墙面保温新材料应用探索

2021-12-23唐澄宇

绿色环保建材 2021年4期

唐澄宇赵欣贺克

1.中国电建集团河北工程有限公司；2.北方工程设计研究院有限公司

1 工程概况

某新建EPC工程位于“寒冷（B）区1”，其中包含宿舍楼1栋，结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构，轴线尺寸130.2m（东西向）×15.6m（南北向），地上二层，建筑高度6.60m，建筑面积4220.29m2，包含住宿、厨房、餐厅、活动室等多种使用功能。施工图设计阶段，设计人员提出宿舍楼外墙保温构造采用常规的经济型做法——蒸压加气混凝土砌块外贴岩棉板，节能软件模拟计算岩棉板厚度不小于140mm；经沟通，采用常规固定方法施工质量风险较大，而增加支撑体系费用增加较高；EPC工程项目部内部各单位成立专题工作组，共同寻求优化解决方案。项目部各单位技术负责人首先统一了设计优化目标和设计限定条件如下：①所采用的保温材料应具有A 级防火性能；②保温材料应具有较低的导热系数和较高的蓄热系数；③设计成果应满足《居住建筑节能设计标准（节能75%）》（DB 13（J）185—2015）标准要求；④设计方案应具备可操作性，施工难度不宜太大；⑤优化主要以新材料选择为主。

2 设计优化

2.1 设计依据复核

考虑到此宿舍为某工业厂区的一部分，如果按照公共建筑进行节能设计和计算，所需保温层厚度可显著降低。首先，设计人员重新核实相关法规、规程规范、地方标准相关规定。

《公共建筑节能设计标准》（GB 50189—2015），《河北省公共建筑节能设计标准》（DB 13（J）81—2016），条文说明1.0.2“建筑分为民用建筑和工业建筑。民用建筑又分为居住建筑和公共建筑。公共建筑则包括办公建筑（如写字楼、政府办公楼等），商业建筑（如商场、超市、金融建筑等），酒店建筑（如宾馆、饭店、娱乐场所等），科教文卫建筑（如文化、教育、科研、医疗、卫生、体育建筑等），通信建筑（如邮电、通讯、广播用房等）以及交通运输建筑（如机场、车站等）等。”2

《居住建筑节能设计标准（节能75%）》（DB 13（J）185—2015），条文说明1.0.2“居住建筑包括住宅和集体宿舍等，住宅包括综合楼、商住楼等的住宅部分。商业网点可按公共建筑要求进行节能设计等。”3《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ 26—2010）、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》（JGJ 75—2012）、《既有居住建筑节能改造技术规程》（JGJ/T 129—2012）、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ 134—2010）、《温和地区居住建筑节能设计标准》（JGJ 475—2019）等标准、规程中，对居住建筑的定义基本相同。

由于本建筑物包含功能较多，既有公共建筑相关功能（食堂、活动室等）又有居住建筑相关功能（宿舍等），且两部分功能所占比例较均衡，故只能按照这两种类别建筑物中标准较高的节能要求进行设计和计算，依据《河北省居住建筑节能设计标准（节能75%）》（DB 13（J）81—2016）重新对本工程外墙外保温设计进行核算。

2.2 新材料研究

设计依据确认后，设计优化的方向，我们放在了新材料的应用上，主要备选方案：蒸压加气混凝土砌块外贴岩棉板、不同干密度级别蒸压加气混凝土砌块自保温体系、自保温混凝土复合砌块、加气混凝土砌块外贴建筑用真空绝热板等。

2.2.1 蒸压加气混凝土砌块

研究的相关标准、规程包括：《蒸压加气混凝土砌块》（GB/T 11968—2006）、《蒸压加气混凝土制品应用技术标准》（JGJ/T 17—2020）、《蒸压加气混凝土砌块砌体结构技术规范》（CECS 289—2011）。

通过调研现场周边厂家材料价格等指标，确认原选择的B05规格蒸压加气混凝土砌块综合效益最优，热工性能更好地B03、B04规格生产较少、价格较高。单独采用蒸压加气混凝土砌块不经济，且缩减了使用面积，不适宜采用。

由于前期设计中，墙体中暗埋了较多管线，墙体厚度及可暗埋能力需要考虑，各备选材料中，原设计的250mm厚蒸压加气混凝土砌块最优，因此采用蒸压加气混凝土砌块作为基体、附加外保温材料的设计方案。

2.2.2 建筑外墙外保温用岩棉板

研究的相关标准、规程包括：《建筑用岩棉绝热制品》（GB/T 19686—2015）、《建筑外墙外保温用岩棉制品》（GB/T 25975—2018）、《岩棉薄抹灰外墙外保温系统材料》（JG/T 483—2015）、《岩棉薄抹灰外墙外保温工程技术标准》（JGJ/T 480—2019）、《增强竖丝岩棉复合板》（T/CECS 10083—2020）、《增强竖丝岩棉复合板应用技术规程》（T/CECS 665—2020）、《网织增强岩棉板薄抹灰外墙外保温工程技术规程》（T/CECS 467—2017）。

考察了3家长期合作的建筑外墙外保温用岩棉板生产厂家系列产品的热工性能、价格指标、施工相关限制条件等。根据以上技术资料，确认了设计参数，如；导热系数λ 取值可适当提高至0.040W/（m·K）；确认了施工可行性，如：规程中建筑外墙外保温用岩棉板厚度最大可取至200mm，但是对于本工程120mm 以上厚度岩棉板施工综合费用不经济；确认依据调整后的技术参数重新核算设计方案。

2.2.3 建筑用真空绝热板

研究的相关标准、规程包括：《真空绝热板》（GB/T 37608—2019）、《建筑用真空绝热板》（JG/T 438—2014）、《建筑用真空绝热板应用技术规程》（JGJ/T 416—2017）。

通过对周边3家厂家实地调研，并查阅产品资料，热工性能较好，选用导热系数λ=0.008W/（m·K）规格时，厚度约为20mm即可达到设计标准所要求的保温性能。虽然单价较高，但是折算到单位面积上，价格略高于140mm 厚岩棉板，运费较低，施工费用较低，保温材料不吸水，对抹灰层保养抗裂有一定帮助；故采用此方案进行详细核算比较。

2.2.4 自保温混凝土复合砌块

研究的相关标准、规程包括：《复合保温砖和复合保温砌块》（GB/T 29060—2012）、《自保温混凝土复合砌块》（JG/T 407—2013）、《自保温混凝土复合砌块墙体应用技术规程》（JGJ/T 323—2014）。

通过调研部分厂家资料，此类材料热工性能“4.3.2 按产品砌筑成墙体试件的传热系数K值W/（m2·K）分级：分为1.20……和0.20 二十六个热工性能等级”4，与加气混凝土砌块、岩棉板基本相当；选用经济性较好的规格，简单测算后，发现墙厚有一定的增大，由于结构层已经施工，考虑到承重需要，且增大的墙厚会占用大量使用面积，改变已确定的房间内部布置，此方案不适用。

2.2.5 其他

材料选择过程中，还查询了LS 复合墙体自保温系统、自保温混凝土夹芯墙板等墙体保温技术方案，在热工性能参数、经济性、适用性等方面综合考虑后，与加气混凝土砌块外贴岩棉板技术方案相比较差，未做深入测算。

2.2.6 材料选择结论

经过以上材料选择技术方案研究，结合主体结构正在施工的现状，以及对墙面保温设计方案的各项限定条件，决定对加气混凝土砌块外贴岩棉板、加气混凝土砌块外贴无机材料真空绝热板两种方案进行进一步详细测算比较。

3 设计核算

3.1 工程材料性能参数

加气混凝土砌块（B05级）：导热系数0.190W/（m·K），修正系数1.25。

硬质岩棉板：导热系数0.045W/（m·K），修正系数1.20。

真空绝热板：导热系数0.008W/（m·K），修正系数1.00。

3.2 体形系数

外表面积：2241.72m2。

建筑体积：7739.60m3。

体形系数：0.29。

依据《河北省居住建筑节能设计标准》（DB 13（J）185—2015）第4.1.3条，体形系数应符合表4.1.3的规定（S≤0.52），满足标准要求。

3.3 加气混凝土砌块外贴岩棉板

经过计算，加气混凝土砌块（B05级）250厚+硬质岩棉板140厚，考虑热桥后的综合传热系数为0.39W/（m2·K），“外墙平均热工特性”满足《居住建筑节能设计标准（节能75%）》（DB 13（J）185—2015）第4.2.1条的规定（K≤0.40），满足标准要求。

岩棉板厚度较大（140mm），施工费用较高，固定难度大，抹灰层裂缝控制难度大；经比较，未采用此方案。

3.4 加气混凝土砌块外贴建筑用真空绝热板（终选设计方案）

经过计算，加气混凝土砌块（B05 级）250 厚+真空绝热板20厚，考虑热桥后的综合传热系数为0.38W/（m2·K），“外墙平均热工特性”满足《居住建筑节能设计标准（节能75%）》（DB 13（J）185—2015）第4.2.1条的规定（K≤0.40），满足标准要求。

外贴保温层厚度仅为20mm，虽然单价较高，但是折算到单位面积上，价格略高于140mm 厚岩棉板，但运费较低、施工费用较低，保温材料不吸水，对抹灰层保养抗裂有一定帮助，故采用此方案。

4 成品综合效果

宿舍楼主要功能复杂导致防火等级要求高，层数少导致建筑节能计算参数取值最为不利，需要兼顾防火、保温、可操作等要求；因此外墙保温选材困难，能达到要求的材料稀少、价格高、构造复杂。经项目设计、供应、技术、经营、班组等专业人员协调沟通，材料选型数十种，保温性能验算十余次；根据保温材料材质、验算结果确定的保温材料厚度等，研究施工可行性及施工成本4 次；历时3 个月确定最终设计方案，采用加气混凝土外墙外贴建筑用真空绝热板的设计方案。

经过项目实施后的各项质量指标、经营指标、工程综合指标验证，采用加气混凝土外墙外贴建筑用真空绝热板的设计方案，保证了使用面积最大、防火能力达标、保温能力达标、不影响抹灰涂料外装饰层施工的目标，成本效益综合结果最优。