浅谈外墙保温问题22

第1页共31页第1页共31页第1页共31页浅谈外墙保温问题曾隆基西安愿景房地产开发有限公司根据陕西省人大常委会2006年9月通过的《陕西省建筑节能条例》以及省政府发《关于加强建筑节能监督管理工作的通知（（陕建发〔2006〕85号）》的文件规定，全省新建建筑节能设计全部达到50%的标准，2006年底西安市率先执行节能65%标准，全省2010年达到65%。在《民用建筑节能设计标准陕西省实施细则》陕DBJ24-8-97里面对相关建筑维护结构热工指标规定。由此我们在新建建筑过程中就面临这个问题，如何采用用经济可行技术可靠的措施来达到这些指标？于是产生两个问题采用什么门窗形式，采用什么外墙保温形式。本文列举了相关可用于保温的绝热材料及其性质，并对相关做法进行了总结。第一章外墙保温所使用的材料外墙和屋顶保温材料是保温隔热材料的一部分，而隔热材料又是绝热材料的一部分。一般将导热系数小于0.174W/（M.K）的材料称为绝热材料。绝热材料是指不易传热的、对热流具有显著阻抗性的材料或者材料复合体，绝热材料的性能高低是由绝热材料本身导热系数的大小决定的，导热系数越小，其绝热性能越好（用于建树物保温隔热性能高低，除导热系数外，还可用热阻值来表示，热阻值越大，其保温隔热效果越好）。导热系数是指在稳定传热条件下，1M厚的材料，两侧表面的温差为1摄氏度，在1小时内，通过1M2面积传递的热量，单位为瓦/（米.度）（W/M.K）通常把导热系数在0.05W/M.K以下的材料称为高效保温材料；传热系数K值是指在稳定传热条件下，围护结构两侧表面的温差为1摄氏度，在1小时内，通过1M2面积传递的热量，单位为瓦/（平方米.度）（W/M2.K）；传热阻值R0是传热系数的倒数，即R0=1/K，维护结构的传热系数K值越小，或者传热阻值越大，保温性能越好。保温绝热材料按照材质分为无机绝热材料、有机绝热材料和金属绝热材料三种，按照使用温度可分为低温绝热材料、中温绝热材料、高温绝热材料三类，建筑物保温隔热采用低温和中温无机绝热材料及有机绝热材料表2-1主要绝热材料分类及品种纤维状无机天然石棉、海泡石、坡缕石人造矿棉（矿渣棉、岩棉）、玻璃棉、硅酸、铅纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维、莫来石纤维、碳纤维，纸纤维有机天然木纤维、草纤维微孔状无机天然硅藻土人造硅酸钙绝热制品、硅酸盐绝热涂料及制品，反射涂料气无机人造膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、泡沫石棉、泡沫玻璃、泡沫硅、粉煤灰微珠、玻璃微第2页共31页第2页共31页第2页共31页泡状珠有机天然软木人造泡沫塑料【聚苯乙烯（XPS、EPS、聚氨脂、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛泡沫】，泡沫橡胶，橡塑制品，柔性橡塑保温材料层状金属人造铝箔建筑绝热材料选用的原则1），建筑绝热材料一般都是在常温或者低温条件下使用，所以选择保温隔热材料时一定要使选用的的保温隔热材料满足设计的使用工况条件，保证达到设计保温隔热效果和设计使用寿命。相同温度范围内有不同材料可选择时，应选用导热系数小，密度小，造价低，容易施工的材料制品，同时应综合比较，其经济效益高者应该优先选用。2）为确保建筑绝热工程的节能效果，务必选用高效优质的保温隔热材料。一般将导热系数小于或者等于0.05W/（M.K）的称为高效保温隔热材料，在建筑外墙保温中经常采用的EPS、XPS，聚氨脂等均属于这类材料，在采暖通风中容器管道保温中中使用的矿棉类，玻璃棉类，酚醛，海棉橡塑类材料也属于这个范畴。3）保温绝热材料的密度要满足建筑绝热工程的需要。保温隔热材料与墙体复合后，要承受一定的荷载（风，雪，施工人员），以及设备压力或外力撞击，所以在这种情况下，要求保温隔热材料能够承受或者缓解压力的作用。4）保温隔热材料要有良好的化学稳定性。5）保温隔热材料的使用年限要与被保温隔热主体的正常维修期基本相适应。6）保温隔热材料应该首选不燃或者难燃的保温隔热材料，并有较小的吸水性。建筑维护结构当前常用的几种保温绝热材料为EPS、XPS、聚氨脂喷涂硬泡、硅酸盐绝热涂料，以前所用的珍珠岩保温砂浆实用于冬冷夏热地区，这里不作讨论。一）EPS（聚苯板）介绍EPS是可发性聚苯乙烯（EXPANDABLEPOLYSTRENE）的英文缩写，是一种热缩性塑料。EPS主要由聚苯乙烯和分散在其中的的低沸点烷烃组成。在受热的情况下，聚苯乙烯软化而低沸点烷烃挥发导致聚苯乙烯粒子膨胀，利用这种原理可以制成各种各样的泡沫塑料。建筑用EPS主要有如下性能：保温隔热、吸水性能、尺寸稳定性、防火性能和抗老化性能EPS具有良好的绝热性能是因为其由完全封闭的多面体形蜂窝构成，蜂窝的直径为0.08—0.15MM，蜂窝的壁厚为0.001MM。EPS由约98%的空气和2%的聚苯乙烯组成。截流在蜂窝内的空气为不良导体，因而对EPS的热绝性能起决定作用。与含有其他气体的塑料不同，空气长期留在蜂窝内，所以绝热效果稳定不变。EPS的含水量对导热系数有显著影响，每吸收1%体积的水，导热系数上升第3页共31页第3页共31页第3页共31页3-4%，因此在任何墙体结构里，隔热层必须放在远离水的地方。随着环境温度的下降，EPS的导热系数下降，说明该材料适用于温度较低的环境中。虽然EPS因为吸水对其导热系数有影响，但是其吸水率很小，这与其加工的条件有关（特别在发泡的时候），因此其吸水性能是一个必须检测的参数。EPS的水蒸气穿透性能也是一个重要指标，如果对水蒸气的阻挡能力降低，水蒸气进入墙体，会降低墙体的绝热性能，并使砖石结构破坏，同时使保温层脱落。EPS的穿透阻力系数在20-100之间，其取决于密度的大小。EPS板材在生产脱模后会有一定的尺寸变化，这种尺寸变化可分为热效应和后收缩两种尺寸变化。每延米EPS的热膨胀系数为0.05-0.07MM/℃。这就是说大约17摄氏度的温度变化会引起0.1%的（可逆）尺寸变化。冷收缩的变化变化为温度在20摄氏度降低到-20摄氏度的时候，400MM长的物件大约会收缩1MM。后收缩是由于EPS制件中残留发泡剂向外扩散而导致进一步的尺寸变化。这个过程可能需要几天或者几周，取决于发泡制件的的表面积与体积之比。残留发泡剂的含量越高，制件后收缩越大，残留发泡剂与加工条件有关。开始收缩速率比较快，EPS后收缩量为0.3-0.5%，其后便减少到一定限值。板材一般应该在残留模制后收缩值低于0.3%时才可使用。对于通常厚度板材，意味着在最后切割成型前至少保证6周储存期。EPS的化学稳定性。泡沫塑料长时间暴露在高能量辐射（即UV短波，X射线和ý射线）下会起变化，其中在建筑中最关键的是紫外线，长期遭受紫外线照射，泡沫塑料便转黄变脆，风吹雨打会浸蚀它；EPS不能承受动植物油、有机溶剂，酸类物资，遇到这些物资会发生收缩，但是在许多油漆、黏结剂或者清洁剂里出现，因此在EPS的成品表面应该有防护层。在冷冻循环场合，泡沫结构包括它的性能可能被冰的结晶体破坏。EPS的燃烧性能是一个不可忽视的指标。普通EPS本身处于发泡多孔状态，以及含有残留石油气，因此属于易燃物资。使用在建筑中的EPS必须采用阻燃型原料生产，在该原料里加入了有机卤化物等阻燃剂。其阻燃性能通常用氧指数表示，但是氧指数抬太高容易降低其抗老化性能，我国国标规定其氧指数大于30，为了获得一定的阻燃性能，必须对EPS板规定一定的储存期，让其中的发泡剂从泡沫体中单发出去。影响EPS的导热系数的因素主要有密度，分子量，EPS颗粒的大小，发泡以后的黏结程度，以及发泡以后本身的孔径等，通常我们要求黏结强度要好，颗粒度要求偏小些，颗粒直径大小相对均匀，内部的孔径越细密越好，这些主要是EPS的原料工艺决定的。墙体保温使用的阻燃型EPS板材应该符合GB/T10801.1-2002及保温用EPS板熟化要求，其性能指标见下表表2-1EPS板技术性能指标第4页共31页第4页共31页第4页共31页项目指标项目指标容重（KG/M2）18-20拉伸强度/MP》=0.1导热系数（W/M.K）《0.041氧化指数》=30压缩强度/MP》=0.069吸水率/%（V/V）%〈4剪切模量/MP》=2.758熟化时间/D（自然条件）〉42体积吸水率/%《=2.5熟化时间/D（蒸汽60℃）〉5尺寸稳定性/%《=2.0二）XPS（挤塑板）Xps是以聚苯乙烯树脂或其共聚物为主要成分，添加少量添加剂，通过加热挤塑成形而制成的具有闭孔结构的硬质塑料板材。发泡聚苯乙烯塑料做采用的的基本树脂与XPS是相同的，但是生产工艺不尽相同。挤塑板的工艺决定了确保了其有十分完整的闭孔式组织结构，而EPS内部索然也为封闭的小孔，但是其中还有未封闭的小孔存在，此种结构决定了两者的物理化学性能的差别。XPS具有的特性一）优异和持久的保温隔热性能。挤塑板的隔热性能比EPS高30%，随着时间的变化，由于其内部的保温隔热气体会逐渐挥发，导致隔热性能会下降，但是其在5年之内能够维持其在180D的性能的90-95%，而聚氨脂的性能下降可以达30%表2-3几种建筑保温隔热性能材料的比较性能XPSEPS喷涂式样聚氨脂使用温度范围/℃-54～74-54～74-268～427热阻/（M2.K/W）0.880.55～0.740.512）.优秀的抗湿性能和抗蒸汽性能XPS的工艺性能已经决定了其有完整的闭孔性能，所以有较低吸水率，优秀的抗湿性能和抗蒸汽性能。从而其隔热性能不会受到很大影响。表2-4几种建筑保温材料的吸水性能材料的比较性能XPSEPS喷涂式样聚氨脂吸水性能（容量百分比）/%〈0.32.0～4.05.0水蒸气渗透性能（NG/PA.S）63115～287114～1763）卓越的抗压性能由于XPS是在高温高压条件下生产出来的，所以组织结构非常均匀，致密，通过工艺参数的控制可以有不同的压缩强度表2-4几种建筑保温材料的抗压性能材料的比较性能XPSEPS喷涂式样聚氨脂密度/（KG/M3）21～4812～32——第5页共31页第5页共31页第5页共31页压缩强度/KPA100～69035～170100～420三）聚氨脂聚氨脂是一类含有重复的氨基甲酸酯链段的高分子化合物。是由含有-NCO基团的异氰酸酯与含有活波氢的化合物反应的产物。建筑外墙保温用聚氨脂泡沫是聚氨脂大类中最重要的子项之一，也是聚氨脂中最要的品种。建筑领域主要采用硬泡，同时也使用于冷库保温，冰箱夹心彩钢板，车库门等制作。建筑中采用的硬泡主要有喷涂性硬泡和浇铸性硬泡两类，后者主要用于工业领域的管道等方面。聚氨脂泡沫的的特性物理性能，导热系数最低，一般在0.020W/M.K左右，25MM厚度聚氨硬泡=38MM聚苯乙烯泡沫=380MM混凝土=860MM砖墙，可以说是现在建筑保温材料最低的；与需要保温的建筑基材几乎都有很好的黏结性；另外它的隔声，耐老化、一定的抗潮性能都是人们所称道的。在实际应用中可以很方便的的制成连续的整体，以避免出现缝隙或者冷热桥。因此较单纯与导热系数相比更加优异。聚氨脂具有独特的加工方式。这种独特体现在它在加工成形前是液体，便于运输，如果运输发泡成品，则运费很高，所以节省运费。具有良好的应用经济性，虽然聚氨脂的价格虽高，但是其性能优异，通过施工效率，运输成本等综合方面来看，其实际成本是低廉的。聚氨脂的缺陷是其阻燃性能不好，氧指数只能达到28。聚氨脂的其他性能在与XPS的比较中已经说明这里不再重复。四）硅酸盐复合绝热涂料硅酸盐复合绝热涂料类复合绝热涂料是以硅酸盐类纤维材料、填料及黏合剂，助剂等为原料按照一定配比，先将纤维松懈、然后再经混合、搅拌而成的黏稠状浆体、涂敷在工作面上，干燥后作为绝热层的材料。硅酸盐复合绝热涂料的主要组成是温石棉、海泡石、渗透剂、矿物棉、填充剂、外加剂、水等，这些祖坟的加入，分别起不同的作用，有的提高闭孔率，有的提高耐温性，减少收缩，有的起发泡作用，绝热涂料的常用的填料有膨胀珍珠岩，聚苯乙烯、膨润土等，可以根据不同用途选用不同的填料。这些填料的加入可以起骨架、增稠、提高空隙率，减少收缩、改善施工性及表面状态作用。为了改善硅酸盐其他相关参数可以添加憎水剂和固化剂当前使用的聚苯颗粒性硅酸盐复合绝热涂料是硅酸盐涂料的一种表2-5硅