河北建工集团工程设计研究总院 修杨 黄如新 单克强
内容提要:建筑保温是建筑节能的主要措施之一,这一措施关系到国计民生。然而,目前无论保温材料的选择还是建筑保温构造都存在较多的问题,本文从保温材料的生产过程到建筑保温构造做法提出了新的思路。
建筑保温是建筑节能的主要措施之一,对建筑节能水平的要求越高,建筑保温的做法越复杂,而且建筑外保温一统天下,出现了很多问题,各地陆续发生的建筑外保温引起的火灾事故使得我们必须重新审视建筑保温问题。
建当前无论建筑保温材料的选择还是保温做法都存在一定的误区。
一、保温材料问题:建筑保温材料基本分为两大类:无机保温材料和有机保温材料,无机保温材料包括岩棉、玻璃棉、珍珠岩、各种无机喷涂纤维、保温砂浆等材料;有机保温材料包括聚苯乙烯系列产品、挤塑保温板、聚氨酯等材料。
总体来说无机保温材料价格低廉,不可燃烧,耐高温、防火性非常好,导热系数及吸水性高于有机保温材料,施工较为简单,环境友好性好,在自然界中降解非常快,我们可以通过实验证明这一点,在吸水后的岩棉上撒上植物种子是可以发芽生长的,岩棉进入环境基本就是土壤的一部分。岩棉生产环节少生产链很短,岩棉以矿渣或玄武岩为原料,经过简单的烧结和喷丝工艺即可,当然还有压制成型等工艺,生产链很短,自然成本及污染排放就很低,生产过程能耗及污染都较小。以矿渣为原料生产岩棉,本身就是环保项目。
以最大量使用的保温材料聚苯乙烯为例,其生产过程为:先从煤化工生产出粗笨,粗笨再经过精制工艺生产出精制苯,精制苯才是生产聚苯乙烯的材料;另一方面石油化工先生产出乙烯,再用乙烯和精制苯生产出苯乙烯,再经过聚合反应生产出聚苯乙烯。每一道工序都是复杂的化工过程,都是一座化工厂,国家每一道工序都有能耗指标和污染物排放标准,都可以计算出来。
有机保温材料一般导热系数和吸水率都较低,比重小,不耐高温,容易燃烧,不可能做到不燃烧,防火性能较差。聚苯乙烯的分子式为(C8H8)n,学过燃烧学的都知道聚苯乙烯就不可能不燃烧,其高位或低位发热量都可以计算出来,更奇葩的事情是为了解决聚苯乙烯的燃烧问题竟然出现了石墨聚苯乙烯,聚苯乙烯加入石墨只是提高了燃点,怎么可能解决聚苯乙烯的燃烧问题,石墨本身就是可燃的,而且还作为不燃材料在推广,荒唐至极。 我们进行建筑节能的目的是降低建筑石化能源的消耗,然而有机保温材料本身就是石化原料生产的,都是煤和石油化工产品,我们建筑所节约的能源能把这些保温材料生产出来吗?这个问题值得反思。
无机保温材料经过一定的技术改造,完全可以降低导热系数和吸水率。在聚苯乙烯中加入岩棉都比加入石墨要好的多。
二、建筑保温的构造:
目前建筑保温的构造有以下三种形式:外墙外保温、外墙内保温、建筑一体化保温(保温层在墙体中间),三种保温构造各有特点,可以适用于不同的场合,从世界范围看,建筑外墙内保温是主要形式,只有在我国才形成外墙外保温一统天下的局面,各种奇奇怪该的理由都在推广外墙外保温,什么保护围护结构不受环境侵蚀,没有冷桥,不占建筑面积等等,都是伪命题,归根结底是我国房地产的非正常发展造成的,无论是居住建筑还是公共建筑房地产公司交付的都是毛坯房,建筑外墙内保温不利于后期的装修,这才是问题的实质。除此之外,外墙外保温没有任何优势。与建筑外墙内保温相比,外墙外保温具有以下缺陷:1、外墙外保温是连续保温系统,对保温材料要求高,要确保建筑消防安全,外保温材料必须选择不燃烧耐高温材料,而不是所谓的难燃材料,否则火灾时保温材料燃烧引起的串火是必然的;2、施工难度大,外墙外保温工程属于高空作业工程,建筑高度越大施工难度越大;3、容易脱落,保温层越厚越容易脱落,增加构造难度;4、以上两条必然造成外保温工程造价的提高;5、建筑能耗高,无论是冬季供暖还是夏季空调都必须先加热或冷却建筑维护结构,室内才能达到舒适的温度,室内温度响应时间很长,建筑维护结构一般为重质结构,无论被加热还是冷却,能耗都很大,再者,外墙外保温不利于冬季建筑维护结构对太阳能的吸收。
建筑外墙内保温则不然:1、每一间房都是独立的非连续保温系统,即使发上火灾也会被限制在局部房间,很容易扑灭火灾,对保温材料燃烧性的要求较低;2、外墙内保温系统都是房间内施工,不需要高空设备,没有危险性;3、由于每层楼板都会对保温构造承载,因此可以做的较厚;4、建筑舒适性的重要条件之一是内墙面温度,对建筑进行供暖和空调时,内保温结构不但不需要加热或冷却重质的建筑维护结构,而且能够迅速提高(采暖)或降低(空调)建筑内墙面温度,使得供热或空调的响应时间很短,只有几分钟到20分钟,从而大大降低采暖或空调的能耗。
再说一下建筑一体化保温结构,保温层在墙体中间,比如CL体系,貌似这种保温结构结合了建筑外墙外保温和外墙内保温的优点,其实不然。1、这种保温构造将保温层置于墙体中间,仍为连续保温系统,而且保温层不可能做的太厚;2、这种结构的保温材料一般为聚苯乙烯,将内外墙片用贯穿保温材料的冷拔斜拉筋连接,两片墙之间的斜拉筋暴露在空气中,空气中潮气造成的腐蚀在所难免,天长日久必然断裂;3、高密度分布贯穿保温材料的斜拉筋必然形成冷桥,使得保温性能下降;4、聚苯乙烯保温材料不耐高温,一旦发生火灾,保温材料不直接接触火,虽然不容易燃烧,但必然融化坍塌,造成墙体大面积空洞,过薄的混凝土层也会崩裂;5、由于墙体混凝土层很薄(5~15cm)且布满斜拉筋,施工过程中混凝土浇注很难,墙体密实度不容易保证,保温层是软性材料,混凝土浇注过程中也会变形,因此实际工程中墙体的传热系数远高于试验室测试数据。
当前建筑外墙外保温的构造做法达不到与建筑同寿命,理论上只有25年,在整个建筑寿命期内需要多次重置,先不说投资,当大量的聚苯乙烯、挤塑保温板、聚氨酯等有机保温材料由于脱落而进入环境,由于不可降解,后果是灾难性的,即使回收,回收率能做到100%吗?以我国的既有建筑规模,即使回收率99%,其后果也是不可小视的,99%的回收率谈何容易啊。
三、结论:1、当前情况下保温材料应以无机保温材料为主,建筑产品应为精装修建筑,外墙内保温一次到位;2、不宜推广建筑外墙外保温,即使采用外墙外保温也不应单纯采用,为满足较高的建筑节能标准,更不应该将超厚的保温材料全部贴在墙体外侧,应采取内外同时保温构造。
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