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2020 3 14 李珠 1 建筑节能讲座 主讲 李珠博士教授太原理工大学博士生导师太原思科达科技发展有限公司董事长 2020 3 14 李珠 2 Contents 国家建筑节能的形势与政策 1 推行建筑节能的范围及重点 2 建筑节能材料及外墙保温技术 3 玻化微珠保温系统 4 2020 3 14 李珠 3 一 国家建筑节能的形势与政策 建筑节能的重要性建筑节能的二阶段目标 2020 3 14 李珠 4 建筑节能的重要性 我国的建筑规模及能耗状况我国的建筑能耗与经济发达国家之间的差距建筑节能的意义 2020 3 14 李珠 5 建筑节能的重要性 随着生产力的急速发展 世界各国能源的消耗量越来越高 世界能源需求量以每年2 的比率增长 对世界能源消费的长期预测表明 2050年全世界总能源耗费将达到1975年的4倍 而与此同时 全球能源供应日益紧张 生产力发展与能源短缺的矛盾日益加剧 因此 能源节约及综合利用问题受到世界各国的普遍关注 1992年联合国发展大会提出了 可持续发展 的战略 它是人们在面对环境恶化 能源短缺等危机的情况下提出的人类新的环境价值观和生存发展观 2020 3 14 李珠 6 建筑全过程的物质与能源消耗 因此 建筑节能很大程度上制约着 可持续发展 战略的实施 建筑节能的重要性 2020 3 14 李珠 7 建筑节能的发展阶段 20世纪60年代末70年代初的两次中东战争 发达国家石油危机 严格限制能源消耗 80年代初开始 对建筑节能的认识从单纯的抑制需求向提高能量利用率发展 90年代 开始研究既追求舒适与效益又节制地消耗地球资源的可持续发展理论 21世纪的今天 把节能与持续发展和环境保护紧密结合起来 节能 被称为煤炭 石油 天然气 核能之外的第五大能源 建筑节能上升到前所未有的高度 2020 3 14 李珠 8 我国的建筑规模及能耗状况 我国近年来 建筑规模巨大 发展迅速 城乡建筑竣工面积 2001年为18 2亿m2 2002年为19 7亿m2 2003年达20 3亿m2 2004年为20 7亿m2 我国GDP只有全世界的4 但每年新建建筑竣工面积超过世界各发达国家每年新建建筑竣工面积之和 中国建筑规模世界最大 是世界上最大的建筑市场 中国现有房屋建筑数量巨大 中国城乡既有建筑面积达441亿m2 同时现在我国正处于房屋建设的战略机遇期 预计到2020年底 全国房屋建筑面积将达686亿m2 其中城市为261亿m2 2020 3 14 李珠 9 我国的建筑规模及能耗状况 建筑能耗连同围护结构材料生产能耗占到全国能源消耗总量的27 6 并将随着人民生活水平的提高逐步增加到33 以上 2000年全国建筑能耗达到3 50亿吨标准煤 如果建筑节能工作仍维持目前的状况 2020年建筑能耗将达到10 89亿吨标准煤 为2000年的3倍以上 我国既有的400多亿平方米城乡建筑中 99 为高耗能建筑 新建的数量巨大的房屋建筑中 95 以上还是高能耗建筑 我国资源占有量不到世界平均水平的1 5 而单位建筑面积能耗是气候相近的发达国家的3 5倍 2020 3 14 李珠 10 反思 十一五 规划 所有的指标都基本完成 但唯一未达标的就是能耗增长大于GDP增长 十一五 期间我们要把能耗减少 建筑节能承担整个能耗减少量的42 这个任务非常艰巨 2020 3 14 李珠 11 GDP与能源消费增长速度对比 2020 3 14 李珠 12 我国的建筑规模及能耗状况 随着我国经济建设的快速发展 人们生活水平的提高 建筑室内热环境舒适度的要求逐渐增加 建筑能耗还要增加 建筑能耗占总能耗的比重还会加大 最主要原因 城市化不断加快 平均每年有2000万农村人口向城镇转移 而每个城市人口的能耗为乡村人口的3 5倍 2020 3 14 李珠 13 2020 3 14 李珠 14 2020 3 14 李珠 15 我国的建筑规模及能耗状况 另外的原因 房屋建筑增加 每年每人平均新增房屋面积1 3 1 5平方米 人口每年增加约900万人 中国人均GDP已超过1000美元 居民消费结构升级阶段 人均能耗迅速增加建筑热舒适性的要求越来越高居民家用电器品种 数量增加 今后 建筑能耗持续迅速增加是不可避免的趋势 如果任由高能耗建筑继续大力兴建 能源供应难以为继 势必影响发展国民经济战略目标的实现 并危及子孙后代的生存 2020 3 14 李珠 16 我国的建筑能耗与经济发达国家之间的差距 我国建筑节能水平与西方发达国家相比有很大差距 欧洲国家的住宅年实际采暖耗能已经普遍降到了年平方米8 57公斤的标准煤 领先的 高舒适度 低能耗 住宅达到了3升油以下 而目前我国推行的50标准也仅为年平方米12 5公斤的标准煤 即使达到65标准 也仅为年平方米8 75公斤标准煤 仍低于欧洲发达国家水平 2020 3 14 李珠 17 我国围护结构传热系数限值与国外标准比较 W m2 K 即使我们完全执行了现行的建筑节能标准 与国外发达国家仍有相当大的差距 2020 3 14 李珠 18 由于建筑标准的不同 我国建筑保温隔热状况与发达国家相差很多 我国的单位能耗 外墙为发达国家的4 5倍 屋顶为2 5 5 5倍 外窗为1 5 2 2倍 门窗气密性为3 6倍 我国住宅建筑采暖能耗为发达国家的3倍左右 我国每增加1元钱的生产总值消耗的能源是世界平均值的4倍 是日本的7 2倍 以单位GDP产出能耗来计算能源利用效率 我国与发达国家差距极大 日本为1 意大利为1 33 法 德为1 5 英国为2 17 美国为2 67 加拿大为3 5 而我国则高达11 5 我国的建筑能耗与经济发达国家之间的差距 2020 3 14 李珠 19 节约能源 提高能源利用率已成为我国缓解能源紧张的战略措施之一 2020 3 14 李珠 20 建筑节能的意义 有利于缓解能源供给的紧缺局面有利于改善大气环境 实现可持续发展有利于保护耕地资源有利于提高人民生活水平 2020 3 14 李珠 21 有利于缓解能源供给的紧缺局面 我国是一个能源消费大国 全年能源消耗总量居世界第二位 目前我国经济发展速度约为8 能源增长速度约为3 5 能源生产的增长速度滞后于国民经济的增长速度 从现在起对新建建筑全面强制实施建筑节能设计标准 并对既有建筑有步骤地推行节能改造 到2020年 我国建筑能耗可减少3 35亿吨标准煤 空调高峰负荷可减少约8000万千瓦 约相当于4 5个三峡电站的满负荷出力 减少电力建设投资约6000亿元 由此造成的能源紧张状况必将大为缓解 我们在大力投资建设电站设施以缓解我国目前电力紧张状况的同时 必须充分考虑建筑节能的巨大潜力 如果不改变目前建筑高耗能的状况 即使再建10座三峡电站也不能满足我们对电力的需求 2020 3 14 李珠 22 2020 3 14 李珠 23 有利于改善大气环境 实现可持续发展 由于我国能源结构是以煤为主 煤炭的大量直接燃烧引起了城市大气污染日益严重 建筑采暖是城市大气的一个主要污染源 只有从源头上减少建筑采暖能耗 才能使城市采暖期大气污染的严重状况得到根本改变 1990年后 全球变暖的现实正不断地向世界各国敲响警钟 1997年12月 联合国气候变化框架公约方通过了抑制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的 京都议定书 我国己正式核准 京都议定书 切实履行减排温室气体义务 这对建筑节能提出了更高要求 2020 3 14 李珠 24 有利于保护耕地资源 到2000年底 我国人均耕地的占有量仅为1 51亩 只占世界人均耕地的45 我国目前每年烧制粘土砖耗用粘土约14 3亿立方米 相当于毁坏耕地50万亩 此外我国每年烧砖要烧掉6000多万吨标准煤 占建材生产总能耗的55 每年制砖的生产能耗和北方地区采暖能耗二者合计占我国全年能耗的15 以上 建筑节能可以极大推动我国建材领域的墙材革新 对保护耕地和生态环境起到积极作用 2020 3 14 李珠 25 有利于提高人民生活水平 舒适的建筑热环境已经成为人们生活的需要 过去我国大多数住宅的建筑品质和节能水平仅相当于欧洲50年代的水平 居住热环境很差 影响广大人民群众的身体健康 节能建筑不仅能降低建筑能耗 而且显著地改善室内环境的热舒适性 实现冬暖夏凉 提高人民群众的生活质量和健康水平 2020 3 14 李珠 26 节能是国家的需要 是人民的需要 是世界对中国的需要 节能是最绿色的能源 最丰富的能源 最廉价的能源 最美丽的能源 最环保的能源 节能工作任重而道远 在节能领域做出微小的贡献 就是对人类做出巨大的贡献 2020 3 14 李珠 27 建筑节能二阶段目标 Phase1 Phase2 2010年全国新建建筑全部严格执行节能50 的设计标准 其中各特大城市和部分大城市率先实施节能65 的标准 从2010年起到2020年 进一步提高建筑节能标准 平均节能率要达到65 东部地区要达到更高的标准 一些建筑的节能率要达到75 标准 如果能完成上述目标 2020年 我国建筑能耗可减少3 35亿吨标准煤 这相当于2002年整个英国能耗的总量 这是个非常可观的数字 对人类社会的可持续发展也是一个巨大的贡献 2020 3 14 李珠 28 二 推行建筑节能的范围及重点 建筑节能的范围建筑节能重点 2020 3 14 李珠 29 建筑节能的范围 建筑用能包括建造能耗和使用能耗两个方面 由于建筑使用能耗比建造能耗大得多 发达国家把建筑节能的范围限于建筑使用能耗 我国建筑节能的范围按照国际上通行的方法 指建筑使用能耗 但由于新建建筑规模很大 也应同时重视节约建造能耗 2020 3 14 李珠 30 建筑节能的范围 建筑节能在具体的实施中一般包括如下几方面的节能措施 1 建筑规划设计中的节能 2 建筑构造 主要是围护结构上采取措施 3 在建筑的使用中节能 我国目前的建筑节能工作主要围绕提高建筑物围护结构的保温隔热性能和提高供热制冷系统效率两个方面展开 2020 3 14 李珠 31 建筑节能的重点 1 建立健全建筑节能法规体系立法是推进建筑节能的根本 中华人民共和国节约能源法 应增补建筑节能重要内容 在修订 建筑法 时 争取建筑节能能列有专章 建议制定 建筑节能管理条例 对建筑节能管理 财税政策 奖励惩罚等做出明确规定 各级地方政府加强建筑节能管理 是发展建筑节能的关键 因此 要把建筑节能纳入各级地方政府工作职责和日常管理范围 其政绩与节能成效挂钩 才能建立长效机制 还建议修订 墙体改革基金管理办法 建设部修订 民用建筑节能管理规定 正在积极进行中 2020 3 14 李珠 32 建筑节能的重点 2 完善建筑节能标准体系和执行监督建立建筑节能标准体系 包括建筑节能设计 施工 验收 检测 运行标准等各方面标准的工作 为便于今后进行实际能耗监督 应在广泛调查研究的基础上分地区分建筑类型 制定公共建筑及居住建筑能耗定额标准 大型公共建筑能耗很大 要制定大型公共建筑采暖空调节能监测标准 还要制定既有建筑节能改造标准 以及多个系列建筑节能技术及产品标准 尽快使这些标准互相配套 并不断更新完善 2020 3 14 李珠 33 建筑节能的重点 3 争取国家财政税收政策的支持所有的发达国家对建筑节能都有一系列财税政策支持 我国缺乏任何财税激励政策的状况必须尽快改变 现在财政部在财税政策观念上已从单纯算财政增支减收到算综合社会成本效益的转变 希望在政府经常性预算中设立建筑节能支出科目 主要用于节能技术开发 宣传 示范 推广以及能耗调查和节能监管 将长期国债中一定比例用于建筑节能投入 改墙改基金为建筑节能基金 设既有建筑节能改造专项基金和供热改革专项基金 此外 扩大墙改产品减征税目范围 允许某些建筑节能产品减征增值税 按照使用资源的代价应包括消耗资源和破坏环境的费用的思路 对大型公共建筑进行能耗定额管理 组织严格的能耗监察 规定累进的阶梯能源价格 促使大型公共建筑采取节能措施 尽快改变能耗过高的状况 2020 3 14 李珠 34 建筑节能的重点 4 抓紧推进城镇供热体制改革几年来 城镇供热体制改革进展十分缓慢 改革固然相当艰难 拖延只会使国家负担更重 问题积累更多 只有主动抓 改革才能继续前进 应要求各试点城市系统总结改革经验 在此基础上制订政策框架 发布新的文件 召开全国性会议 交流经验 制订计划 其中宜规定各大中城市完成供热体制改革步骤与期限 以便把供热体制改革重新推动起来 有人以为 供热体制改革可能会影响弱势群体的利益 其实正好相反 弱势群体会在改革中得到照顾 供热改革与建筑节能措施相结合 使能耗减少 实际上有利于保障弱势群体的生活 在推进供热体制改革中 可比较不同采暖计量控制系统 优选经济合理的技术方案 而且与既有建筑节能改造相结合 能耗得以减少 2020 3 14 李珠 35 建筑节能的重点 5 开展既有建筑节能改造与新建建筑相比 既有建筑总是占绝大多数 能耗要高得多 只有既有建筑节能改造取得成效 全国建筑能耗才能大幅度降下来 为此 政府机关应率先垂范 政府办公楼节能改造要先行 对能耗过高的大型公共建筑应限期完成改造 现在就要求大中城市抓紧开始既有建筑节能示范改造 探索出激励政策 总结技术经验 由政府 业主等多方集资 也可借鉴国外通行的节能服务公司方式 技术上通过专家诊断 研究出多套经济合理的方案 2020 3 14 李珠 36 建筑节能的重点 6 组织农村节能省地型住宅示范试点我国农村用能正由采用生物能向商品能源转变 特别是大城市周边农村采暖空调使用日益增加 商品能源消耗增长相当迅速 如2003年北京农村每百户就有空调器35台 农村住宅围护结构保温隔热性能普遍很差 室内冬冷夏热 建筑热环境不良 推广农村住宅节能 既可节省能源 又能改善农民生活 可在不同地区组织一批试点示范工程 其中太阳房技术和太阳能热水器可以广泛应用 还要组织农村节能省地型住宅技术研究 宣传推广农村节能省地型住宅成功经验 2020 3 14 李珠 37 建筑节能的重点 7 推动建筑节能技术进步要尽快开发并形成不同地区不同建筑适用的多种建筑节能配套技术 包括既有建筑节能改造技术 推广当地适用的建筑节能配套技术 可从经过实践考验的成熟技术中先挑选出50 70种技术编印成建筑节能技术指南 召集研讨会 介绍给各地选用 再逐步补充 还要继续研发先进适用的建筑围护结构保温隔热技术 特别是外墙外保温技术 节能窗技术和采暖计量及控制技术以及太阳能 地热能技术 继续组织以企业为主 产学研结合从事建筑节能技术研发 要重视建筑节能技术的基础研究 请财政部门支持 加强研究基地建设和经费投入 2020 3 14 李珠 38 建筑节能的重点 8 不断建造节能示范建筑真正好的节能建筑示范效应很大 要求各地年年建造节能示范建筑 示范小区 要建造各种类型的有代表性的节能示范建筑 包括居住建筑和公共建筑 新建建筑和既有建筑 但是示范建筑不能只是开发商的卖点 而要在该地区真正起到引领建筑节能技术潮流的作用 示范建筑要在建造期间就进行检查 并经过严格验收 验收时必须提供详实的技术 经济和围护结构热工性能与设备能源效率的检测报告 还要要求示范建筑运行1 2年后提供翔实的能耗检测 成本节约报告 2020 3 14 李珠 39 建筑节能的重点 9 组织建筑能耗调查 建立能耗数据库建筑能耗数据是了解建筑运行情况 进行建筑节能工作的基本依据 少数单位做过一些建筑能耗调查统计分析工作 不可能全面系统 从已有的调查资料来看 同一地区同类建筑单位面积能耗差距很大 说明能源浪费大 节能潜力也大 如果能够掌握不同地区不同建筑的实际能耗数据 将大大促进建筑节能事业发展 但是建筑能耗调查工作量十分巨大 相当复杂 可采取普查 抽样调查 统计报告 计算分析相结合的方法 可以以大中城市大型公共建筑为突破口 其中又以采暖 空调 热水供应 照明用能为主 先集中力量调查清楚 然后在此基础上逐步建立全国和省市的各类建筑能耗数据库 可与地方 统计部门合作进行 建议下决心组织力量 请财政部门支持 安排经费 限期完成 2020 3 14 李珠 40 建筑节能的重点 10 建立节能产品认证和节能建筑认定制度为提高建筑用能产品质量 推进建筑用能产品能效分级认证和能效标识管理制度 组织制定并实施不同建筑用能产品能效分级标准 把好市场准入关 研究建立我国节能建筑评定体系 制定建筑能耗性能评定分级标准 选取不同试点建筑进行能耗性能评定 逐步推行建筑能耗性能评级 再发展到绿色建筑性能评定分级 通过建筑节能评审 对节能效果显著的建筑颁发 建筑节能之星 标识 2020 3 14 李珠 41 建筑节能的重点 从市场角度研究建筑节能 中国的建筑节能能不能做得起来 除了政府的行政和法律措施外 要多从市场经济的角度考虑问题 从充分发挥市场机制的角度做出建筑节能的制度安排 产业的发展是需要市场的 更需要市场的机制和办法 中国的建筑节能事实上形成了四个市场 这些市场有些已经成熟 有些才刚刚起步 2020 3 14 李珠 42 建筑节能的重点 第一 技术市场 主要是研发建筑节能有关技术和设备的 包括各种能源在室内和建筑的科学应用 还包括技术咨询 比如建筑围护结构的设计 提供技术改造方案等等 技术市场的主体是科研单位 大专院校 第二 建材市场 主要是建筑节能材料和设备 设施的加工和生产 节能门窗 保温材料 节能设备的生产加工 市场的主体是生产企业 这个市场很重要 没有人愿意去生产 没有节能材料和设备的市场供应 建筑节能是无米之炊 2020 3 14 李珠 43 建筑节能的重点 第三 工程市场 也可讲是施工市场 节能技术和节能材料设备总要落实到建筑 落实到房间 不管是新建建筑还是老的既有建筑 都需要施工和安装这个环节来实现建筑节能 这个市场的主体是施工企业和工程公司 工程市场巨大 每年新建建筑20亿平方米 既有建筑150亿平方米 第四 投资市场 上面讲的技术市场 材料市场 工程市场能不能做得起来 重要的一条 要看投资市场的表现 因为问题的关键还是钱的问题 是利益导向问题 2020 3 14 李珠 44 三 建筑节能材料及外保温技术 当今建筑节能材料发展与应用外墙保温技术 2020 3 14 李珠 45 当今建筑节能材料发展与应用 我国热力工程的应用中给保温材料下了这样一个定义 以减少热量损失为目的 在平均温度等于或小于623K 350 时 导热系数小于0 12W m2 K的材料 称之为保温材料 在一般的建筑保温中 人们把在常温 20 下 导热系数小于0 233W m2 K的材料称为保温材料 保温材料是绝热材料的一个分支 可分为无机保温材料和有机保温材料 2020 3 14 李珠 46 当今建筑节能材料发展与应用 有机保温材料聚苯乙烯泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料板简称聚苯板 也被称为EPS板 是由苯乙烯聚合而成 具有质轻 导热系数小 保温隔热性能好 不吸水 耐酸碱性好 耐热性好等特点 而且具有弹性 抗冲击性好 挤塑聚苯乙烯泡沫塑料 被称为XPS板 2020 3 14 李珠 47 当今建筑节能材料发展与应用 聚苯乙烯泡沫塑料物理性能 2020 3 14 李珠 48 当今建筑节能材料发展与应用 聚苯乙烯泡沫塑料在建筑中是理想的隔热 保温 防震和抗腐蚀材料 因此广泛应用于建筑外墙的保温工程中 还有将聚苯乙烯泡沫塑料与炉渣 陶粒等混合制成水泥混凝土聚苯板 炉渣混凝土聚苯板以及陶粒聚苯复合保温板等 这些制品也有着较好的保温性能 挤塑聚苯乙烯泡沫塑料作为建筑保温材料在物理性能上比聚苯乙烯泡沫塑料有一定的优势 比较明显的一点就是其吸水率较低 因此理论上能保证建筑保温的实际效果 但是 它属于一种新型保温材料 在施工中以及日常维护中还存在一些问题 与之配套的辅料还没有在实际工程应用中取得良好的效果 因此在使用中需要谨慎选择 2020 3 14 李珠 49 当今建筑节能材料发展与应用 聚氨酯泡沫塑料硬质聚氨酯泡沫塑料具有表观密度小 导热系数低 不发霉 可加工性好 吸声性好 抗震能力强的优点 为了防火 往往使用一些不燃材料作为其覆盖层 如 石棉水泥板 石膏板 金属板和混凝土等 也可以直接在硬质聚氨酯泡沫塑料表面喷涂饰面材料和粘贴一层塑料壁纸等作为保温层 2020 3 14 李珠 50 当今建筑节能材料发展与应用 聚氯乙烯泡沫塑料 具有容重低 导热系数小 耐酸碱性好 耐油性好 保温隔热好的特点 脲醛泡沫塑料 具有良好的耐热性和耐寒性 不易燃 容重小 价格低 其生产工艺简单 像聚氨酯泡沫塑料一样可进行现场发泡 适用于填充形状复杂的空间 但是其强度较差 因此一般用于夹层墙体中的填充 也可用于蜂窝结构中的保温 酚醛泡沫塑料等 属于硬质泡沫塑料 具有较好的耐热性和耐寒性 其使用温度为 150 1500 而且不易燃 价格低廉 但是力学性能差 吸水率较大 应用时应采取适当的防潮防水措施 2020 3 14 李珠 51 当今建筑节能材料发展与应用 新型有机材料FGC 有机硅 外墙外保温材料 以材料组织结构科研为基点 把建材中纤维状材料 水镁石碳化纤维 和松散颗粒材料 漂珠 累托石黏土 通过化工材料 硼砂以及有机硅添加剂 利用新工艺复合 形成网状拉力结构 疏松而多空隙 使其本身具有固相和气相两大绝热性能 克服了外装饰层裂缝的问题 橡塑海绵保温材料 闭孔弹性材料 其特点是 1 导热系数低 2 阻燃性能好 为B1级难燃材料 3 安装方便 外形美观 4 抗振特性 橡塑绝热材料具有很高的弹性 因而能最大限度地减少冷冻水和热水管道在使用过程中的振动和共振 5 安全 既不会刺激皮肤 亦不会危害健康 能防止霉菌生长 避免害虫或老鼠啮咬 而且耐酸抗碱 2020 3 14 李珠 52 当今建筑节能材料发展与应用 无机保温材料膨胀珍珠岩膨胀珍珠岩是以珍珠岩矿石为原料 经过破碎 筛分 然后预热至400 500 再于回转窑中焙烧至1250 1300 后 经冷却而成 由于膨胀珍珠岩具有低容重 低导热系数 良好的耐热性能和吸声性能 电绝缘性能好 耐酸性好 能与不同胶结剂配合制成各种形状的织品 而且价格低廉 其缺点是吸水率高 耐酸碱性差 且质量相对较高 增加建筑负荷 2020 3 14 李珠 53 当今建筑节能材料发展与应用 岩棉 矿渣棉岩 矿 棉是以玄武岩 矿渣 石灰石为主要原料 采用离心法或喷吹法工艺生产 具有密度小 导热系数低 不燃 吸声效果好的特点 而且具有一定的弹性和柔软性 施工也较为简便 玻璃棉玻璃棉及其制品也属于无机纤维类保温材料 其原料丰富 价格低廉 保温 隔热 吸声性能好 施工简便 玻璃棉具有密度小 导热系数低 不燃 吸声效果好的特点 而且有弹性 柔软性好 适合于各种形式的建筑空间 2020 3 14 李珠 54 当今建筑节能材料发展与应用 泡沫玻璃泡沫玻璃的综合性能非常优异 具有极强耐候性 耐久性的无机绝热材料 它使用寿命与建筑物同步 线膨胀系数与混凝土等墙体材料基本相同 表面多孔与水泥砂浆粘结良好 施工方便 而且强度高 导热系数低 不吸水等特性 抵抗紫外线 风雨能力强 保温隔热效果永久 同时避免了建筑结构受高低温差变化的损害 玻化微珠 详述于后 2020 3 14 李珠 55 当今建筑节能材料发展与应用 保温材料的发展方向随着建筑节能政策的实施 建筑使用者对室内热环境要求的日益提高 保温材料将得到快速发展 主要有以下几个方面 1 向多功能复合化发展 各种材料各有特色 也有不足之处为了克服单一保温材料的不足 则要求使用多功能复合型的建筑保温材料 2020 3 14 李珠 56 当今建筑节能材料发展与应用 2 向轻质化发展 同种材料密度越小其隔热性能越好 同时 轻质材料不会造成建筑结构的额外负担 减少了因结构变形造成渗漏的可能性 随着轻型房屋体系的发展 建筑保温材料也必然向着轻质化方向发展 3 向绿色化发展 建筑保温材料从原料来源 生产加工制造过程 使用过程和产品的使用功能失效 废弃后 对环境的影响及再生循环利用等四个方面满足绿色建材的要求是必然趋势 如有机质发泡保温制品不再采用氟利昂 开发以植物纤维为主要原料的纤维质保温材料 合理利用固体废弃物包括粉煤灰 矿渣和废旧泡沫塑料等 2020 3 14 李珠 57 当今建筑节能材料发展与应用 4 相变储能型墙体保温材料得到发展 由于节能和环保的观念日益深人人心 到了20世纪90年代中期 相变材料在建筑领域的应用研究成为了一个热点 目前 应用在建筑上的相变材料按照化学成分的不同 可以分成无机和有机两大类 无机类相变材料价格便宜 但它存在过冷和相分离现象 有机类相变材料具有良好热行为 化学 物理特性稳定 受到人们的广泛关注 通过一定的技术将相变储能材料均匀分散在砂浆 混凝土或涂料中 使得其与建筑材料结合使用 从而提高建筑物的舒适度 降低能耗和改善对环境的负面影响 2020 3 14 李珠 58 当今建筑节能材料发展与应用 5 透明保温材料的应用得到推广 随着透明保温技术以及新型墙体保温技术的发展 透明保温材料将得到更广泛的应用 将透明保温材料应用在窗户或预先涂黑的大面积墙体上 当日照充足时 该种保温材料从太阳的辐射中吸收热能 并传到建筑物的内墙 使内墙的温度升高 当日照不足时 透明保温材料又会最大限度的防止室内热量的散失 从而增加整座建筑的保温性 非常适合于温带和寒冷地区且有强烈太阳照射的区域 同时 透明保温层可以增加室内的舒适度 防止墙体水蒸汽凝固 避免结霜和霉变的产生 2020 3 14 李珠 59 当今建筑节能材料发展与应用 6 无机保温材料将得到广泛应用无机保温材料的性能十分稳定 在发达国家被广泛使用 主要是因为其具有良好生态环保性 可持续循环再利用和超强的经济实用价值 我国资源极其有限 生态环境保护状况的形势日益严峻 全国如此大规模的建筑保温节能工程 需要耗用大量的保温材料 如过多地依赖有机保温材料 若干年后如保温层因技术原因或遇火灾或自然老化被废弃 必将对环境造成严重污染并让我们付极大的经济与其它代价 因此 无机保温材料 又特别是高性能 低成本的复合型 可循环利用的无机保温材料的研究与用技术是今后发展的方向 2020 3 14 李珠 60 外墙保温技术 1 2 3 4 外墙保温技术概述 外墙外保温技术 外墙自保温技术 外墙保温中的裂缝问题 2020 3 14 李珠 61 外墙保温技术 1 外墙内保温技术墙内保温是将保温材料置于外墙体的内侧 优点 1 对饰面和保温材料的防水 耐候性等技术指标的要求不甚高 纸面石膏板 石膏抹面砂浆等均可满足使用要求 取材方便 2 内保温材料被楼板所分隔 仅在一个层高范围内施工 不需搭设脚手架 3 在夏热冬冷和夏热冬暖地区 内保温可以满足要求 4 对于既有建筑的节能改造 特别是目前当房屋卖给个人后 整栋楼或整个小区统一改造有困难时 只有采用内保温的可能性大一些 2020 3 14 李珠 62 外墙保温技术 缺点 1 由于圈梁 楼板 构造柱等会引起热桥 热损失较大 2 由于材料 构造 施工等原因 饰面层出现开裂 3 不便于用户二次装修和吊挂饰物 4 占用室内使用空间 5 对既有建筑进行节能改造时 对居民的日常生活干扰较大 6 墙体受室外气候影响大 昼夜温差和冬夏温差大 容易造成墙体开裂 2020 3 14 李珠 63 外墙保温技术 2 外墙夹心保温技术外墙夹心保温是将保温材料置于外墙的内 外侧墙片之间 内 外侧墙片可采用混凝土空心砌块 优点 1 对内侧墙片和保温材料形成有效的保护 对保温材料的选材要求不高 聚苯乙烯 玻璃棉以及脲醛现场浇注材料等均可使用 2 对施工季节和施工条件的要求不十分高 不影响冬期施工 在黑龙江 内蒙古 甘肃北部等严寒地区曾经得到一定的应用 2020 3 14 李珠 64 外墙保温技术 缺点 1 在非严寒地区 此类墙体与传统墙体相比尚偏厚 2 内 外侧墙片之间需有连接件连接 构造较传统墙体复杂 3 外围护结构的 热桥 较多 在地震区 建筑中圈梁和构造柱的设置 热桥 更多 保温材料的效率仍然得不到充分的发挥 4 外侧墙片受室外气候影响大 昼夜温差和冬夏温差大 容易造成墙体开裂和雨水渗漏 2020 3 14 李珠 65 外墙保温技术 3 外墙外保温技术优点 1 适用范围广 适用于不同气候区的建筑保温 2 保温隔热效果明显 热桥 影响小 3 能保护主体结构 大大减少了自然界温度 降水 紫外线等对主体结构的影响 4 有利于改善室内环境 5 扩大室内的使用空间 与内保温相比 每户使用面积约增加1 3 1 8m2 6 利于旧房改造 对人们的日常生活干扰少一些 7 便于丰富美化外立面 2020 3 14 李珠 66 外墙外保温技术 EPS板薄抹灰外墙外保温系统EPS板薄抹面外保温系统是国内外使用最普遍 技术上最成熟的外保温系统 优越性 1 技术成熟 欧洲使用最久的EPS板薄抹面外保温系统实际工程已将近40年 并且在试验室试验与试验性建筑对比分析的基础上制定了标准和规定了成套的检验方法 大量工程实践证实 EPS板薄抹面外保温系统使用年限可超过25年 2 EPS板价格不十分贵 使整个系统价格适中 便于用户接受 3 无复杂的施工工艺 一般施工单位经过简短培训后 便可掌握施工要领 便于技术的推广 4 有多种颜色和纹理的面层涂料可供选择 2020 3 14 李珠 67 外墙外保温技术 胶粉EPS颗粒保温浆料外墙外保温系统该系统胶粉EPS颗粒保温浆料导热系数接近0 06W m K 保温层设计厚度不宜超过100mm 在严寒地区使用会受到一定限制 该系统在夏热冬冷地区和夏热冬暖地区使用有明显优势 该系统适用于各种新建建筑的混凝土和砌体结构外墙 也适用于既有建筑节能改造 该系统的优点 1 保温浆料用于外墙外保温时 对基层墙体平整度要求不高 易于在各种形状的基层墙体上施工 3 施工工艺比较简单 易操作掌握 4 有些保温浆料的材料中采用回收废聚苯颗粒作为轻骨料 节能利废 有利于保护环境 5 可用于修补墙体抹灰面层的裂缝 2020 3 14 李珠 68 外墙外保温技术 EPS板现浇混凝土外墙外保温系统一般来说 现浇混凝土与EPS板之间是不可能有可靠粘结的 因此 EPS板两面应预涂界面砂浆 以确保可靠粘结 要求EPS板两面必须预涂界面砂浆 是为了确保EPS板与现浇混凝土和面层局部修补 找平材料能够牢固地粘结以及保护EPS板不受阳光和风化作用破坏 浇筑混凝土时会产生侧压力 一次浇筑高度越大 底部EPS板所受侧压力越大 拆模后EPS板回弹 造成板面出现接茬高差 2020 3 14 李珠 69 外墙外保温技术 EPS钢丝网架板现浇混凝土外墙外保温系统由于侧压力的作用 浇筑混凝土后有一半数量的钢筋未包覆在抹面层中 抹面层成瓦楞状 容易造成抹面层开裂 一般不用于涂料饰面 由于这种构造系统有大量腹丝埋在混凝土中 与结构墙体的连接比较可靠 目前大多用于做面砖饰面 2020 3 14 李珠 70 外墙外保温技术 机械固定EPS钢丝网架板外墙外保温系统这种系统水泥砂浆抹面层易开裂 一般不用于涂料饰面 常用于贴面砖岩棉板外保温系统该系统采用机械固定件将岩棉板固定在外墙上 外挂镀锌钢丝网并抹胶粉EPS颗粒保温浆料 表面做玻纤网增强抗裂砂浆薄抹面层和饰面涂层 该系统适用于混凝土和砌体结构外墙 适用于气候干燥地区 气候湿热地区慎用 2020 3 14 李珠 71 外墙外保温技术 装配式保温装饰一体化外保温系统 罗宝 外保温系统 系统构造 工业化生产保温装饰复合板芯材为聚氨酯泡沫塑料 外表为涂仿瓷 仿天然石才的0 5mm铝板 内贴0 06mm铝箔防潮层 侧边设有防水榫槽 安装时将防腐木龙骨固定在外墙上 用不锈钢钉将复合板固定在龙骨上 该系统适用于混凝土和砌体结构外墙 用于既有建筑优势明显 气候湿热 风大地区慎用 2020 3 14 李珠 72 外墙外保温技术 现场喷涂聚氨酯外保温系统喷涂聚氨酯外保温系统由聚氨酯防潮底漆层 喷涂聚氨酯硬泡保温层 聚氨酯界面层 胶粉EPS颗粒保温浆料找平层 玻纤网抗裂砂浆抹面层和涂料饰面层构成 聚氨酯硬泡体导热系数小 保温层热阻高 胶粉EPS颗粒保温浆料找平层兼有找平和保温功能 找平效果好 抗裂性能可靠 该系统是喷涂聚氨酯硬泡与胶粉EPS颗粒保温浆料找平的结合 2020 3 14 李珠 73 外墙外保温技术 仿幕墙式外保温系统以挤塑聚苯板为保温层 外面复合金属面层 表面做氟碳涂料 可直接用机械方式固定 也可粘贴 板缝用密封胶密封 2020 3 14 李珠 74 外墙自保温技术 新型结构体系 承重墙体自身具有保温功能 玻化微珠免拆保温墙模复合剪力墙结构体系 玻化微珠免拆保温墙模复合剪力墙结构体系为一种新型保温承重结构体系 可以实现结构施工中完成墙体保温施工 墙体本身除了承重的功能之外 同时具有保温的作用 该体系是在墙体改革和开发新型结构体系的大背景下 太原理工大学和山西省建总公司 山西大学等多家单位联合进行研究的山西省自然科学基金项目 2006011050 免拆保温墙模复合剪力墙体系作为一种新型结构体系 不仅具有良好的保温能力 而且具有很好的抗震性能 2020 3 14 李珠 75 砌块砌筑示意图 该保温墙模已经获得国家实用新型专利专利号 ZL200420117204 5 保温墙模规格900 240 200mm 是以保温材料 胶结材料 水泥 和外加剂为原料 经过一定尺寸的模具压制而成的空心砌块 墙模中矩形截面孔洞中浇筑混凝土后 墙模与混凝土组成复合剪力墙结构体系 2020 3 14 李珠 76 外墙自保温技术 新型结构体系 免拆保温墙模复合剪力墙结构体系在设计过程中 墙模材料采用玻化微珠保温混凝土 导热系数为0 067W m K 保温隔热性能良好 用ANSYS进行有限元热分析 分析结果表明120厚剪力墙与两侧60mm厚的免拆外墙模的复合剪力墙超过了620厚实心粘土砖墙的保温效果 符合国家以其它材料替代粘土实心砖和建筑节能墙体改革的要求 2020 3 14 李珠 77 外墙自保温技术 新型结构体系 在结构受力方面 由于保温墙模独特的结构设计 在墙模内浇筑混凝土后形成规则的带缝剪力墙结构 带缝剪力墙结构中的规则竖缝破坏了剪力墙的整体性 带缝剪力墙结构较普通剪力墙结构有自重减轻 刚度减小 周期增大等特点 其受地震影响力较小 抗震性能良好 同时由于墙体刚度可调 有较好的弹塑性耗能能力 可以限定地震破坏形式 减轻地震破坏作用 2020 3 14 李珠 78 外墙保温中的裂缝问题 聚苯板薄抹灰外保温隔热构造设计产生裂缝的原因保温板在昼夜及季节变化发生热胀冷缩 湿胀 干缩时也在板缝处集中产生变形应力 该体系通常采用纯点粘或筐点粘 体系存在贯通的空腔 正负风压对有空腔的保温隔热墙面进行挤或拉 易造成板缝处开裂 极端情况下负风压甚至会将保温板掀掉 另外一个因素是当聚苯板的温度超过70 时 聚苯板会产生不可逆热收缩变形造成较为严重的开裂变形 2020 3 14 李珠 79 外墙保温中的裂缝问题 挤塑聚苯板保温工程开裂挤塑聚苯板保温工程开裂 除了与膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温体系类似的原因外 还有以下原因 1 整个体系材料不配套 未经大型耐候性试验验证 挤塑聚苯板虽然具有良好的保温防水性 但由于其强度较高变形应力大 表面光滑 疏水难以粘接等原因 在国外要用于屋面及地面以下墙面的防水保温 目前国内未经体系研究就用于墙面保温时 如不对材料性能严格控制并经大型耐候性试验验证 必然出现较为严重的质量事故 2 挤塑板比膨胀聚苯板密度大强度高 由于自身变形及温差变形而产生的变形应力也大 相对于每条板缝来说 相邻两块板自身的应力变化是反向的 对板缝处进行挤或拉 造成板缝处开裂 2020 3 14 李珠 80 外墙保温中的裂缝问题 现浇无网聚苯板外保温隔热构造设计产生裂缝的原因 聚苯板与混凝土基墙结合力不够 现浇施工表面平整度控制困难 工程通高垂直偏差较大 局部达到40mm 60mm 由于聚苯板表面强度低 在支护和拆卸外侧模板时 聚苯板表面不可避免受到损坏 混凝土在浇筑时难以避免出现漏浆形成热桥 2020 3 14 李珠 81 外墙保温中的裂缝问题 水泥砂浆厚抹灰钢丝网架保温板外保温隔热构造设计产生裂缝的原因 普通水泥砂浆自身易产生各种收缩变形 并且存在强度增长周期短收缩周期长的矛盾 在约束条件下 当收缩形成的拉应力超过水泥砂浆的抗拉强度时 就会出现裂缝配筋位置不合理引起裂缝 荷载过大产生挤压开裂 2020 3 14 李珠 82 外墙保温中的裂缝问题 膨胀珍珠岩及海泡石保温浆料外墙外保温隔热体系设计存在的不足 采用以膨胀珍珠岩及海泡石为主保温隔热材料的浆料由于吸水率高 干缩变形及温湿变形大 易开裂脱落 且保温性能较差 2020 3 14 李珠 83 外墙保温中的裂缝问题 材料原因 过于松软和过于高强的保温隔热板材均不利于整个体系的稳定和抗裂性能 如 膨胀聚苯板用于外墙保温的聚苯板主要是密度在18 0 22 0kg m3 尺寸稳定性 30 的阻燃型膨胀聚苯板 由于材料因素造成开裂的原因有 聚苯板密度过低 陈化时间不够 材料粉化 热熔缩 所用胶粘剂达不到外保温技术对产品的质量要求 直接抹在聚苯板上的抹面砂浆与聚苯板的导热系数相差过大 在温差变化大的严寒地区问题较多 2020 3 14 李珠 84 外墙保温中的裂缝问题 外墙保温面的裂缝控制基本原则 外保温隔热体系抗裂优于内保温隔热体系的原则 逐层渐变柔性释放应力 的抗裂技术原则普通水泥砂浆不应作为保温体系表面的找平及保护层材料的原则无空腔构造提高体系稳定性的原则防护层的抗裂问题是控制裂缝的主要矛盾的原则所有外保温体系经过大型体系耐候性试验验证抗裂性原则应尽量选择涂料外饰面外保温体系的原则应充分考虑各层材料的相容性及匹配性原则加强保温截止部位材质变换处的密封原则外墙保温体系供应商应对体系材料成套供应的原则提高保温体系的质量保证率的原则 2020 3 14 李珠 85 总之保温墙体不是孤立的体系 从构造上 已大体上是由主体结构墙体 界面层 保温层 保护层以及外装饰防水层等组成 形成一个多功能的复合墙体 其体系长期暴露于大气环境中 对耐久性有更高的要求 保温墙体的形成是由设计 材料 施工以及使用管理共同完成的 设计是龙头 材料是基础 施工是保证 2020 3 14 李珠 86 四 玻化微珠外墙外保温系统 外墙外保温在建筑节能中的意义玻化微珠保温系统概述保温砂浆应用现状玻化微珠保温砂浆研制机理玻化微珠保温砂浆的绿色评价结论 2020 3 14 李珠 87 外墙外保温在建筑节能中的意义 建设部 民用建筑节能设计标准 采暖居住建筑部分 JGJ26 1995 要求新设计的采暖居住建筑在1980 1981年当地通用设计的采暖能耗基础上节能50 其中建筑围护结构应承担30 采暖系统承担20 据统计 建筑物通过围护结构散失的热量大约占整个热量损失的70 左右 其中外墙25 窗户24 楼梯间隔墙11 屋面9 阳台门下部3 户门3 地面2 在围护结构中通过外墙损失的能量又占大约30 所以对围护结构尤其是外墙的研究成为建筑节能的重点 改善建筑围护结构的热工性能 是建筑节能的首要问题 2020 3 14 李珠 88 玻化微珠保温系统概述 玻化微珠保温系统以玻化微珠干混保温砂浆为保温层 在保温层面层涂抹具有防水抗渗 抗裂性能的抗裂砂浆 与保温层复合形成一个集保温 隔热 抗裂 防火 抗渗于一体的完整体系 该系统不仅具有良好的保温性能 同时具有优异的隔热 防火性能且能防虫蚁噬蚀 属新型建筑保温材料 已有大量的工程实践 玻化微珠保温系统适用于多 高层建筑的钢筋混凝土 加气混凝土 砌块 砖等围护墙的内 外保温抹灰工程 以及地下室 车库 楼梯 走廊 消防通道等防火保温工程 也适用旧建筑物的保温改造工程以及地暖的隔热支承层 2020 3 14 李珠 89 玻化微珠保温系统构造示意图 2020 3 14 李珠 90 保温砂浆应用现状 当前在建筑工程中使用的保温砂浆主要有膨胀珍珠岩保温砂浆 粉煤灰保温砂浆和EPS保温砂浆等 膨胀珍珠岩保温砂浆吸水率很大 抗裂性差 只能用作内保温 其应用有很大局限性 热工性能有待进一步提高 粉煤灰保温砂浆还处于研制和试用期间EPS保温砂浆防火性能差 强度低 高温易产生有害气体 同时抗老化耐侯性差 2020 3 14 李珠 91 玻化微珠保温砂浆研制机理 新型保温材料 玻化微珠的特性轻骨料玻化微珠是一种无机物玻璃质矿物材料 是由火山岩粉碎成矿砂 经过特殊膨化烧法加工而成 产品呈不规则球状体颗粒 内部为空腔结构 表面玻化封闭 理化性能稳定 具有质轻 隔热防火 耐高低温 抗老化 吸水率小等优良特性 且无毒 环保 防火阻燃 电绝缘性能好 流散性好 抗压强度高 可替代粉煤灰漂珠 玻璃漂珠 普通膨胀珍珠岩 聚苯颗粒等诸多传统轻质骨料在不同制品中的应用 是一种环保型高性能无机轻质绝热材料 2020 3 14 李珠 92 玻化微珠作为建筑保温材料可弥补其他传统保温材料的诸多缺陷和不足 可以克服膨胀珍珠岩吸水性大 易粉化 在搅拌中体积收失率大 产品后期保温性能降低和易空鼓开裂等不足之处 同时又弥补了聚苯颗粒有机材料易燃 防火性能差 高温产生有害气体和耐老化性耐候性低等缺陷 显微镜下的玻化微珠 2020 3 14 李珠 93 玻化微珠可以作为新型无机高效保温材料 起到保温隔热的作用 又可以起到骨料 填充料的作用 代替石英砂 水洗河砂与普通硅酸盐水泥配合使用 使保温层有较高的抗压强度 承重能力和较长的使用寿命 还可以与其它矿物发泡材料和农作物 炉渣 粉煤灰等废弃物 以及其它可以循环利用材料配合 以水泥为无机胶凝材料 选用可再分散胶粉作为聚合物添加剂增粘增稠 保水防裂 可以直接生产用于涂抹的低成本 优质高效保温浆料 并可制作高档轻质保温装饰板材 隔音板 保温砌块 耐火砖 工业窑炉电热绝缘 热力管道等高档保温材料和填料 可广泛用于建筑节能 化工填料 科技农业 耐火材料和防火吸音等行业 后续的应用领域也十分广泛 2020 3 14 李珠 94 玻化微珠物理性能 2020 3 14 李珠 95 玻化微珠技术性能与膨胀珍珠岩比较 2020 3 14 李珠 96 纤维与水泥基材的复合作用对于玻化微珠