民用建筑节能保温体系,一般来说分为外墙保温体系、屋面保温体系、外门窗保温体系、地面保温体系四部分。因长沙地区冬季平均温度高于-5℃,属于非采暖区,故本文不对地面保温体系进行讨论。
一、墙体保温:
建筑墙体保温按保温层的设置位置可分为安装在外墙的内侧(内保温)、外侧(外保温)、中间(夹芯保温)。当采用内保温时,保温层以外的墙体处于寒冷或潮湿环境中,露点和冰点仍会在墙内形成,起不到应有的保温效果;且内保温占用使用面积,影响住户的二次装修。采用夹芯保温,将导致结构设计、主体施工复杂,目前极少使用。而采用外保温时时,墙体不会生成露点和冰点,有利于提高外墙的防水性能,保持室温稳定,改善室内热环境质量。
外墙保温的根本出路在于发展高效、保温、节能的外保温墙体,它适用于多种结构体系,具有构造合理、保温隔热效果优良、没有冷热桥、不占建筑使用面积、施工方便、投资增加不多、综合经济效益显著等特点。国内以聚苯乙烯、岩棉、玻璃棉外保温为主的十几种外保温体系的技术已经比较成熟。
现有的国标外墙保温技术(02J121-1)有以下几种:A型 挤塑聚苯板外墙保温系统,B型 胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统,C型 聚苯乙烯泡沫塑料板外墙外保温系统,D型 钢丝网聚苯乙烯泡沫塑料板外墙外保温系统,E型 机械固定钢丝网架聚苯乙烯泡沫塑料板外墙外保温系统,F型 岩棉板外墙外保温系统,G型装配式龙骨薄板外墙外保温系统。按墙体外保温的具体施工方式又可分为:一、外挂式外保温,外挂的材料有岩(矿)棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫板(简称聚苯板)、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等。采用粘接料浆或专用的机械固定件将保温材料贴、挂在外墙上形成保温隔热层。 二、采用钢丝网架聚苯板的外保温,这是是近年发展的用于现浇混凝土多、高层住宅外墙的保温技术。此种技术外墙一次成活,拆模后与墙面和二为一。 三、采用保温料浆用于外墙保温,由于保温料浆用于外墙保温,由于保温料浆对基层墙面平整度要求不高,易于在各种形状的基层墙上施工,施工工艺简单,能利用回收废旧聚苯板作为轻骨料、节能利废。
长沙地区属于冬冷夏热气候类型,于2005年开始强制执行建筑节能保温,所采用的外墙保温主要为内保温、外保温两种方式。目前市场出现的外墙保温材料主要有聚苯板(EPS)、挤塑泡沫板(挤出聚苯板,XPS)、胶粉聚苯颗粒等。
高层建筑外墙外保温贴面砖,目前只有胶粉聚苯颗粒有相关规范,EPS和XPS目前都没有标准规范发布,湘建科[2005]393号、湘建科[2006]112号均提到高层不宜贴面砖。但就开发商而言,外墙刷涂料对建筑的美观及其耐久性有一定的影响,所以开发商都面临着如何解决高层外墙贴面砖的问题,同时也期待国家能尽快的发布板类贴面砖的标准。
挤塑泡沫板虽然保温性能较好(其30㎜板的保温性能,相当于50㎜的EPS),但其价格较高(约95~97元/㎡,另施工人工费约20元/㎡),加之尚无相应的国家、行业标准及图集,目前不宜将其作为外墙保温材料。
根据长沙地区的气候温差变化,建筑外墙保温图集(02J121-1)要求设计厚度为40~50㎜,但一般认为采用30㎜厚膨胀聚苯板即可满足现行保温要求(以下均按30㎜厚聚苯板计),膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统在正确使用和正常维护的条件下,试用年限不应少于25年。膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统的国家标准(JG149-2003)中规定其饰面层为涂料,同样尚未有以面砖作饰面层的相应国家、行业标准及图集。故目前一般不应在该系统中采用面砖作其饰面,但据了解,美林•水郡所用AJ聚苯板薄抹灰外保温系统的饰面层,为瓷砖和涂料饰面,该系统目前市场报价为92.8元/㎡(不含施工费)。因此,聚苯板薄抹灰外墙外保温系统(外饰面为涂料)的市场报价,根据聚苯板的贴、挂方式及其所用材料品牌的不同,其报价约69.5~160元/㎡(另:施工人工费约15~20元/㎡)。
根据O2J121-1建筑外墙保温图集,B型 胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统是唯一涉及外墙可用面砖进行外装饰的设计。国标图集中设计厚度为40~50㎜,但在实际中,一般认为施工厚度为30㎜即可满足现行保温要求(以下均按30㎜厚胶粉聚苯颗粒计),胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统在正确使用和正常维护的条件下,试用年限不应少于25年。胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统价格视面层装饰之不同,价格有所差异:如AJ胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统,涂料饰面层为51元/㎡(保温层每层增加1㎝,增加9元/㎡;施工人工费为14元/㎡),瓷砖饰面层为58.9元/㎡(保温层每层增加1㎝,增加9元/㎡;施工人工费为16元/㎡)。根据与湖南奥捷高新技术有限公司营销人员的接触,视成交量之不同,每平米还可让利5~8元/㎡。
内保温内保温技术具有投资少、施工简单等优点,与之相应的可供选择的保温节能墙体有:加气砼墙、粘土多孔砖墙、砼空心砌块夹芯墙、砼现浇夹芯墙、GRC外保温墙、砼空心砌块外保温墙、纤维增强聚苯或水泥聚苯板外保温墙、钢丝网水泥岩棉板外保温墙、钢丝网架水泥聚苯板外保温墙。出于经济的考虑,内保温多采用胶粉聚苯颗粒,其造价同涂料饰面层。
房屋外表面宜采用浅色饰面材料,如浅色粉刷、涂料和面砖等。在夏季,有太阳直射时,浅色能反射较多的太阳辐射,无太阳直射时,它又能把围护结构内部白天所积蓄的太阳辐射热较快地向墙外辐射出去,这对降低空调能耗有重要意义。夏热冬冷地区,突出的矛盾是“夏热”。
以膨胀珍珠岩、海泡石、有机硅复合的墙体保温料浆(涂)料,以及水泥聚苯板(聚苯颗粒与水泥混合成型),分别因热工性能差,手工湿作业,不易控制质量,被北京市建委列为禁止和限制使用建筑产品目录,为慎重起见,也应注意避免使用该类产品
二、屋面保温体系
屋面的传热耗热量占整个建筑物传热耗热量的8%左右,也是节能的重要部位。为了提高屋面的保温性能,应采用轻质高效、吸水率低(或不吸水)、可长期使用、性能稳定的保温材料作为保温隔热层,以及改进屋面构造做法,使之有利于排除湿气等措施。目前,现有国标屋面保温设计主要有:挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板(30㎜厚)、聚苯乙烯泡沫塑料板(50㎜厚)、岩棉或玻璃棉板(毡)(50㎜厚)、憎水膨胀珍珠岩板(70㎜厚)、水泥聚苯板(100㎜厚)、沥青膨胀珍珠岩板(110㎜厚)、水泥膨胀蛭石板(150㎜厚)。均可提高屋面的保温隔热性能。
平屋顶的日照时间最长,太阳辐射照度最大,由屋顶传给屋内的热量最多,是夏热冬冷地区建筑物夏季的最不利朝向。设置通风间层,如通风屋顶。在屋面保温层上设空气层和架空板,架空板能隔热,空气层能散热。
为了提高屋面的保温性能,倒置式屋面设计也越来越频繁出现,大大地降低了屋面防水材料的吸热性能。
三、外门窗节能保温体系
外窗的传热耗热量与空气渗透耗热量相加,约占建筑物全部耗热量的50%。可见,窗户是耗热的薄弱环节,是节能的重点部位。改善窗户的保温性能和加强窗户的气密性是节能的关键。外窗的节能设计要考虑以下两个方面:
1、外窗(包括阳台门的透明部分)的面积不应过大,不同朝向的窗墙面积比不应超过表2规定的数值。
所谓窗墙面积比是指外窗洞口面积与房间立面单元面积(即建筑层高与开间定位线围成的面积)的比值。
普通外窗(单玻钢窗)的保温隔热性能比外墙差很多,冬天室内热量将大量从外窗传到室外,夏热冬冷地区,夏季从外窗进入室内的太阳辐射热也比外墙多得多。窗墙面积比越大,则采暖和空调的能耗也越大,因此,从节能角度出发,必须限制窗墙面积比。建筑物西(东)向墙面太阳辐射强度最大,因此,对西(东)向墙面的窗墙面积比要严格控制。
2、当窗墙面积比超过表2的规定后,应采取下列措施:
①应首先减小外窗的传热系数,即采用双层玻璃窗或中空玻璃窗。使用双玻窗是一种发展方向,是大幅度提高外窗热工性能的主要技术途径。全面采用中空玻璃,也能收到很好的节能效果。
太阳辐射通过窗户直接进入室内的热量是造成“夏热”地区夏季室内过热的主要原因,因此,提高窗的热工性能和遮阳控制应作为夏季防热、降低住宅空调负荷的重点,所以,广大“夏热”地区夏季节能的一个重点措施就是在外窗口上设置活动遮阳。活动遮阳的优点是冬季收起遮阳使室内得热,夏季放下遮阳可有效阻挡太阳辐射热。
②可考虑减小外墙传热系数,即加强外墙的保温隔热性能,以补偿由外窗引起的热损耗。
③多层住宅外窗宜采用平开窗
与推拉窗相比,平开窗的开启面积大,有利于自然通风,为了保证使用采暖空调时,住宅的换气次数得以控制,要求窗户及阳台门具有良好的气密性,一般来说,平开窗的气密性比推拉窗好。
④ 采用气密性好的外窗(包括阳台门)
值得注意的是,尽管出于节能保温的要求,外窗改为由单层玻璃改为使用中空玻璃(2×5㎜厚,85元/㎡),使得铝合金型材壁厚由1.2㎜变为1.4㎜,但真正使铝合金门窗大幅上扬(345元/㎡)的主要原因是因为目前铝锭价格居高不下(21900~29500元/吨)。因此,出于成本控制的考虑,采用塑钢窗(160~170元/㎡)不失为一种选择。