建筑围护结构复合真空绝热保温墙板研究

2019-01-15宋永兵闫学平

中华建设 2018年12期

宋永兵闫学平

目前，我国工业化和城镇化建设速度不断加快，建筑能源消耗不断增加，占比能源总消耗量持续增加。若想改善能源危机情况，强化建筑节能设计是主要措施。从建筑结构发展角度来说，预制装配式钢筋混凝土结构是主要方向，因此改善墙板的性能，提升其保温隔热性能，对推动工业化住宅体系的发展，有着重要的意义。在新型建筑围护结构中，应用复合真空绝热保温墙板，能够增强围护结构的整体性能，对建筑节能发挥着积极的作用。本文结合具体实践，总结使用复合真空绝热保温墙板的围护结构性能，提出设计建议。

一、建筑围护结构的热工性能分析

围护结构是围挡物，能够起到抵御不利环境的作用，具体包括门窗和墙体以及屋面等。根据分析性能划分，围护结构热工性能可以分为多个指标。传热系数指标，反映了建筑围护结构的保温隔热性能，指的是单位面积上流过围护结构的热量，影响着室内热环境。通常来说，围护结构各个部分的传热系数，其对建筑能源消耗的影响，按照显著程度来说，依次是建筑屋顶、建筑墙体、建筑门窗。因此，在夏季受到太阳辐射的影响，建筑围护结构的窗墙比值越大，则建筑能源消耗就越大。

二、建筑围护结构中的复合真空绝热保温墙板应用分析

1.应用背景

早期建筑工程中，多采取钢筋混凝土剪力墙结构外围护墙，使用的材料，主要包括聚苯板和石墨聚苯板等，为B级防火材料，因为自燃温度低，在实际应用中极易引起火灾，存在着极大的安全隐患，不能被应用到高层住宅建筑保温。除此之外，粘结胶属于有机材料，使用寿命在25年左右，经过长时间使用后，极易出现掉落的情况，难以和建筑主体结构同寿命，难以达到50～70年的耐久性要求。在绿色节能装配式建筑结构体系的推广背景下，对围护结构的性能，有着更高的要求，使得新型建筑围护结构被广泛地应用。

2. 高性能真空绝热保温墙板

从装配式建筑墙板的组成方面来说，包括设置在钢筋混凝土剪力墙外部的复合真空绝热保温层。钢筋混凝土剪力墙内部设置了剪力墙钢筋笼，具体包括剪力墙主筋和水平分布筋以及系筋。高性能真空绝热保温墙板主要包括内侧钢筋混凝土承重墙体、中间复合真空绝热保温层、外侧防护饰面层。具体情况如下：内侧钢筋混凝土承重墙体与外侧防护饰面层之间，从上到下布置了多行水平方向的加劲肋，相邻的加劲肋，通过真空绝热板紧密嵌装；加劲肋是利用保温水泥砂浆浇筑制作；真空绝热板板缝用聚氨酯发泡胶处理或用PE发泡条及保温水泥砂浆处理；真空绝热板以及加劲肋组合，形成了中间保温层，布置在内侧钢筋混凝土承重墙体以及外侧防护饰面层之间；中间保温层的厚度范围为15～35mm；加劲肋上沿着宽度方向，布置了多个预拉锚栓等。

3. 应用性能

高性能真空绝热保温墙板，能够达到现代化建筑节能的要求，并且同建筑主体结构形成一个整体，不仅节约生产成本，而且外侧防护饰面层和内侧钢筋混凝土之间使用锚栓及加劲肋连结，可靠性较高，能够和建筑主体结构保持相同的寿命周期，被广泛地应用于装配式建筑墙板中，实现了节能和结构施工一体化。此高性能真空绝热保温墙板的应用，比照传统技术，有着以下优势：（1）使用的材料，均为A级防火材料，具有很高的防火性能，并且使用的是真空绝热材料，是目前保温材料中导热系数较低的材料，具有很好的保温效果，并且厚度比较薄，重量较轻，仅为一般岩棉板或者聚苯板厚度的20%-25%，不吸水而且不导热。（2）通过在内侧钢筋混凝土承重墙体以及外侧防护饰面层上，设置加劲肋，不仅使得平面外刚度得以强化，而且避免了真空绝热保温层与墙体脱落问题的发生。（3）使用锚栓和内侧钢筋混凝土承重墙体相互连结，有着较强的安全性和可靠性。（4）复合真空绝热保温层是在制作钢筋混凝土承重墙体时同时施工的，实现了建筑主体结构的一体化，节省了施工成本。

三、建筑围护结构中的复合真空绝热保温墙板应用总结

为提升建筑围护结构的整体性能，应用复合真空绝热保温墙板，要合理设计，从采光和保暖等方面入手，做好综合分析，保证围护结构的采暖性能和隔热性能。除此之外，还需要强化能源利用率的把控，增强建筑的环保性能，减少对环境的二次污染。

1.做好外墙保温设计

开展外围护结构设计时，要从夏季遮阳、冬季保温、建筑室内通风方面入手，加以有效把控。在保温设计中，主要是通过采取相应的措施，阻隔热量，实现保温功能，稳定建筑室内温度，为人们营造舒适的居住环境。从外围护温度波动抗性以及隔热能力等方面入手，做好针对性设计。具体操作中，主要从外围护结构保暖和隔热效果方面入手，进行针对性设计，降低能源的使用。对墙体和屋面板等，进行重点设计，提高建筑保温材料的利用率。在设计的过程中，要做好复合真空绝热保温墙板和建筑结构一体化的分析，确保能够实现一体化，发挥其作用，保证设计成果的质量。

2.做好传热系数的把控

在设计建筑围护结构时，使用复合真空绝热保温墙板，要做好其传热系数的把控。利用ANSYS有限元软件，通过模拟墙体温度场分布情况，按照相关规范，比如民用建筑热工设计规范，构建理论模型，计算复合真空绝热保温墙板的热阻和衰减倍数等，做好热工性能分析。因为热工系数影响着结构的能源消耗，因此需要做好复合真空绝热保温墙板热工性能分析，明确影响因素，采取相应的把控措施。

3.做好隔热设计

在建筑围护结构设计中，隔热设计较为重要。目前，隔热设计具体包括透明体隔热设计、非透明体的隔热设计。传统建筑外围结构的设计，选择的围护结构，其热工性能和透光性能不好，难以保证隔热效果。而复合真空绝热保温墙板的应用，能够有效隔离室外能量，保持建筑室内温度的稳定性，实现对室内温度的有效把控，因此要结合工程实际情况，积极推广应用。

4.做好通风设计

在建筑外围结构设计实践中，除了做好隔热设计和保温设计工作外，还需要强化通风设计的把控。各类环境条件下，保持建筑室内自然通风畅通，有着重要的意义。通过适当通风，能够保持建筑室内空气的新鲜度，增强居住舒适性。从建筑通风路径来说，主要为门窗，需要在设计的过程中，强化对风压和热压等的分析，合理布局门窗，控制门窗比。外围结构作为与环境直接接触的部分，其能够和大气环境直接接触，进行能量交换，进而影响建筑的使用舒适性，对室内温度产生多种影响，因此要进行综合分析，保证设计的整体效果。