我國夏熱冬冷地區(qū)居住建筑的節(jié)能設計

我國夏熱冬冷地區(qū)居住建筑的節(jié)能設計

1中心地區(qū)建筑圍護結構概況在建筑節(jié)水項目的區(qū)域，中國分為三個氣候區(qū)：寒冷和寒冷、夏熱和冬冷、夏熱和冬熱。夏熱冬冷地區(qū)的范圍,大致為隴海線以南、南嶺以北、四川盆地以東,涉及16個省、市、自治區(qū),面積180萬km2,長江流域以上海、武漢和重慶為中心的3個大型城市群都分布在這一地區(qū)。該地區(qū)人口密集,經濟發(fā)達,城市化水平較高,城鄉(xiāng)人口約5.5億。我國北方地區(qū)的建筑主要以保溫為主,南方地區(qū)則以隔熱為主,而對于夏熱冬冷地區(qū),建筑熱過程為外綜合溫度作用下一種非穩(wěn)態(tài)傳熱。夏季白天外圍護結構受到太陽輻射,被加熱升溫,向室內傳遞熱量;夜間圍護結構散熱,即存在建筑圍護結構內、外表面日夜交替變化方向傳熱。冬季則主要通過外圍護結構向室外傳遞熱量。根據歷年的用電分析,夏季制冷是建筑用能的主體,冬季采暖用能相對為輔,加之該地區(qū)雨季長,四季溫差大,建筑物外墻易發(fā)生開裂滲水現象。因此,這一地區(qū)節(jié)能建筑圍護結構重點是解決夏季建筑的隔熱,兼顧冬季保溫。圍護結構除了滿足夏季白天良好的隔熱性、夜間散熱快之外,還要求冬季具有良好的保溫功能。2外墻保溫性能2001年10月起,國家開始執(zhí)行《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》(JGJ134-2001),對我國夏熱冬冷地區(qū)居住建筑提出了綜合節(jié)能50%的目標和要求;2005年7月又施行了《公共建筑節(jié)能設計標準》(GB50189-2005)。在這兩個建筑節(jié)能標準中,對建筑圍護結構的傳熱系數都有明確的要求,要求外墻體平均傳熱系數Km≤1.5W/(m2·K)。而節(jié)能標準執(zhí)行前,常用的外墻材料主要包括粘土空心磚、實心粘土磚、混凝土空心砌塊、粉煤灰砌塊、陶粒砌塊等,所形成的建筑圍護結構熱工性能差,傳熱系數大。其中,普通的240厚粘土實心磚(已經禁用),傳熱系數K值約為2.2W/(m2·K),190厚普通混凝土空心砌塊傳熱系數K值約為2.8W/(m2·K);鋼筋混凝土的框架剪力墻、短肢剪力墻,其外墻的傳熱系數K多集中在2.3~2.8W/(m2·K)范圍內。這些外墻沒有采取保溫隔熱措施,都達不到節(jié)能標準要求。目前廣泛用于新建、改建、擴建的各類建筑的墻體保溫體系,可分為外保溫、內保溫和自保溫三種。其中,外墻外保溫體系存在施工質量難控制、造價較高、面磚作為飾面材料的使用安全問題,而外墻內保溫體系則存在冷熱橋和二次裝修問題,且這兩個保溫體系的目標使用壽命均為25年。對夏熱冬冷地區(qū)來說,單一的外墻內保溫或外墻外保溫措施,均不是經濟合理的。而采用自保溫體系與內保溫或自保溫體系與外保溫的有機復合,把結構墻體與保溫隔熱體系融為一體,同時可以有效地解決外墻開裂滲水問題,降低保溫成本,延長保溫墻體壽命,將是經濟合理的有效方法。3保溫墻體材料夏熱冬冷地區(qū)采用外墻自保溫體系,即利用輕質多孔的自保溫墻體材料,增大圍護結構的熱阻值和熱惰性指標,以減少建筑物與環(huán)境的熱交換,具有良好的保溫隔熱性能,既可以解決外保溫系統的安全性問題,更可以解決耐久性問題。3.1外墻保溫與外墻內保溫比較(1)保溫墻體能保持與建筑物相同的使用壽命;(2)可配置任何種類外墻飾面材料;(3)成本相對外墻外保溫與外墻內保溫而言較低;(4)復合使用的保溫材料品種范圍較廣,隨著新型墻材的不斷升級換代、推陳出新,有益于產業(yè)的快速發(fā)展;(5)如將絕熱材料設置在外墻中間,有利于較好地發(fā)揮墻體本身對外界的防護作用,對保溫材料強度要求也不嚴格。3.2適用范圍受限制(1)目前主要用于填充墻或低層建筑承重墻,不能用于既有建筑的墻體節(jié)能改造,適用范圍受到一定限制;(2)與外保溫相比,墻體厚度比較大,由于新型墻材的吸水率及砂漿問題,墻體粉刷層較易產生開裂現象。4型墻體材料及常用自保溫技術外墻自保溫復合墻體是由絕熱材料、新型墻體材料為主,或分別與傳統墻體材料復合構成的外墻保溫體系。新型墻體材料主要是蒸壓加氣混凝土砌塊、粉煤灰加氣砌塊、燒結保溫空心磚等;絕熱材料主要是聚苯乙烯泡沫塑料等。目前,常見的外墻自保溫技術主要有三大類型:蒸壓加氣混凝土保溫體系、燒結保溫空心磚保溫體系和聚苯顆粒外保溫體系。三種體系各具特點,在我國均有工程應用實例,做法參照相應的構造圖集和技術規(guī)程。4.1砂加壓斑塊的性能特性蒸壓加氣混凝土包括砂加氣和粉煤灰加氣兩種。作為墻體材料,其制品有砌塊和配筋墻板,材料常用密度為B05級和B06級。由于具有較小的導熱系數和較大的蓄熱系數,達到一定厚度后,其單一材料外墻的平均傳熱系數和熱惰性指標,可以滿足《節(jié)能設計標準》對外墻節(jié)能的規(guī)定性指標,因而是一種良好的墻體自保溫材料。砂加氣砌塊在工程中應用較多,它是以石英砂為主料,以水泥和石灰為膠凝材料,以石膏為硬化劑,采用鋁粉發(fā)泡,經高溫高壓蒸壓養(yǎng)護制成的砌塊。砂加氣砌塊強度較高,導熱系數和干燥收縮值小。一般規(guī)格為600mm×250mm×200(250、300)mm(長×高×厚),其中200mm厚蒸壓加氣混凝土砌塊墻體的傳熱系數K約為1.2W/(m2·K),砂加氣砌塊性能指標見表1。由于砌塊防水性能和強度較差,應堆放于室內或不受雨、雪影響并能防潮的場所,砌塊不得灑水后砌筑。另外,砂加氣砌塊的砌筑須采用專用粘結劑,并在墻面抹灰前先使用專用界面劑作基面處理。其中,專用粘結劑是以高分子聚合物和水硬性硅酸鹽材料為主要原料,配以多種高分子助劑制成的粉體材料,如用于砂加氣砌塊薄層砌筑工藝、砂加氣砌塊砌筑時,性能指標須符合規(guī)范要求。4.2混凝土復合墻體的制備頁巖燒結保溫空心砌塊(磚)經真空、高壓擠塑成型,經1000℃以上高溫燒結而成,干收縮率小,抗壓強度高,孔洞率高,重量輕,幾何尺寸規(guī)則,具有較好的物理性能和工藝性能。用其砌筑墻體后抹灰,灰面干燥極少發(fā)生龜裂,既可用作單一墻體砌筑后不必再做外保溫,也可與聚苯乙烯泡沫塑料板形成復合墻體。頁巖燒結保溫空心砌塊產品規(guī)格型號:墻體厚度為240mm、260mm、290mm三種,產品尺寸(長×寬×厚)為:300mm×240mm×190mm、300mm×290mm×190mm、240mm×240mm×90mm、240mm×260mm×90mm、240mm×290mm×90mm等。孔洞率為55%,體積密度為850kg/m3,塊重11.5~13.5kg,抗壓強度為15MPa。單獨使用時,墻體傳熱系數K值約為0.80~0.92W/(m2·K)。與聚苯乙烯泡沫塑料板形成復合墻體,則K值見表2。施工中嚴禁對混凝土小型空心砌塊、混凝土多孔磚塊澆水或浸水潤濕。砌筑砂漿要具有高粘結性、良好的和易性、保水性和較高的強度,砂漿機械攪拌時間應按現行規(guī)范規(guī)定執(zhí)行,攪拌結束至砂漿用完的時間不宜大于2.5h。砌體灰縫應橫平、豎直、飽滿、密實,砌塊水平灰厚度10~20mm,塊體壁肋和墻面均要鋪砂漿,砌塊砌筑要調位時,砂漿應在塑性狀態(tài)得到較好粘結,嚴禁用水沖砂漿灌縫。4.3保溫板、外墻防水劑施工以阻燃型膨脹聚苯板為芯材,兩側覆以鋼絲網片,并有斜插鋼絲穿透點焊連結的墻體制品,在現場就位安裝后,經對兩側噴射細石混凝土而成的一種輕質墻體。輕型鋼絲網架聚苯板墻體的傳熱系數K值約為1.40W/(m2·K)。施工中要注意保護芯材,如果外墻要開洞,必須先畫好位置,剪掉洞口位置的鋼絲再鋸開保溫板,方可進行開洞施工?？紤]保溫板的防火、防污染、防網架銹蝕,長期的日曬雨淋會使保溫板表面的界面劑失效等原因,安裝好的保溫板應盡早進行分層抹灰保護。外墻做貼面的,外保溫抹灰的灑水養(yǎng)護工