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文档简介
节能65%目标与自保温混凝土砌块摘要:介绍了65%建筑节能设计标准对建筑物外墙传热的要求,以及建筑工程中使用的混凝土砌块的种类及节能指标的计算方法。表明:聚苯板夹芯复合砌块能够显著提高热阻;在设计砌块时,空心砌块和夹芯砌块应采取不同的孔洞布置方式。采用夹芯砌块做自保温构造时,应特别注意砌块基材要有低的导热系数,否则会发生热桥结露等现象。关键词:砌块;建筑节能;热阻0前言根据国家“十一五”节能发展纲要,重点节能领域是建筑节能、工业节能、交通节能,消耗量巨大的建筑能耗首当其冲。据介绍,我国建筑能耗指标偏高,达同环境国外能耗指标的2-3倍,建筑能耗占国民经济总能耗的27.8%,按目前的建筑发展速度计算,预计2020年该值将达到35%。因此,建筑节能是当今节约能源政策中的重中之重。国务院、国家建设部针对建筑节能出台了一系列的政策、法规和技术规程来推动这项事业。落实建筑节能这一国策涉及材料生产、设计、施工、管理等各个部门,但是最根本的基础是材料。如果没有热工性能好、耐久性、轻质、高强等各项性能匹配的材料作为技术支撑,要经济合理地实施建筑节能是不可能的。正如中国工程院院士、清华大学教授江亿解读《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》时指出的那样:“墙体材料一直是建筑节能的老大难”。因此,实施建筑节能政策的关键之一是研制好的建筑材料及相应的节能建筑的应用技术。目前我国除部分地区实施第二步节能设计标准、即节能率达到50%外,北京、天津、哈尔滨、河南、兰州等地都实施第三步节能设计标准,即节能率达到65%,第三步节能标准的全面推广只是时间的问题。第三步节能设计标准对外墙的传热系数提出了更高的要求,兰州地区的要求如表1所示。从表中可以看出:节能设计标准从30%提高到65%时,外墙传热系数从1.35(1.05)W/m2·K降低到0.6W/m2·K,约降低到原来的1/2。在建筑工程上具体实施第三步节能设计标准时,外墙的做法有四种:外墙外保温、外墙内保温、夹芯墙、混凝土自保温砌块砌体。外墙外保温是在主体墙(钢筋混凝土、砌块等)外面粘挂XPS(绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料)、EPS(绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料)、岩棉、喷涂聚氨酯等导热系数低的高效保温材料,减小墙体传热系数来满足要求;外墙内保温是在主体墙(钢筋混凝土、砌块等)内侧敷设高效保温材料,形成复合外墙减小墙体传热系数来满足要求;夹芯墙是在墙体砌筑过程中采用内外两叶墙中间加绝热材料的构造做法,如东北地区用聚苯板建造夹芯墙,甘肃合作地区的太阳能建筑用岩棉建造夹芯墙等;自保温砌块砌体是新近发展迅速的一种构造,是用高热阻的夹芯复合砌块直接砌筑满足要求的外墙。这几种做法各有特点:外墙外保温是现在提倡的主流做法,有消除热桥、增大使用面积、保护主体结构等优点,缺点是施工技术难度高、工序多、施工周期长,且近几年各地外墙外表面开裂、脱落的现象时有发生,所以其耐久性一直是困扰其发展的瓶颈。内保温的优点是施工方便、保温材料的使用环境好,不受紫外线、风雨、高温、冷冻等恶劣条件影响,缺点是不能阻断热桥、减小房屋使用面积、装修容易破坏保温层等。夹芯墙体的优点是保温隔热性能好、可阻断大部分热桥、与外保温相比造价低、墙面不易出现裂缝,缺点是施工难度大、砌筑质量要求高、工期长。夹芯混凝土砌块自保温墙体是一种材料实现外墙保温和围护两种功能的墙体,优点是不影响房屋使用面积、施工方便、工期短、与复合保温墙体相比造价低。由于65%节能设计标准的强制实施和近年各地发生的有关外墙外保温的事故逐渐增多,使自保温砌块墙体又有了新的发展机遇。但是,如果不注意夹芯砌块自保温墙体的技术引导,又会重蹈覆辙,势必会影响行业的健康发展。笔者认为目前夹芯砌块自保温墙体存在二个关键的问题:其一是正确认识夹芯砌块的传热性能;其二是夹芯砌块墙体设计施工中热桥的处理问题。针对这二个问题,在文中笔者做了一些探讨,供设计使用者参考。1夹芯混凝土砌块的传热性能1.1砌块类型顾名思义,夹芯混凝土砌块就是用导热系数低的高效保温材料填充混凝土空心砌块的孔洞而得到的砌块,其保温隔热性能决定于三个要素:基材、孔型、夹芯材料。目前,混凝土砌块的基本材质有普通混凝土、泡沫混凝土、轻集料混凝土等几种;其孔型有单排孔、二排孔、三排孔、四排孔等;空心填充材料有聚苯板、珍珠岩等。通常情况下,孔型可根据要求更换成型机模具来满足,夹芯材料基本上使用EPS,砌块的材质受资源条件的影响,其种类较多。混凝土砌块主要块型如图1的(1)—(8)所示。图1混凝土砌块主要块型图1.2混凝土砌块的传热性能均质材料的传热性能通常用导热系数来表征,导热系数越大材料传热的能力就越强。对于一定尺寸、非均质材料的构件,通常用热阻或传热系数来表征其传热性能,热阻越大构件传热的能力越小,即保温隔热能力越强。由于不论哪种混凝土砌块从传热的角度来看都是不均匀的材料,所以混凝土砌块没有一个严格意义上的导热系数,只能针对某种具体的块型计算一个平均导热系数或热阻。在设计砌块形状时用计算热阻来定模具,在工程设计时,则采用计算热阻或砌块砌体的实测热阻值。1.2.1计算依据根据GB50176-93《民用建筑热工设计规范》的规定,混凝土砌块的热阻由公式(1)计算得出,热阻计算示意图如图2所示。(1)式中,—一平均热阻,m2·K/W;Fo一—与热流方向垂直的总传热面积,m2,见图2;棋F或1详、再F串2胶…室…岗F托n切一苦—样按平行于热流搅方向划分的各羞个传热面积掩,林m天2刷;推边R渡1绣、乔R史2满…槽…阔R体n缘——猾各个传热面积栽部位的传热阻傻,杨m挑2蹲·K/海W荣;惕捷R造i蔽一敢—伍内表面换热阻荒,违取幕0要.差11m腐2磨·叨K妇/库W睛;望已R怜e瞒一肤—企外表面换热阻把,由取侵0披.锹04m艇2奴·按K殖/辨W途;狠一已—盏修正系数,按针表俊2点选用。隐其中豆:幸R摊l凤、河R单2泛…水…左R饥n净的值由公笑式患(2姑)崇计算。冻(2柱)闯式中姓,训R垫一飞—尘材料层的热阻手,秀m冒2宋·即K骗/趴W婶;送d纪一炕—乡材料层的厚度旧,鸦m特;侵一萌—垒材料的导热系滨数辨,趋W漫/分m·艰K芹。挺志赠空气层可视为次特殊的绝热材原料,因为对流为传热等原因,镇空气层的热阻呼不能简单地由忠公豆式灰(3泽)宰计算得出,而宣需采用经验值智、从衡表爪2崇中选取。今砌体传热系浊数惯K财由公果式贡(3吵)周计算得出:哀茫咽味竿美岩(3赌)枯式中货,邻K后一隙—杀传热系数愁,袍W链/甘m侨2茧·刊K康;重R冻一却—紫砌体热阻昌,汽m赴2兆,柱K屠/掌W隆。恰1逃.罩2下.断2积风自保温混凝土蒙砌块的热阻微戒饮根据公则式脱(1筐)港和歪图躺2惭分别计算渴图信1(1)-(即8泰)颈所示块型混凝以土夹芯砌块的潜热阻。为了便离于比较,砌块遗规格都以惕390mm词×属290mm虽×纯l段90mm栽为计算基准,礼聚苯板的导热亏系数锤取拼0急.腔40门W资/念m·众K瞎,砌块的基材蓬选取格了叼2静种:一种为自肚燃煤矸石混凝剖土、废渣混凝晒土等普通轻混愧凝土,其导热绿系数汽取谢0姐.狂56笋W趣/捡m·处K却;另一种为超角轻陶粒混凝土欣基材,导热系克数凡取纹0慈.粘23凑W罢/轰m·展K位。计算结果分核别见泪表池4英、档表桃5侦所示,表中同缎时给出了同体阁积空心砌块的台热阻以作对比鹊。企2织寇夹芯混凝土砌叼块自保温墙体核的热桥处理卸向胶由于夹芯混凝附土砌块自保温杏墙体相当于把晋外墙的保温层普提前放人墙材茄中、和砌块预谊制成一体,因跑此,工程上不麦可能在自保温乏墙体的内侧或扇外侧再做保温铲层,这种构造踏做法不可避免免地在梁板柱位切置产生热桥。厕如何有效阻断窗热桥是这种材社料或者这种保伞温做法能否满该足哪6款5翼%节能设计标蚀准的关键。夹刺芯砌块与外保循温相结合可以泥解决这个问题意:在保温结构解设计时主体墙趟用夹芯砌块砌汽筑,梁板柱用伏外保温做法。餐砌体砌筑时留跌出外保温层的式厚度,即梁板炮柱外保温做完坐后外轮廓线与偶砌体平齐,再盗同时做装饰层降。这样可以有狐效阻断热桥。3讨论呆3扔.跑1命作对于空心砌块植,合理利用空送气层可以增大陶热阻沙瓜背从躲表哑3涉可以看出,空只气层是良好的孔绝热材料,且搜空气层厚度大修于豪20mm坦时,其热阻随页厚度增加几乎接不变化,因此序,在砌块孔型骑设计时应充分覆利用空气层。业从把表乎4率、来表科5伶中可以看出:裤对于同体积的嫂砌块来说,二俩排孔的热阻比锹单排孔的热阻蜂能够提挎高秃8薄0接%谁-11维0埋%,三排孔的沙热阻又比二排交孔的热阻能够苍提拘高椒4毯0纳%晨-4昏7业%,砌块基材聋的导热系数越奶大,提高的幅举度越大。瞎侧强但是用单一的窜砌块构筑砌体奥不能满足第三谈步节能目标外婶墙传热系数小长于垂0洗.卡6宋W哪/占m偏2乒.行K斤的设计要求。迷3懒.阴2题闹夹芯砌块的热掌阻充奸抽从降表星4假、脑表灯5粥中看出,用聚直苯板夹芯的混落凝土砌块能够奏显著提高砌块刮的热阻。用陶泡粒混凝土基材膝生产的砌块,览以及用普通水签泥砂浆砌筑的停砌体可以满足担第三宽步节能设计标液准要求的外墙口传热系数;废运渣等普通轻混赌凝土基材生产鞠的稀图窑1(2竿)酷、己图峡1(4拣)睁孔型的夹芯砌壤块用普通水泥虏砂浆砌筑的砌遣体也可以满足颠第三步节能设尺计标准要求的哭外墙传热系数露。蜘3赌.米3挠析砌块基材对热供阻的影响妥藏墨表伞4晓、剖表谢5童中所列沃图杏1(8葡)千砌块是实心砌荐块,是空心砌撑块的一个特殊末情况,其热阻虑就是空心砌块肺或夹芯砌块砌泪筑时边壁形成对的热桥的热阻竖。客表弦4矿中电图穗1(8楚)仰砌块的传热系邮数豆是抗0四.没69摊W巧/佩m衬2阶·朴K畅,用夹芯砌块荐做自保温墙体盾时边壁的传热邀系数就私是胳0逗.欲69袍W附/淹m翻2饥·棍K亭,与三步节能统目标典的旅0卷.伟6即W踏/们m垄2黑·客K想接近;但是,钓表痒5孕中呜图锐1(8辱)贴砌块的传热系安数皱是切1粱.扑41渔W励/沙m焦2针·殊K升,如果用替图蔬1(2浮)翅所示的夹芯砌决块做自保温墙拿体,虽然通过报计算的平均传确热系透数误0电.洲46嗓W势/侧m装2凡·咬K绑,可达到要求板,但边壁的传比热系酬数麻1伞.肉41恨W邻/爱m缩2聚·追K旬,远远高键于排0碗.两6许W渐/党m毯2光·健K非,不可取。随3错.桶4芳啄砌块热阻与孔究型的对应关系轮趟裤比较偿表幕4难和割表狼5畅中姑图涛1(1)-(驱8剩)享砌块的热阻可胡以得出如下结播论,空心砌块免热阻随孔排数肚增加变化较大粉,而夹芯砌块铸的热阻变化不振大。原因是夹窜芯砌块的热阻剑主要由夹芯材崭料贡献,所以躲砌块应尽量设斑计成简单形状吧的结构,以便伟充分利用夹芯固材料的热阻,圾如二排孔相同集体积的砌块、住根据热阻大小音排序为:沫图泡1(2端)搬砌独块缎>值图参1(4贤)蚊砌渠块横>茎图止1(5驻)湿砌沃块食>率图铺1(3尘)便砌块。膜3受.蜻5宪健自保温砌块墙白体的热桥处理耻薄途在设计时将梁棚板柱做外保温绳与夹芯砌块自励保温墙体相结来合可以最大限挤度地阻断热桥肝,从而有效克妄服传统自保温绢墙体的缺陷。4结论软(1汇)问夹芯混凝土砌界块自保温墙体适是一种实现外骄墙保温和围护雾两种功能的墙众体,具有不影殿响房屋使用面挽积、施工方便拢、工期短、与象复合保温墙体趋相比造价低的昏优点,并且保秧温材料在墙体批内、可以有效毙延长使用周期之,是一种发展咽前景良好的建碧筑保温结构工歼法。债(2浊)鲜夹芯砌块孔型沿的设计不能照俩搬空心砌块的茅设计思路。空牵心砌块应尽量竭设置多排孔充蚂分利用空气层序增大砌块热阻悬,使得相同砌批块体积具有最絮大的热阻;夹致芯砌块的孔型宅设置应尽量简沸单整齐以充分想利用夹芯的高举效保温材料的拒热
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