外墙保温技术及节能材料论文.docx

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外墙保温技术及节能材料论文

外墙保温技术及节能材料

摘要

为了实现我国可持续发展战略，作为建筑节能的重要方法与科学手段——外墙保温技术和节能材料是节能减排的重要手段。

本文主要研究外墙保温技术与节能材料的选择的问题。

本文着重介绍了目前墙体保温的现状，分析了各种保温系统的原理、构造及优缺点，并通过专业软件对多种保温系统进行分析比较。

首先，介绍外墙保温的三种主要的形式并与其他保温形式进行对比。

然后分别讨论了平屋顶与坡屋顶的保温技术。

最后通过有限无分析的实验定量比较了不同保温系统及不同保温材料的性能。

关键词：

外墙保温；保温材料；屋顶保温；有限元分析；比较分析

目录

摘要1

引言1

1研究背景与意义1

2国内外研究现状1

2.1国内发展现状1

2.2国外发展现状2

第一章外墙保温的主要形式与相关技术4

1.1外墙保温三种主要形式4

1.1.1外墙内的保温4

1.1.2外墙夹心保温4

1.1.3外墙外保温5

1.2外墙外保温与外墙其它保温形式的比较5

第二章屋顶保温技术7

2.1平屋顶的保温技术7

2.1.1实体材料层平屋顶的隔热7

2.1.2平屋顶保温的改进方法7

2.2坡屋顶的保温技术8

2.2.1坡屋顶的优点8

2.2.2坡屋顶的坡度的影响8

2.2.3坡屋顶保温层的做法9

第三章节能保温材料的有限元分析11

3.1同种保温系统不同种保温材料11

3.2同种保温材料不同保温系统的比较................12

3.3保温砂浆的保温效果分析14

结论15

参考文献16

引言

1研究背景与意义

建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内容，是贯彻国民经济可持续发展的重要组成部分。

我国开始抓建筑节能是以1986年颁布《地方地区居住建筑节能设计标准》为标志启动。

随后国家建设部又相继出台了一系列的节能政策、法规、标准和强制性条文，经过了近20年的努力，建筑节能工作取得了较大成绩，但我国目前的建筑节能水平，还远低于发达国家，我国单位建筑面积能耗是气候相近的发达国家的2倍甚至3倍以上。

所以建筑节能还是21世纪我国建筑业的一个重要的研究课题。

在建筑中，外围护结构的热损耗较大，其中墙体又占了很大份额。

所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节，发展外墙保温技术及节能材料则是建筑节能的主要实现方式。

2国内外研究现状

2.1国内发展现状

建筑保温隔热的理念由来已久，成为人类文明进步的一个重要标志。

建筑物的保温隔热分为自身形成和外部形成两种类型，而外部形成的保温隔热又分成两大类型即有机质类与无机质类。

自身形成的隔热保温较为简单，基本上是从古至今沿袭下来的做法，即增加墙体厚度，如我国最冷的北方外墙墙壁厚度达620ram。

随着墙用材料的改进，又由单一的粘土砖变成粘土空心砖、粉煤灰砌块等，这些变化在一定程度上提高了墙体保温效果，减轻了整体自重，但仍然没有从根本上使其得到提高，而且大量使用粘土砖使我国粘土资源严重损失。

混凝土墙砖等材料虽有替代粘土砖的优势，但由于其导热系数较高，保温隔热效果不够理想，因此发展比较缓慢。

随着节约土地资源、节能和保护环境三大基本国靠的贯彻，国家行业标准JGJl34—2001，《夏热冬冷地区居住建筑节能没计标准》（以下简称《标准》）的颁布和实施对人均可耕地面积较少的冬冷夏热地区，尤其是中高层住宅建筑中，混凝土墙的采用将会比较普遍。

但是混凝土墙存在一个最大的弱点：

保温隔热性差。

其热工性能不但不能符合国家标准GB50176__93《民用建筑热工设计规范》（简称《规范》）的要求，更不能满足《标准》提出的节能规定，所以必须通过与高效保温材料复合，使其达到《标准》规定的指标，才能运用于节能住宅建筑中。

在这种情况下，保温绝热材料迅速发展起来，并与墙体形成复合型保温墙体。

保温材料按材质可分为有机类和无机类；从应用结构上可分为单体型与复合型。

单体型即以一种材料加粘合剂粘合成型，如水泥珍珠岩屋面砖、岩棉铁丝网板等，复合型即为两种以上材料粘合而成（这种复合型可以是有机质的，也可以是无机质的，还可以是有机质与无机质的共同组合体），如水泥与塑料颗粒的结合，水泥、珍珠岩和某些纤维材料的结合，粉刷石膏、珍珠岩和某些纤维材料的结合等等，都可以成为一种复合式的墙体保温材料。

有机类的保温材料耐久性好，无机类的保温吸声性能好，而且防火性能好，一般均可达NA级，强度比较高，一般都在0．4MPa以上。

在建筑工程中，广泛地使用保温隔热材料具有很大的经济意义：

它能减少围护结构的厚度和结构的重量，因而减少材料用量，降低运输费用和建筑造价。

此外，对于采暖的房间，采用保温材料后，由于热量损失的减少，可节省燃料的消耗。

因此在我国，保温材料的发展具有势不可挡的趋势。

2.2国外发展现状

首先看欧美的建筑节能，目前在欧美国家广泛应用的外墙外保温系统主要为外贴保温板薄抹灰方式，有二种保温材料：

阻燃型的膨胀聚苯板及不燃型的岩棉板，均以涂料为外饰层。

外墙外保温系统在欧洲的应用，最初是为了弥补墙体裂缝。

通过实际应用后发现，当把这种泡沫塑料板粘贴到建筑墙面以后，的确能够有效地遮蔽墙体出现的裂缝等问题，同时又发现，这种复合的墙体材料具有良好的保温隔热性能，节约了能耗。

同时，重质的墙体外侧复合轻质的保温系统又是最合理的墙体结构组合方式。

外保温不但解决了保温问题，又减薄了对力学要求来说过于富足的墙体厚度，减少了土建成本；而这种复合的墙体结构在满足力学要求的同时还在隔音、防火防潮、热舒适性等各方面都具有最佳性能。

目前，欧洲和美国对外墙外保温已有严格的立法工作，其中包括要求对外墙外保温系统的强制认证标准，以及对于系统中相关组成材料的标准等[7]。

由于欧美国家有着相应健全的标准、严格的立法，对于外墙外保温系统的耐久性，一般都可以保证有25年的使用年限。

事实上，这种系统在上述地区的实际应用历史已大大超过25年。

2000年欧洲技术许可审批组织EOTA发布了名称为《带抹灰层的墙体外保温复合体系技术许可》（ETAG004）的标准，这个标准是欧洲外墙外保温体系几十年来成功实践的技术总结和规范[2]。

目前，发达国家在浆体保温材料研制开发方面，是以轻质多功能复合浆体保温材料为主。

此类浆体保温材料的各项性能较传统浆体保温材料明显提高，如具有较低的导热系数和良好的使用安全性及耐久性等[6]。

同时，这类复合浆体保温材料又具有优异的功能性，如无氟里昂阻燃型聚氨酯泡沫复合浆体保温材料、超轻质全憎水硅酸钙浆体保温材料等，可以满足不同使用条件的要求[9]。

此外，国外非常重视保温材料工业的环保问题，积极发展“绿色”保温材料制品，从原材料准备（开采或运输）、产品生产及使用，及日后的处理问题，都要求最大限度地节约资源和减少对环境的危害[12]。

第一章外墙保温的主要形式与相关技术

1.1外墙保温三种主要形式

当今世界，由于对节约能源与保护环境的要求不断提高，建筑围护结构的保温措施也在同益加强。

房屋外墙体所占体积量最大，冬季通过外墙散发的热量约为建筑物总散热量的20％左右，夏季通过外墙壁吸收的热量约为建筑物总吸热量的30％。

因此必须抓住能量耗散的主要部位——外墙体。

在提高建筑节能技术水平的同时，墙体采用保温隔热性能良好的节能材料，二者紧密结合，综合推进。

外墙体保温经历了外墙内保温、夹心保温和外墙外保温三个发展历程。

其中又以外墙外保温的发展最为迅速，其保温效果也是越来越好。

1.1.1外墙内的保温

外墙内保温构造特点与单一材料墙相比，构造组合合理，有较高的热阻，节约采暖能耗，能充分发挥保温材料的作用。

在满足承重要求的前提下外墙体可适当减荷，保温材料与砖墙或混凝土之间可设或不设空气层，其做法是在外墙内侧增加木质或轻钢龙骨内充填保温材料，表面覆以石膏板后加涂料饰面。

但外墙内保温存在如下的缺点：

（1）外墙平均传热系数高，保温隔热效果差；

（2）冷桥保温处理困难，易出现结露现象；

（3）占用室内使用面积，不利于室内装修；

（4）不利于对旧建筑的节能改造；

（5）保温层易出现裂缝。

1.1.2外墙夹心保温

外墙夹心是指在混凝土预制外墙板或外墙砌体中间设置或填充保温隔热材料形成的节能措施，也可以在两块金属板材或非金属板材之间（钢丝网架水泥央芯板、金属面央芯板、非金属面夹芯板等）填保温隔热材料（具体的结构参见图2-2）。

其优点是施工方便，对建筑外墙垂直度要求不高，施工进度快但夹芯保温存在如下的缺点：

（1）墙体太厚，占用面积；

（2）冷桥大，存在窗口及混凝土挑檐板的热损失，拉结钢筋孔洞处也存在冷桥；

（3）外墙砌体的抗震性能不好；

（4）虽然拉结件经过防腐处理，但冬季拉结件上会有冷凝水及结冰现象，拉结件易锈蚀，外墙砌体不安全；

（5）根据《砌体结构设计规范》的规定，夹心苯板的厚度不得大于lmm，因此在北方大多数地区保温复合墙体的厚度不足以满足节能65％的设计标准要求。

1.1.3外墙外保温

外墙外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧，以赋予建筑物良好保温隔热性能的建筑节能措施。

相比较而言，采用外墙外保温的效果更加良好，具体如下：

（1）外墙外保温可以减少热桥的影响。

采用外墙内保温，保温材料越厚，热桥现象就越明显。

而热桥不仅仅会造成额外的热量流失，还会在外墙面产生表面潮湿、结露。

而外墙外保温则减少此类热量的流失，比内保温的热量损失减少约1／50。

（2）保护主体结构，维持室温稳定。

在使用外保温后，墙体温度、湿度变化缓慢、热应力减小，从而减少外墙承重结构产生裂缝、变形和破损的程度，提高使用寿命。

同时，由于内部的实体墙体热容量大，减缓热量的变化，使得室内温度变化缓慢，居住者有良好的舒适度。

（3）增加建筑使用面积，避免装修对保温层的破坏。

1.2外墙外保温与外墙其它保温形式的比较

无论采用的是外墙外保温、内保温还是夹心保温，都能够在炎热或寒冷天气达到保温隔热的效果，使室内气候环境得到改善。

但相比较而言，外墙外保温有着绝对的优势。

外墙外保温的优越性是十分明显的：

它能避免建筑热桥，避免墙面冬季结露；可以保护主体结构，减少温度应力，增加结构寿命；比内保温增加了建筑使用面积；在对已建房屋节能改造时，不致干扰原有住户生活；使建筑物更为美观等等一系列优点。

诚然，由于外墙外保温系统的施工较为复杂，外部饰面需要经过认真处理以确保其稳定性和耐久性，所需的造价可能比其他保温系统的高。

但从长远看，由于其节能效果显著，综合经济效益将会大大提高，而且随着新型保温材料的研究开发及材料生产的规模化，以及材料和人工费用的降低，其造价也一定会大幅下降。

与此同时，由于我国居住建筑以砖混结构为主，结构厚重，热容量大，在采用外墙外保温的条件下，建筑热稳定性良好，因而房屋冬暖夏凉，居住舒适，有利于改善人民生活，因而越来越受到广大居民和开发商的青睐。

第二章屋顶保温技术

2.1平屋顶的保温技术

现行的住宅小区大多做成平屋顶，因为平屋顶设计简单，浇筑方便，可以节省材料。

现行的屋顶一般采用实体材料平屋顶、通风问层平屋顶和利用自然能的平屋顶的做法。

平屋顶的主要特点是：

排水坡度一般小于10％的屋顶。

平屋顶坡度小，它的屋面可作为各种活动的场地，如晒台、屋顶花园、日光浴场、体育场等。

平屋顶最早出现于干旱少雨的地区，如中国的西北、华北地区的民居建筑。

现在小型民用建筑的石灰炉渣屋面和青灰屋面是早期平屋顶结构的延续和发展。

平屋顶构造简单，适用于各种平面形式的建筑，尤其是平面形式不规则的建筑。

随着钢筋混凝土结构、可靠的防水材料和高效率的排水系统的发展，20世纪中叶以来，平屋顶已在全世界不同气候地区和各种类型的建筑上广泛使用。

平屋顶由承重结构、屋面和功能层组成。

各层可分层设置，也可合成一体。

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