我国夏热冬冷地区居住建筑的节能设计

我国夏热冬冷地区居住建筑的节能设计

1中心地区建筑围护结构概况在建筑节水项目的区域，中国分为三个气候区：寒冷和寒冷、夏热和冬冷、夏热和冬热。夏热冬冷地区的范围,大致为陇海线以南、南岭以北、四川盆地以东,涉及16个省、市、自治区,面积180万km2,长江流域以上海、武汉和重庆为中心的3个大型城市群都分布在这一地区。该地区人口密集,经济发达,城市化水平较高,城乡人口约5.5亿。我国北方地区的建筑主要以保温为主,南方地区则以隔热为主,而对于夏热冬冷地区,建筑热过程为外综合温度作用下一种非稳态传热。夏季白天外围护结构受到太阳辐射,被加热升温,向室内传递热量;夜间围护结构散热,即存在建筑围护结构内、外表面日夜交替变化方向传热。冬季则主要通过外围护结构向室外传递热量。根据历年的用电分析,夏季制冷是建筑用能的主体,冬季采暖用能相对为辅,加之该地区雨季长,四季温差大,建筑物外墙易发生开裂渗水现象。因此,这一地区节能建筑围护结构重点是解决夏季建筑的隔热,兼顾冬季保温。围护结构除了满足夏季白天良好的隔热性、夜间散热快之外,还要求冬季具有良好的保温功能。2外墙保温性能2001年10月起,国家开始执行《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134-2001),对我国夏热冬冷地区居住建筑提出了综合节能50%的目标和要求;2005年7月又施行了《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)。在这两个建筑节能标准中,对建筑围护结构的传热系数都有明确的要求,要求外墙体平均传热系数Km≤1.5W/(m2·K)。而节能标准执行前,常用的外墙材料主要包括粘土空心砖、实心粘土砖、混凝土空心砌块、粉煤灰砌块、陶粒砌块等,所形成的建筑围护结构热工性能差,传热系数大。其中,普通的240厚粘土实心砖(已经禁用),传热系数K值约为2.2W/(m2·K),190厚普通混凝土空心砌块传热系数K值约为2.8W/(m2·K);钢筋混凝土的框架剪力墙、短肢剪力墙,其外墙的传热系数K多集中在2.3~2.8W/(m2·K)范围内。这些外墙没有采取保温隔热措施,都达不到节能标准要求。目前广泛用于新建、改建、扩建的各类建筑的墙体保温体系,可分为外保温、内保温和自保温三种。其中,外墙外保温体系存在施工质量难控制、造价较高、面砖作为饰面材料的使用安全问题,而外墙内保温体系则存在冷热桥和二次装修问题,且这两个保温体系的目标使用寿命均为25年。对夏热冬冷地区来说,单一的外墙内保温或外墙外保温措施,均不是经济合理的。而采用自保温体系与内保温或自保温体系与外保温的有机复合,把结构墙体与保温隔热体系融为一体,同时可以有效地解决外墙开裂渗水问题,降低保温成本,延长保温墙体寿命,将是经济合理的有效方法。3保温墙体材料夏热冬冷地区采用外墙自保温体系,即利用轻质多孔的自保温墙体材料,增大围护结构的热阻值和热惰性指标,以减少建筑物与环境的热交换,具有良好的保温隔热性能,既可以解决外保温系统的安全性问题,更可以解决耐久性问题。3.1外墙保温与外墙内保温比较(1)保温墙体能保持与建筑物相同的使用寿命;(2)可配置任何种类外墙饰面材料;(3)成本相对外墙外保温与外墙内保温而言较低;(4)复合使用的保温材料品种范围较广,随着新型墙材的不断升级换代、推陈出新,有益于产业的快速发展;(5)如将绝热材料设置在外墙中间,有利于较好地发挥墙体本身对外界的防护作用,对保温材料强度要求也不严格。3.2适用范围受限制(1)目前主要用于填充墙或低层建筑承重墙,不能用于既有建筑的墙体节能改造,适用范围受到一定限制;(2)与外保温相比,墙体厚度比较大,由于新型墙材的吸水率及砂浆问题,墙体粉刷层较易产生开裂现象。4型墙体材料及常用自保温技术外墙自保温复合墙体是由绝热材料、新型墙体材料为主,或分别与传统墙体材料复合构成的外墙保温体系。新型墙体材料主要是蒸压加气混凝土砌块、粉煤灰加气砌块、烧结保温空心砖等;绝热材料主要是聚苯乙烯泡沫塑料等。目前,常见的外墙自保温技术主要有三大类型:蒸压加气混凝土保温体系、烧结保温空心砖保温体系和聚苯颗粒外保温体系。三种体系各具特点,在我国均有工程应用实例,做法参照相应的构造图集和技术规程。4.1砂加压斑块的性能特性蒸压加气混凝土包括砂加气和粉煤灰加气两种。作为墙体材料,其制品有砌块和配筋墙板,材料常用密度为B05级和B06级。由于具有较小的导热系数和较大的蓄热系数,达到一定厚度后,其单一材料外墙的平均传热系数和热惰性指标,可以满足《节能设计标准》对外墙节能的规定性指标,因而是一种良好的墙体自保温材料。砂加气砌块在工程中应用较多,它是以石英砂为主料,以水泥和石灰为胶凝材料,以石膏为硬化剂,采用铝粉发泡,经高温高压蒸压养护制成的砌块。砂加气砌块强度较高,导热系数和干燥收缩值小。一般规格为600mm×250mm×200(250、300)mm(长×高×厚),其中200mm厚蒸压加气混凝土砌块墙体的传热系数K约为1.2W/(m2·K),砂加气砌块性能指标见表1。由于砌块防水性能和强度较差,应堆放于室内或不受雨、雪影响并能防潮的场所,砌块不得洒水后砌筑。另外,砂加气砌块的砌筑须采用专用粘结剂,并在墙面抹灰前先使用专用界面剂作基面处理。其中,专用粘结剂是以高分子聚合物和水硬性硅酸盐材料为主要原料,配以多种高分子助剂制成的粉体材料,如用于砂加气砌块薄层砌筑工艺、砂加气砌块砌筑时,性能指标须符合规范要求。4.2混凝土复合墙体的制备页岩烧结保温空心砌块(砖)经真空、高压挤塑成型,经1000℃以上高温烧结而成,干收缩率小,抗压强度高,孔洞率高,重量轻,几何尺寸规则,具有较好的物理性能和工艺性能。用其砌筑墙体后抹灰,灰面干燥极少发生龟裂,既可用作单一墙体砌筑后不必再做外保温,也可与聚苯乙烯泡沫塑料板形成复合墙体。页岩烧结保温空心砌块产品规格型号:墙体厚度为240mm、260mm、290mm三种,产品尺寸(长×宽×厚)为:300mm×240mm×190mm、300mm×290mm×190mm、240mm×240mm×90mm、240mm×260mm×90mm、240mm×290mm×90mm等。孔洞率为55%,体积密度为850kg/m3,块重11.5~13.5kg,抗压强度为15MPa。单独使用时,墙体传热系数K值约为0.80~0.92W/(m2·K)。与聚苯乙烯泡沫塑料板形成复合墙体,则K值见表2。施工中严禁对混凝土小型空心砌块、混凝土多孔砖块浇水或浸水润湿。砌筑砂浆要具有高粘结性、良好的和易性、保水性和较高的强度,砂浆机械搅拌时间应按现行规范规定执行,搅拌结束至砂浆用完的时间不宜大于2.5h。砌体灰缝应横平、竖直、饱满、密实,砌块水平灰厚度10~20mm,块体壁肋和墙面均要铺砂浆,砌块砌筑要调位时,砂浆应在塑性状态得到较好粘结,严禁用水冲砂浆灌缝。4.3保温板、外墙防水剂施工以阻燃型膨胀聚苯板为芯材,两侧覆以钢丝网片,并有斜插钢丝穿透点焊连结的墙体制品,在现场就位安装后,经对两侧喷射细石混凝土而成的一种轻质墙体。轻型钢丝网架聚苯板墙体的传热系数K值约为1.40W/(m2·K)。施工中要注意保护芯材,如果外墙要开洞,必须先画好位置,剪掉洞口位置的钢丝再锯开保温板,方可进行开洞施工。考虑保温板的防火、防污染、防网架锈蚀,长期的日晒雨淋会使保温板表面的界面剂失效等原因,安装好的保温板应尽早进行分层抹灰保护。外墙做贴面的,外保温抹灰的洒水养护工