保温墙体结构选择

2018-06-20张春芳大庆油田工程有限公司

石油石化节能 2018年4期

张春芳（大庆油田工程有限公司）

我国建筑用能消耗大，增长快，能源浪费严重。在JGJ26—1995《民用建筑节能设计标准》中要求新建建筑全面严格执行50%节能标准，4个直辖市和北方严寒、寒冷地区实施新建建筑节能65%的标准，并推进新型墙体材料和节能建材产业化[1]。保温墙体的应用成了解决当务之急的主导方法，其形式基本分为外保温结构、夹心保温结构和内保温结构。

1 墙体结构组成及参数

共比较8种墙体性能，考虑因素包括墙体厚度、保温结构和保温材料。8种墙体的结构参数见表1。

2 墙体热工性能分析

2.1 墙体热流密度

图1 不同墙体结构热流密度值

计算得到的热流密度[2]见图1。单一墙体热流密度远大于复合墙体热流密度，不利于墙体保温。当基层墙体材料改变时，热流密度有所降低，此时热流密度仍然很大，需要加保温层。只加50 mm聚苯板时，热流密度已降低过半。5号墙体因其保温层厚度较大，其热流密度最小。6号墙体采用混凝土砌块作为基层墙体，与4号墙体相比，热流密度增加了近10 W/m2。而7号墙体较3号、4号墙体厚度增加130 mm，但热流密度只减少了2.8 W/m2。在8号墙体中加入空气层，使得墙体热流密度降低加速。加10 mm空气层，相当于20 mm聚苯板的保温效果。热流密度可以作为选择墙体的一个依据。在墙体选择上，虽然5号墙体与8号墙体传热量相近，但5号墙体加厚保温层，使造价增加，优选8号加空气层的保温墙体。

表1 8种墙体结构参数

2.2 室内墙体结露

根据GB50176—2016《民用建筑热工设计规范》[3]，在确定室内空气露点温度时，居住建筑和公共建筑室内相对湿度均按60%采用。室内温度一定时，湿度越大，露点越高；室内湿度一定时，室内温度越高，露点也越高。文中取湿度为60%，室内温度为18℃。查得的露点温度见表2。

2号、4号、6号墙体的内壁温度计算结果见表2。2号墙体在室内温度为18℃时，内壁温度为9.8℃。同时，2号墙体在室内温度高于18℃时，墙体的内壁温度小于露点温度，出现结露，只适用于室内温度小于18℃的情况。对于4号墙体和6号墙体，在240 mm墙体上进行保温设计，虽然基层墙体的厚度有所减少，但内壁温度均高于露点温度，既能满足人体对湿度的要求，又能满足对热量的要求。

3 保温结构及材料

3.1 结构选择

3种保温结构中，夹心保温墙体的抗震性能不好，使用不广泛[4]。对于3号、4号墙体，它们的热流密度虽然相等，但在选择上有差别。聚苯板内、外保温墙体的结构及其温度变化见图2[5]。随温度变化，水蒸气饱和压力也在变化，水的饱和蒸汽压和蒸汽压见图3。

1）对于3号内保温墙体，如图3（a）所示，基层墙体主体部分处于室外一侧，其温度接近于室外温度，内保温层内表面蓄热系数小，水蒸气压超出结露的饱和压力处在保温层及其以外的墙体而产生结露。因空气流通较差，水分在整个采暖期可能保留在保温层中，引起保温层失效，发生霉变、变形；主体结构部分温度较低，贮留的水分很难被蒸发，因冻融会造成墙体结构的破坏。

2）对于4号外保温墙体，如图3（b）所示，主体结构部分处于室内一侧，内表面蓄热系数大，整个主体结构为暖体。通过主体与保温层的水蒸气压均小于会结露的饱和蒸汽压，因此保温墙体不产生结露。室温变化缓慢，室内温度稳定，居住较为舒适。从结露角度看，外保温墙体要优于内保温墙体。

图2 3号、4号墙体结构及温度变化

图3 3号、4号墙体的水蒸气压示意图

此外，外保温墙体与内保温墙体相比还可以节约保温材料的用量。北京、沈阳、哈尔滨、兰州四地外保温建筑所使用的保温材料分别节省44%、48%、58%、45%。由于保温材料贴在墙体的外侧，其保温、隔热效果优于内保温和夹心保温，可使主体结构墙体减薄，从而增加使用面积。当主体结构为砖墙时，每户使用面积分别增加1.2、2.4、4.2、1.3 m2；当主体墙为混凝土空心砌块时，每户使用面积分别可增加1.6、2.5、4.6、1.7 m2。

3.2 材料选择

在材料选择上，要综合考虑导热系数、施工工艺、造价及技术等。聚苯板是工业化生产的产品，质量容易保证，保温性能稳定。胶粉颗粒保温性能受施工质量、防水性能影响很大。胶粉颗粒上墙密度难以控制，对保温性能影响很大。0.060的导热系数是胶粉颗粒干密度为180～250 kg/m3时的导热系数，实际施工时是难以达到的，密度增大将导致导热系数增大。但胶粉聚苯颗粒的热稳定性能好；软化系数小；黏结力强，结构性能好；材料稳定，抗冲击性能较佳。胶粉聚苯颗粒保温浆料与聚苯板保温相比，每平方米要节约25元左右。胶粉聚苯颗粒外墙外保温技术适合我国国情和气候特点，作为新型保温材料应该广泛使用。

在选择保温效果要求严格的墙体时，若对墙体厚度有要求，优选加空气层保温墙体；保温传热量要求相同时，优选外保温墙体；因胶粉聚苯颗粒保温技术还不够成熟，多采用聚苯板保温材料。