计的要求越来越高。在建筑整体能耗中，外围护结构的热损耗较大，而外围护结构中墙体又占据了极大份额。因此，建筑墙体的节能效果成为评价整个建筑节能设计成败的最重要的环节之一。建筑外墙保温技术的重点在于保温材料的选择，面对市场上名目繁多的保温材料，了解其成分组成、材料性能、适用范围、节能效果及其经济性，对我们今后的设计工作具有重要意义。2.正文建筑节能设计中应用的外墙保温工艺主要有三种：外墙外保温、外墙内保温、外墙夹芯保温。过去，外墙内保温技术盛行，外墙外保温处于试验阶段，外墙夹芯保温形式则基本就没有。近几年，外墙外保温多了起来，外墙内保温则明显减少。与其他建筑节能技术相比较，外墙外保温不会产生热桥、冷桥现象，具有良好的建筑节能效果。冬天，当室内的热量经过墙体保温材料时会被隔绝保存下来，而当室内温度降下来墙体内的热量又会释放出来，调节室内的温度。在夏天外墙外保温同样会阻止太阳的辐射和外部热量传入室内，从而使建筑物室内环境冬暖夏凉，四季怡人，室内环境和物理性能得到明显的改善。外墙外保温还可起到保护主体结构的作用。外保温材料置于主体结构外侧，减少了外界温度、湿度、各种射线对主体结构的影响。在夏季高温和冬季低温的反复作用下，建筑主体往往会因热胀冷缩而引起裂缝，缩短使用寿命，外墙外保温却可以最大限度地减少这种不良影响。同时，外保温材料置于主体结构外侧也节约了室内空间，有效地增大了使用面积。以往我国建筑节能工程中大量使用有机保温材料，市场上常见的有机墙体保温材料有：胶粉聚苯颗粒保温浆料、聚苯板、挤塑板和聚氨酯等，我们首先对这几种材料进行性价比对比。、XPS挤塑板外墙外保温系统（涂料饰面） （单位：）由聚苯乙烯树脂为主要材料，加少量添加剂，经加热挤塑成型的具有闭孔结构的泡沫塑料。一般认为XPS板为可燃材料，B2级，添加阻燃剂的XPS板也有厂家有B1级的报告，常规按B2级处理。材料名称单价厚度损耗（%）用量小计聚合物粘结砂浆2000元/T3mm5 4kg8.00元苯板界面剂10000元/T50.2kg2.00元挤塑板680元/m330mm100.033m322.44元聚合物罩面砂浆2100元/T3mm56kg12.60元低碱网格布2.5元/m2101.1m22.75元锚固钉0.35元/套不计6套2.10元人工费18.00元合计67.89元备注：挤塑板容重为32kg/m3材料分析：a、相比其他保温材料，导热系数要低。（导热系数：0.030） b、强度高，后期容易变形，造成墙面空鼓开裂现象。 c、因材料特殊，施工要求高。 d、该材料生产厂家多，市场价格混乱。 e、面层较光滑，和砂浆结合性能差。、EPS外墙外保温体系（涂料饰面） （单位：）由聚苯乙烯树脂颗粒经加热预发泡后，在模具中成型的具有闭孔结构的使用温度不高于75度的泡沫塑料。一般认为EPS板为可燃材料，B2级，添加阻燃剂的EPS板也有厂家有B1级的报告，常规按B2级处理。材料名称单价厚度损耗（%）用量小计聚合物粘结砂浆2000元/T3mm5 4kg8.00元聚苯板350元/m340mm100.044m315.4元聚合物抹面抗裂砂浆2100元/T3mm56kg12.60元网格布2.5元/m2101.1m2.75元锚固钉0.35元/套不计6套2.10元人工费18.00元合计58.85元备注：聚苯板容重为18kg/m3材料分析：a、国内使用时间较长，施工成熟。（导热系数：0.040） b、熔点低，在强太阳光照射下容易和面层砂浆出现分层现象。 c、该材料是有机材料，高温下容易产生有毒气体。 d、老化问题较严重，工程后期可能出现空鼓开裂现象。 e、经济性好。、胶粉聚苯颗粒外墙外保温体系（涂料饰面） （单位：）将废弃的聚苯乙烯塑料（简称为EPS）加工破碎成为0.54mm的颗粒，作为轻集料来配制保温砂浆。一般认为是难燃材料，B1级。材料名称单价厚度损耗（%）用量小计胶粉聚苯颗粒580元/m345mm100.0495m328.71元聚合物抹面抗裂砂浆1000元/T6mm512kg12.00元网格布2.5元/m2101.1m22.75元锚固钉人工费20.00元合计63.64元备注：聚苯颗粒容重为240kg/m3、聚氨酯外墙外保温体系 （涂料饰面） （单位：）聚氨酯保温是以A料(异氰酸酯)加B料(多元醇、发泡剂、催化剂、阻燃剂等)经高压发泡而成的聚合物泡沫塑料。一般认为聚氨酯为可燃材料，B2级，添加阻燃剂的聚氨酯也有厂家有B1级的报告，常规按B2级处理。使用中可以现场发泡，也可以采用在加工厂已加工好的板材。硬泡聚氨酯有三种类型，1型是纯保温使用的，2型一般表面双面复合了0.5厚左右的纤维聚合物砂浆，3型为保温防水一体化产品，屋面保温常用3型。外墙常用的是硬发泡聚氨酯1，2型。材料名称单价厚度损耗（%）用量小计墙面界面剂2500元/T0.20.5mm5 0.4kg1.00聚氨酯1700元/m315mm100.0165m328.05元找平胶浆580元/m320mm100.022m312.76元聚合物抹面抗裂砂浆1000元/T5mm511kg11元网格布2.5元/m2101.1m2.75元锚固钉人工费22.00元合计77.56元备注：聚氨酯容重为35kg/m3材料分析：a、热工性能好。（导热系数：0.040） b、自粘接力强，保温层厚度薄。 c、该材料是有机材料，喷涂施工时容易产生有毒气体。 d、现场施工对外界条件要求高，受天气影响大。 e、造价高。综合比较，苯板最便宜，保温效果一般，会吸水、发生变形，做完保温层之后需要做其他的一些防水等措施 ；挤塑板相较苯板要好很多，导热系数比苯板低，价格稍高一点；聚氨酯是有机保温材料里面性能最好的一种，冰箱冷库等领域的保温材料用的就是聚氨酯，导热系数远远低于苯板和挤塑板，基本上一半厚度的聚氨酯保温层就可以达到苯板和挤塑板原厚度的保温效果，不过价格要比苯板和挤塑板高出不少。这几种材料因为各自的特点在市场上都曾占据过不小的份额。但一个不容忽视的问题是，这类有机保温材料的缺点同样突出。首先，它们的燃烧性能都比较差，火灾时聚苯乙烯塑料很快就会溶化，烟雾大、毒性大，很难扑救；对于聚氨酯材料，除了防火和价格问题, 喷涂时还会散发毒气。其次，这些有机泡沫材料易老化，不能与建筑物同寿命，在建筑物使用期内，需多次更换保温层，浪费大量人力、物力、财力。而且，更换苯板还将造成白色污染等环境灾害，贻害无穷。2009年中央电视台新址发生大火之后，同年9月25日，公安部、住房和城乡建设部就曾联合下发 民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定。其中规定民用建筑外保温材料的燃烧性能宜为A级，且不应低于B2级，并在建筑领域一直沿用。2010年11月15日上海市中心静安区高层公寓起火，该节能改造工程中使用聚氨酯泡沫等易燃保温材料是导致大火迅速蔓延的重要原因。2011年3月14日由公安部消防局下发关于进一步明确民工建筑外保温材料消防建筑管理有关要求的通知。该文件规定，自2011年3月15日起，民用建筑外保温材料消防监管一律从严，其中最重要的一条是：“民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料”。 这次“通知”明确：“在新标准、规定未发布前，为遏制当前建筑易燃可燃外保温材料火灾高发的势头，将民用建筑外保温材料纳入建设工程消防设计审核、消防验收和备案抽查范围。凡建设工程消防设计审核和消防验收范围内的设有外保温材料的民用建筑，均应将建筑外保温材料的燃烧性能纳入审核和验收内容。”也就意味着，如果不执行，或将通不过消防验收。 按照现行的建筑材料燃烧性能分级方法，A级外墙外保温材料均为无机保温材料，属于不燃材料，通常包括无机保温砂浆，玻璃棉板，泡沫玻璃板，泡沫陶瓷板，加气混凝土，岩棉板，陶粒混凝土，泡沫混凝土保温板等。无机保温材料的优点是安全、耐久，缺点是强度低、脆性、易变形，直接使用难度大，不宜用于保温材料受力的系统。 下文将分别就不同材料分别加以介绍：. 无机保温砂浆： 以导热系数小的无机类轻质保温颗粒作为轻骨料，再配以胶凝材料（如：水泥、胶粉）、防开裂材料（如短切纤维）、增稠剂和填充材料（如：粉煤灰、石膏等）等组成的干粉砂浆。 产品状态：均匀灰色粉体。 无机保温砂浆的分类： 无机保温砂浆的分类应该从绝热材料的种类来加以划分，从目前来看，上海市的无机保温砂浆主要是玻化微珠和膨胀珍珠岩二类保温砂浆，他们的区别在于：膨胀珍珠岩的材性颗粒大、开口的，吸水率高，导热系数大于玻化微珠，并且吸水后导热系数是不可逆的。玻化微珠颗粒小，闭口的，基本不吸水。墙体构造： 无机保温砂浆优缺点： 优点：a. 无机保温，A级不燃材料。b. 无空腔结构。导热系数小但强度高（包括拉伸粘结强度）。c. 透气性能好，不结露。d. 抹灰成型，适用于异形墙面。 缺点： a. 导热系数比有机类材料略高。 b. 有一定吸水性。 c. 厚度不易控制，受施工影响大。 无机保温材料选择的建议： 如选用膨胀珍珠岩作为外墙保温砂浆中的主要绝热材料应该密切注意膨胀珍珠岩的吸水率。由于膨胀珍珠岩产品是开口型颗粒，因此它的吸水率达到200%-300%容易造成砂浆上墙以后开裂脱落，以及渗水，膨胀珍珠岩的导热系数在吸水后不可逆的，这就破坏了它的隔热保温功能。那么膨胀珍珠岩作为绝热材料，必须是憎水型的，也就是通过烧制出来以后增加一个憎水剂喷涂的工艺。 如采用珠化微珠作为绝热材料的，除了水泥、胶粉短切纤维，增稠剂，粉煤灰和石膏外，应该在组份中添加一定比例的粗颗粒。 在无机保温材料中使用石膏作为组分的，石膏的添加比例要严格控制，它遇水后线性伸缩比例很高，容易造成开裂等问题，因此也要要添加憎水剂。 干密度越大导热系数越大，反之越小。要保温材料的强度（抗压强度，拉伸粘合强度）和抗风压必须要有足够的胶凝材料以及材料的颗粒级配，全部是细粉料的组合，容易开裂。. 玻璃棉板: 是用离心技术，将熔融玻璃纤维化并加以热固性树脂为主的环保型配方粘结剂加工而成的制品，是一种由直径只有几微米的玻璃纤维制作而成的有弹性的玻璃纤维制品。 只适合做干挂外墙系统的填充材料。. 泡沫玻璃板: 泡沫玻璃是一种以玻璃为主要原料，掺入适量发泡剂，通过高温隧道窑炉加热焙烧和退火冷却加工处理后制得，具有均匀的独立密闭气孔结构的新型无机绝热材料。 体系构成： 泡沫玻璃外墙外保温体系的基本构造层次由内到外应为：粘结层、泡沫玻璃保温层、护面层、饰面层（如下图所示）其中抹灰层主要用于墙体基层的找平，能够保证泡沫玻璃牢固的粘贴在墙体上。特点：a. 表面密度小，强度高，其表面强度在0.5MPa1.0MPa。b. 保温性能好，其导热系数在0.05W/mK左右。c. 吸水率较低。d. 抗冻融性、耐久性好，可以达到与建筑物同寿命，一次性解决建筑物保温。e. 膨胀系数较低，尺寸稳定性好，与混凝土、砂浆膨胀系数相近。f. 不易被老鼠、昆虫等动物破坏，可保持建筑物清洁。 . 泡沫陶瓷板: 以陶土尾矿、陶瓷碎片、河（湖）道淤泥、掺加料等作为主要原料，采用先进的生产工艺和发泡技术，经高温焙烧而成的高气孔率的闭孔陶瓷材料。 产品状态：固体块状。 两种构造做法： 特点： 防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定、生态环保性好、与墙基层和抹面层相容性好、安全稳固性好、可与建筑物同寿命。. 加气混凝土: 加气混凝土砌块是以硅质材料（砂）和钙质材料（石灰、水泥）为主要原料，掺加发气剂（铝粉），通过配料、搅拌、浇注、预养、切割、蒸压、养护等工艺过程制成的轻质多孔硅酸盐制品。 因其经发气后含有大量均匀而细小的气孔，故名加气混凝土。 加气混凝土砌块自保温系统是将加气混凝土砌块用于钢筋混凝土框架结构外墙填充墙或用于混合结构外墙而成为自保温外墙。 基本构造 自保温系统外侧为防水界面剂，粉刷层（局部增添耐碱玻纤网格布）和饰面层；自保温系统内侧为批嵌层（局部增添耐碱玻纤网格布）和饰面层。 与一般砌体材料相比，其优点有：a. 重量轻 砂加气混凝土砌块的容重一般为400700kg/ m3，相当于粘土砖的1/3，普通砖的1/5，混凝土的1/4，也低于一般轻骨料混凝土。b、强度能满足要求 加气混凝土砌块（B06）抗压强度平均值虽然只有4.6 MPa，但由于加气混凝土块体尺寸较大，制品匀质性较好，其砌体利用系数为0.70.8，而黏土砖在砌体中的利用系数仅为0.3左右。因此，从这个意义上讲，加气混凝土砌块（B06）的砌体强度高于黏土砖（MU7.5）的强度。c、保温隔热性能好 加气混凝土砌块的导热系数仅为0.15W/m.K，只有黏土砖的1/5、普通混凝土的1/10，因而有良好的保温隔热性能。d、吸音隔声性能好 加气混凝土砌块由于具有球状密闭多孔结构，因而具有一定的吸音和隔声性能，吸音系数为0.230.3，隔声量为58dB。完全可以满足各类墙体的隔声要求。. 岩棉板: 以玄武岩及其它天然矿石等为主要原料，岩棉板经高温熔融成纤，加入适量粘结剂，固化加工而制成的。导热系数0.041-0.045。 目前一般都是以经摆锤法生产的憎水型岩棉板为保温隔热层材料，采用粘、钉结合工艺与基层墙体连接固定，并由抹面胶浆和增强用玻纤网布复合而成的抹面层以及装饰砂浆饰面层或涂料构成。 特点：a. 透气性好与无冷凝反应；b. 良好的隔音性能；c. 良好的热、化学稳定性；d. 可靠的憎水性；e. 良好的机械强度；f. 易施工性。系统构造主要包括：粘结层、保温层、加强层及找平层、饰面层及配件。饰面层应采用饰面砂浆、装饰灰浆等轻质功能性涂层或有良好透气性的水性外墙涂料。g. 采用岩棉外墙外保温系统后，墙体的传热系数下降，在冬季减少墙体热损失，在同等供热条件下，保温后比保温前室内空气温度及墙体内表面温度均有所提高；到夏季，岩棉外墙外保温系统能减少太阳辐射的热传导，有效地降低太阳辐射和室外气温的综合作用，使室内空气温度和墙体内表面温度得以降低岩棉作为开放式多孔状结构的保温材料，孔隙率大，具有良好的透湿性。. 陶粒混凝土: 以陶粒代替石子作为混凝土的骨料。以粘土、亚粘土等为主原料，经加工制粒、烧胀而成的，其粒径在5mm以上的轻粗骨料称为粘土陶粒；粒径小于5mm的轻细骨料称为粘土陶砂。 陶粒混凝土具有以下特点： a. 陶粒混凝土重量轻，比普通混凝土轻2/31/5，由于自重轻，可减少基础荷载，因而可使整个建筑物自重减轻； b. 陶粒混凝土保温性能好，热损失小。陶粒混凝土导热系数一般为0.20.7KCAL/M.0C.N,比普通混凝土低一半以上，因此可减薄墙体厚度，相应地增加居住面积，在等同墙厚条件下，可大大改善房间保温隔热性能。 c. 陶粒混凝土抗渗性好。陶粒表面比碎石粗糙，具有一定吸水能力，所以陶粒与水泥砂奖之间的粘结能力较强，因而陶粒混凝土具有较高的抗渗能力和耐久性。 d. 陶粒混凝土耐火性好。防火试验结果表明年，它的耐火极限温度可达3小时以上。而普通混凝土的耐火极限温度一般为1.52小时。 e. 陶粒混凝土具有施工适应性强的特点，它不仅可根据建筑物的不同用途和承载能力，配制出不同容重和强度的混凝土材料（根据其用于保温隔热的结构或承重结构而变），而且施工简便，适应于各种施工方法进行工业化生产，它不仅可采用予制工艺制作各种类型的构件（如板、块、梁、柱等）且可采用现浇机械化施工。. 泡沫混凝土保温板： 以水泥、粉煤灰、硅灰等为主要材料，经发泡、养护、切割等工艺制成的闭孔轻质泡沫混凝土板（又称发泡水泥保温板）它属于气泡状绝热材料，突出特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，使混凝土轻质化和保温隔热化。这种发泡水泥的泡沫最主要的特征是吸水率8%,封闭的泡沫，气孔之间不相通，三维泡沫，孔壁光滑无破裂，直径在1mm5mm左右，占体积的80%95%.每立方米泡沫数量高达十亿个以上。 构造：特点：a. 保温隔热性能好产品干密度120300kg/m3，导热系数在0.045-0.057 W/(m.K)，具有很好的保温节能效果，泡沫混凝土是我国目前各类墙体材料中，不需要增加其他绝热材料或空气层，可达到节能65%以上的首选新型节能墙体材料。b轻质由于泡沫混凝土的密度小，在建筑物的内外墙体等部位使用，可使建筑物自重降低，可以节约建筑材料和工程费用，大幅度减少工程量，缩短工期，具有显著的经济效益。c防火性能好泡沫混凝土以水泥为主料，是无机材料，为完全不燃材料。耐火极限大于2h，可达到A级防火标准。从而具有良好的耐火性，在建筑物上使用，可提高建筑物的防火性能d隔音性能好泡沫混凝土属多密闭孔材料，因此它也是一种良好的隔音材料，它能起到良好的隔音效果，大大减少了噪声影响，改善了居住环境e耐久性能好我国最早的泡沫混凝土应用，是黑龙江地区的屋面保温层，为上世纪50年代初期前苏联专家指导施工的工程，至今近60年依然完好无损，仍在使用。这充分证明了泡沫混凝土的耐久性。泡沫混凝土耐久性大于50年，可与建筑同寿命，一次施工可使建筑终身保温，避免了多次保温施工的不足。f. 节能环保泡沫混凝土基本以无机材料为主体，生产时无有害物质产生，生产现场无异味。从建筑绿色化角度讲，也应该是建筑保温的最佳选择。g粘接力强 由于该材料是水泥基多孔材料，与砂浆、墙面属同质材料，界面亲和力好，粘结强度高，适应性强，施工效率高。 以上列举的诸多A级节能材料，在当前市场上占据主流地位的只有岩棉板和玻化微