超低成本保温幕墙.docx

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超低成本保温幕墙

摘要：

聚氨酯硬泡塑料复合单面金属板保温体系（简称WFC板体系）,WFC板作为一种新型建筑外墙保温装饰材料，同时具有了优良的装饰性能和极佳的保温功能。

采用先进的WFC体系浇注复合于主体外墙上，使整体饰面具有优异的安全性和耐久性。

一、聚氨酯硬泡塑料复合单面金属板保温体系

1WFC板简介

WFC墙板主要由聚氨酯硬泡塑料保温层、界面涂层、基板、面涂涂层组成。

聚氨酯硬泡塑料保温层是整个WFC墙面体系的保温隔热层，加强层包裹于其中作为WFC墙板的加强构件，组成带有加强构件复合保温层。

该层的综合导热系数≤0.026W/（m·k），厚度标准规格为30mm、40mm、50mm、60mm、80mm。

配合各种墙体使用，即使各地区要求建筑节能65%，WFC墙板保温层也可使建筑外墙轻松达到。

界面涂层使得基板层与保温层具有优异的附着力，剥离试验破坏时，断裂部位完全出现在聚氨酯硬泡塑料层上，可靠保证了面层与保温层的结构粘接。

基板可以是各种金属板材，铜板、铝板、不锈钢、冷轧钢板。

其中最为经济的是选用优质冷轧钢板，屈服强度≥280MPa，抗拉强度≥360MPa，厚度在0.4~0.6mm之间，双面热镀锌或热镀铝锌。

采用热镀锌层时，双面热镀锌层重量≥180g/m2，当采用热镀铝锌层时，双面热镀铝锌层重量≥100g/m2。

热镀铝锌层具有优异的耐腐蚀性能，可靠的保证了基板的使用寿命超过40年。

面涂涂层是WFC墙板的装饰层，是高分子有机材料辊涂于热镀铝锌基板上并烘烤固化后形成的涂膜。

常用的面涂涂层有：

聚酯涂层（PE）；硅改性聚酯涂层（SMP）；聚偏二氟乙烯涂层（PVDF氟碳涂层）。

其中聚偏二氟乙烯涂层（PVDF）为抗紫外线的氟碳涂层，耐久性能优异，在20年内，涂层不失光不退色，靓丽如新。

2WFC墙面体系安装简介

WFC墙面体系具有快捷，方便的安装系统。

WFC墙板背面材料为聚氨酯树脂材料，与聚合物胶粘剂有非常好的粘接相容性，粘接牢固可靠。

从而为WFC墙板的粘接固定体系奠定了基础。

WFC墙面体系典型的安装方式如下：

WFC板安装体系通过外龙骨在基层墙体上预定位，再将聚氨酯发泡胶粘剂浇注于WFC墙板与基层墙体之间，将WFC板浇注复合于基层墙体上，将定位用的外龙骨撤下，清理表面并打胶处理板缝后即形成WFC板安装体系。

另外，聚氨酯发泡胶粘剂将钢丝网、钢丝网压板、膨胀锚栓包裹于其中，金属连接件永不锈蚀。

通过膨胀锚栓与墙体的机械连接形成对系统的第二重保护。

WFC板安装体系可以使建筑立面具有幕墙一样的平整度，更可靠的安全性，超长的耐久能力。

而无论从建筑设计上，建筑成本上都彻底摆脱了龙骨的限制。

二.聚氨酯硬泡塑料复合单面金属板保温体系的特点

1装饰性能可以与幕墙相媲美

WFC保温板是将金属幕墙使用的装饰面层直接复合于具有强度和刚度的复合树酯板上，降低了装饰面层的厚度，保留了金属幕墙的装饰面层。

模具内注射浇注成型，保证了WFC保温板的平整度和尺寸精度。

采用外龙骨安装固定施工工艺，充分保证了施工平整度并降低了安装体系成本。

使WFC保温板在低成本下具有了金属幕墙的装饰能力。

外龙骨固定与幕墙的内龙骨固定具有相近的平整度。

金属幕墙是将装饰面层构件连接固定在预先固定主体的内龙骨上来保证幕墙的施工平整度。

而WFC板安装体系通过外龙骨固定WFC墙板在基层墙体上预定位，而后在WFC墙板与基层墙体之间浇注聚氨酯发泡胶粘剂，将WFC板浇注复合于基层墙体上，然后将定位用的外龙骨撤下，形成具有幕墙一样的平整度。

WFC板优良的装饰性能可以与建筑幕墙相媲美。

WFC墙面系统相比较幕墙更具装饰的灵活性，主要表现在分格设计更灵活，不必像幕墙设计更多的受到龙骨强度的限制。

WFC板体系降低了装饰面层的厚度，省去了幕墙用龙骨，大大降低了装饰成本。

使具有优良装饰性、高耐候性的贵金属作为饰面成为可能。

2 聚氨酯硬泡塑料极佳的保温性能

聚氨酯硬泡塑料泡沫为现在冰箱、冰柜、冷库行业所采用的绝热材料，因其导热系数理论上仅为0.017W/（m·k），实际工业化生产的容重为30~60kg/m3之间的PUR泡沫导热系数也要≤0.023W/（m·k），建筑热工设计值为≤0.026W/（m·k）。

在欧美等发达国家，聚氨酯硬泡塑料泡沫总消费量的55%用于建筑绝热。

而我国建筑用聚氨酯硬泡塑料占总消费量不到1%，聚氨酯硬泡塑料占总消费量不到欧洲的1/5，美国的1/13。

由此可见，我国要在近期内把建筑节能提升到欧美等发达国家水平，就要在聚氨酯技术及应用上作更多的努力。

3超轻的体系质量

WFC墙面体系采用超轻质面材，施工完成后整个体系的质量仅为3~7kg/m2，相当于在主体墙面上平铺一层2~4mm厚的水泥砂浆，对主体的复加荷载几乎可以忽略不计。

因为这种特点，该体系在旧楼改造中优势巨大。

4极佳的安全性

聚氨酯硬泡塑料的物理特性

1，本身抗拉强度≥0.14MPa，也就是14吨/m2

2，在常温下（5℃~40℃）开始

反应固化

3，该材料为弹性吸能材料（因为该特性广泛用于汽车保险杆内衬，减震阻尼器）。

4，该材料在反应生成的过程中迅速膨胀。

5，聚氨酯硬泡对钢、铝、不锈钢、铜等金属，对木材、混凝土、石棉、沥青、以及除聚乙烯、聚丙烯和聚氟乙烯及以外的绝大多数塑料材料，都具有良好的粘接强度

6，该材料的粘结强度大于材料本身强度：

其生成反应是一个放热反应，在常温下开始反应，放出的热量会把其温度加热到120℃左右，而被粘结材料的表面温度相对很低，而其发泡过程主要采用物理发泡剂，也就是温度高发泡倍数大，温度低则发泡倍数小，也就形成了被粘结材料附近的泡孔致密，而靠近芯部的泡孔疏松，这就是说其粘结强度要大于其本身的抗拉强度。

经检测结果也是如此，在做拉拔实验时，聚氨酯硬泡塑料在芯部断裂。

正是因为粘结材料的上述特点，使得该体系具有了极佳的安全性能。

强大的粘结力和独特设计的固定连接方式为外墙装饰保温系统带来真正的双重保护，永远不会从墙体脱落，而独特设计使固定连接方式中的机械连接钢件被聚氨酯硬泡塑料包裹，隔绝空气和水，永不锈蚀。

5优异的耐久性

装饰面层的耐久能力与材料的选择有很大关系

例如:

PVDF涂层，镀铝锌彩涂钢板在正常使用条件下，涂层光泽保持在95%时使用年限为20年，而整体板材使用寿命要超过40年

例如:

PE涂层，镀铝锌彩涂钢板在正常使用条件下，涂层光泽保持在90%时使用年限为10年，而整体板材使用寿命要超过40年

例如:

太古铜板在正常使用条件下，整体板材使用寿命要超过100年

聚氨酯的耐老化性能非常好，绝热使用寿命长实际应用表明，使用非渗透性饰面材料，在长期使用过程中，能始终保持优异的隔热效果，而且不会吸引昆虫或鼠类咀嚼和细菌生长，经久耐用。

6防火安全性

装饰面层金属板为不燃材料。

金属面层使聚氨酯硬泡塑料隔绝空气和明火,聚氨酯硬泡塑料在隔绝氧气和明火的高温环境下具有炭化倾向，不会膨胀或塌缩，仍能保持原有形状，使金属面层不会脱落。

聚氨酯硬泡塑料防火级别B1级，而该体系具有构造防火能力

几种常见外墙体系各方面性能一览

　种类　　　　　　　　物性

聚苯乙烯泡沫复合墙体

幕　　　　墙

WFC墙面体系

EPS

XPS

PUR

PIR

装饰形式

主要以涂料为主

各种涂料各种贴面砖

铝塑板表面氟碳涂层　　　　铝板表面氟碳涂层石材

复合树脂板表面氟碳涂层复合树脂板表面金属层+氟碳涂层　

保　　　　　　　　　　　　　温　　性　　能

材料本身导热系数（W/（m·k））

≤0.042

≤0.035~0.028

铝板≤203

≤0.023

石材≤3.49

岩棉≤0.05

热桥影响

1.体系中设有安全连接的钢制胀钉胀栓要穿透保温层2.板块宜采用小块，板间拼缝多，会有热桥产生　　　　　　　　

1.幕墙连接件钢件固定于主体结构2.幕墙铝龙骨穿透保温层3.岩棉与龙骨间的缝隙很难密封

1.体系中安全连接用的胀钉，胀栓没有穿透保温层，没有产生热桥影响2.板块拼缝采用搭接或浇注保温材料，不会产生热桥影响

耐久能力

材料耐久能力

幕墙用硅酮结构胶，密封胶保证期为10－15年，幕墙氟碳涂层保证期为20年

40年

体系耐久能力

＿

10年维护一次，铝板幕墙可用20年

可用40年

三、聚氨酯硬泡塑料复合单面金属板保温体系的建筑学物理性能

建筑外墙体系有两个重要的力学物理性能，即抗风压能力和平面内变形能力。

抗风压能力，顾名思义，即外墙体系抵抗风荷载的能力。

建筑外墙体系的主要荷载就是风荷载，按建筑结构荷载规范，作用于外墙体系等围护结构和风荷载标准值按下式计算：

Wk＝1.1βµsµzwo

式中：

Wk─风荷载标准值

β─风振系数，围护结构取2.25

µs─风荷载体型系数，围护结构中大面上最大值为－1.2，边角位置为2.0

µz─风压高度变化系数，计算值随高度的增加而增大，另外还要受地表粗糙度的影响，按荷载规范取值。

例如：

沈阳市区，计算高度为100m，µz＝1.79

wo─基本风压（KPa）

例：

1，高度为100m，沈阳市区，基本风压为0.35KN/m2，风荷载标准值为WK＝1.1*2.25*2.0*1.79*0.35=3.09KN/m2

2，高度为100m，厦门市区，基本风压为0.90KN/m2，风荷载标准值为Wk＝1.1*2.25*2.0*1.79*0.90=7.96KN/m2

外墙体系的风荷载设计值W＝1.4Wk，即按上述例2中厦门地区（国内基本风压最大地区之一）的风荷载设计值为W＝1.4*7.96=11.14KN/m2，各种墙面体系的抗风压能力详见表2。

建筑外墙体系应具有相当的平面内变形能力主要为解决以下三方面问题：

1. 抗地震作用，地震作用对建筑反应出来是一种加速度作用，众所周知，力等于质量与加速度的乘积，即F＝ma。

所以要抵抗地震作用必须从两方面着手，一是减轻构件的质量，二是降低加速度。

WFC墙面体系采用超轻质面材，施工完成后整个体系的质量仅为3~5kg/m2，相当于在主体墙面上平铺一层2~3.5mm厚的水泥砂浆。

另外WFC墙面体系采用弹性吸能材料将WFC板浇注复合于墙体上，降低了加速度的作用。

这样WFC墙面体系的地震作用荷载很小，不但不会破坏体系本身，而且还尽可能地减小了对主体的附加荷载，使得整个建筑的抗震能力得到提高。

而幕墙体系由于面材的质量很大，其解决办法是通过面材与龙骨间实现弹性浮动连接来降低加速度作用，但实现弹性浮动连接需要幕墙生产商经心设计，并且要增加很大一部分成本。

2. 抗温度荷载，与其说抵温度作用还不如说要释放温度作用。

众所周知，任何材料在温度变化时都会膨胀或缩小，而且这种作用应力非常大。

幕墙体系通过在面材间设置分格缝，龙骨上预留温度伸缩缝，面材与龙骨间弹性浮动连接来释放温度作用。

WFC墙面体系则采用了面材间设置分格缝，采用弹性吸能材料将WFC板浇注复合于墙体上充分释放温度作用。

而聚苯乙烯泡沫墙面体系则把板块做的很小，板块间设置伸缩缝并采用柔性抗裂面层的办法来释放温度作用。

各种墙面体系的平面内变形能力详见表2

几种常见外墙体系抗风压，平面内变形性能一览

表2

种类物性

聚苯乙烯泡沫复合墙体

幕　　墙

WFC墙面体系

EPS

XPS

PUR

PIR

　　抗　　　　　风　　　压　　　能　　　力

材料　　　抗拉　　　强度

≥0.1MPa

≥0.2MPa

------

≥0.2MPa

≥0.25MPa

抗风压能力

≥0.024Mpa①

≥0.06MPa①

≥0.012MPa①

≥0.06MPa①

≥0.072MPa①

墙面体系的设计安全系数

②

　　平　面　内　变　形　能　力

解决　　　　　　　　　　　　　　　　方案

1.选用柔性抗面层2.采用较小板块，并在板块间预留伸缩缝3.面层设置尽可能薄，以获得较轻的质量

1.龙骨预留伸缩缝2.面材设置合理的分格缝3.面材与龙骨间实现弹性浮动连接

1.设置合理的分格缝2.采用弹性吸能材料连接面材与主体结构

墙面　　　体系　　　重量

20~40kg/m2

涂料面层20~40kg/m2

铝板15~20kg/m2

3~7kg/m2

贴面砖面层50~80kg/m2

石材50~70kg/m2

说明：

1.①处幕墙荷载为国内风荷载最大地区的风荷载设计值。

2.①处其它值为现在墙面系统通用作法的强度设计值。

3.②处安全系数为现行墙面系统通用作法在国内风荷载最大地区的安全系数。

3，抗主体层间位移，建筑主体结构形成以后，由于温度变化，主体不均沉降以及地震作用会产生一定的主体层间位移，其作用应力很大，与温度作用十分相似。

各种墙面体系的解决办法也与释放温度作用的方法相同。

聚氨酯硬泡塑料复合单面金属板保温体系在建筑应用中具有保温、隔声、防火、耐撞击、雨水渗漏、空气渗透性能优越。

一、WFC保温装饰体系与现有建筑保温装饰体系性价比与市场分析报告

目前，虽然我国现有建筑节能标准的要求提高了50%，但仍与发达国家的标准有很大的差距（3倍左右见表1）。

我国的建筑节能发展目标并非仅仅是提高50%或65%。

主要原因是现有的保温技术体系发展的滞后与老百姓对节能重要性认知程度不够，这都制约着我国建筑节能向更高目标迈进。

如果用现有的保温技术体系想要达到发达国家标准几乎是不可能的，而使用更高性能的绝热材料所带来的成本增加又是市场难以接受的（例如使用发达国家通用的聚氨酯板材、PIR板材等）。

WFC外墙保温装饰体系具有装饰性与耐久性的高附加值，体现在建筑上具有减轻建筑整体结构、减少建材使用量（见表N）、增加使用面积等优势。

其所带来综合成本的降低，远大于高性能保温材料的所带来的成本增加。

国内外建筑维护结构传热系数的比较（引用JGJ26-95）

表1

国别

屋顶

外墙

窗户

中国

北京

按原规程

1.26

1.70

6.40

按原标准

0.91

1.28

6.40

按本标准

0.80，0.60

1.16，0.82

4.00

哈尔滨

按原规程

0.77

1.28

3.26

按原标准

0.64

0.73

3.26

按本标准

0.50，0.30

0.52，0.40

2.50

瑞典，南部地区（含斯德哥尔摩）

0.12

0.17

2.00

加拿大

度日数相当于哈尔滨地区

0.17（可燃的）

0.27

2.22

0.31（不燃的）

度日数相当于北京地区

0.23（可燃的）

0.38

2.86

0.40（不燃的）

丹麦

0.20

0.30（重量≤100kg/m2）

2.90

0.35（重量＞100kg/m2）

英国

0.45

日本

北海道

0.23

0.42

2.33

青森、岩手县等

0.51

0.77

3.49

宫城、山形县等

0.66

0.77

4.65

东京都

0.66

0.87

6.51

德国

0.22

0.50

1.50

注：

1表中传热系数的单位是W/（m2k）;

2国外数据为该国现行标准规定的限值;

3瑞典、加拿大、丹麦英国资料数据建设部《建筑节能技术政策大纲背景材料》1992年9月,

日本资料据《日本住宅新节能标准与指南》1992年2月。

德国资料据德国《新节能规范》1995年1月。

从表1中显然可以看出：

我国建筑节能标准与发达国家的差距主要是在外墙和屋顶的节能要求上，实际上其差距的主要原因还是在材料使用和施工技术上。

而WFC外墙保温装饰体系正是通过现在市场可接受的低成本来实现更高水平节能的（见表2、表3）。

WFC墙面体系与190mm加气混凝土墙体复合的传热系数和节能百分比表2

代表城市

节能50%外墙平均传热系数要求（W/m2·k）

WFC墙面体系保温层厚度

传热系数（W/m2·k）

节能百分比

WFC墙面体系保温层厚度（mm）

传热系数（W/m2·k）

节能百分比%

WFC墙面体系保温层厚度（mm）

传热系数（W/m2·k）

节能百分比%

WFC墙面体系保温层厚度（mm）

传热系数（W/m2·k）

节能百分比%

西安青岛

1.28

30mm

0.50

80.5%

40mm

0.43

83.2%

60mm

0.33

87.1%

120mm

0.17

93.4%

北京大连

1.16

30mm

0.50

78.4%

40mm

0.43

81.5%

60mm

0.33

85.8%

120mm

0.17

92.7%

沈阳

0.68

30mm

0.50

63.2%

40mm

0.43

68.4%

60mm

0.33

75.7%

120mm

0.17

87.5%

呼和浩特抚顺

0.65

30mm

0.50

61.5%

40mm

0.43

66.9%

60mm

0.33

74.6%

120mm

0.17

86.9%

长春乌鲁木齐

0.56

30mm

0.50

55.4%

40mm

0.43

61.6%

60mm

0.33

70.5%

120mm

0.17

84.8%

哈尔滨牡丹江

0.52

30mm

0.50

51.9%

40mm

0.43

58.7%

60mm

0.33

68.3%

120mm

0.17

83.7%

瑞典（南部地区）

0.17

120mm

0.17

加拿大（度日数相当于哈尔滨地区）

0.27

120mm

0.17

37.0%

加拿大（度日数相当于北京地区）

0.37

60mm

0.33

10.8%

120mm

0.17

54.1%

从表2中可以看出采用高性能绝热材料聚氨酯的WFC外墙保温装饰体系的高效节能能力显而易见，即使是发达国家的高要求也能轻松实现。

WFC外墙保温装饰体系与建筑幕墙性价（市场参考价）比较表3

饰面效果

建筑幕墙

WFC外墙保温装饰体系

铝板饰面

500~700元

300元左右

不锈钢板饰面

2000~4000元

800元以内

铜板饰面

2000~4000元

800元以内

从表3可以看出：

WFC外墙保温装饰体系成本比同样饰面的金属幕墙更经济实用。

这主要是由于WFC外墙保温装饰体系采用了两个关键技术：

1、片状变块状面材技术

通过复合将片状超薄装饰板变成具有一定厚度的复合板材，从而充分保证了板材的刚度和平整度。

2、龙骨循环利用技术

由于采用了外龙骨安装定位，复合板材与墙体复合固定后，撤下外龙骨使得龙骨得以重复利用。

这样就大大降低了建筑装饰体系的成本。

WFC外墙保温装饰体系与建筑主体形成实体复合，这样就使体系具备了很好的装饰耐久能力，在正常使用情况下，可达到30~50年免维护。

从耐久经济性考虑，WFC外墙保温装饰体系甚至比普通涂料饰面更为经济（见表4）。

聚苯乙烯泡沫塑料外保温系统与聚氨酯硬泡塑料复合单面金属板保温体系经济性分析与比较表4

系统

聚苯乙烯泡沫塑料外保温系统

聚苯乙烯挤塑板外保温氟碳漆系统

聚氨酯硬泡塑料复合单面金属板保温体系

项目

平均传热系数要求

0.5W/（m2K）

保温层厚度

84mm

68mm

50mm

单价

21.85

31.28

75.00

聚合物砂浆

21.40

35.00

——

加工费

2.00

30.00

附件费

9.80

12.00

30.00

安装费

15.00

40.00

打胶费

——

15.00（15年维护）

涂料（含施工费）

40（5年维护）

——

氟碳漆（含施工费）

——

120（15年维护）

——

面层（镀铝锌彩涂钢板）

——

57.00

合计

110.05

215.28

247.00

30年初建费+维护费合计

310.05

335.28

262.00

体系重量

30~50kg/m2

40~60kg/m2

5~8kg/m2

例如：

一幢10000m2建筑面积的民用住宅，建筑外墙面积约为4000m2。

按聚苯乙烯泡沫塑料外保温涂料装饰系统也要花费110元/m2×4000=44万元。

而使用WFC外墙保温装饰体系费用为247元/m2×4000=98.8万元。

这样虽然造价增加了54.8元/m2，但却可以增加室内使用面积320m2（见表5），哪个更经济结果显而易见。

墙体保温形式对比分析表表5

序号

墙体保温形式

总厚度

传热系数W/（m2K）

单平米重量kg/m2

增加使用面积m2

240mm空心砖+80mm聚苯板+120mm空心砖

440mm

0.37

528

370空心砖+80mm聚苯板（外保温）

450mm

0.37

528

190mm加气混凝土砌块+50mmWFC板

240mm

0.37

138

320

综上所述：

WFC外墙保温装饰体系无论是节能、省地、节材，还是装饰、安全、耐久方面都具有一定的优势，其所带来的综合效益是可观的。

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