砌块建筑的墙体保温与节能研究

建筑节能是建筑技术发展的一个方向,也是节能的领域的组成部分。世界平均建筑能耗占总能耗的37%,其中,包括采暖、通风、空调、照明在内的民用能耗又占总能耗的80%以上。我国建筑能耗约占全国总能耗的25%,且由于近年来住宅建筑迅速增多,年增长率高达15%。而我为采暖空调标准远低于国际水平,随着生活水平的提高,建筑能耗,特别是采暖空调能耗,呈增长趋势。
    能耗又大致可分为生产能耗和消费能耗。建筑能耗属于消费性能耗,对于消费性能耗,除了保证正常消费需要的部分,余者完全浪费。因此 ,在世界范围内能源问题日益急迫、建筑能耗不断增长的今天,讨论建筑节能问题意义十分重大。
    我国是世界上小块实心粘土砖的”王国”,在我国建材行业中,传统的墙体材料即小块粘土实心砖,其产量至今仍居高不下,尽管新型墙体材料在全部墙体材料中所占比例已由1990年4.32%提高到1996年16.3%,成绩不小,但不能不看到全国小块实心粘土砖产量的绝对值仍在逐年上升,已从1978年的1100亿块增至1996年的6260亿块,即以每年271.6%的平均速度猛增。这种在神州大地上已使用了2000多年的传统墙体材料,从资源与能源的耗费、土地的破坏和对环境的污染角度来分析,均是不可持续发展的建材产品。以下数字足以说明此问题:我国每年烧砖耗用约100万亩土地,其中毁田造砖2万亩;全国目前现有砖瓦企业约11万个,占地600多万亩;实心粘土砖的年生产能耗达6000万吨标煤。建筑使用能耗(全国绝大部分建筑为砖混结构)每年为1.2亿吨标煤,二者合计约占全国年能耗总量的15%。
    由此可见,小块实心粘土砖确是不可持续发展的建材产品,决不允许在全国范围内其绝对产量继续上升,而应采取更为有力的措施,限制其生产与使用,对于现有的制造小块实心粘土砖的企业,调整其产品结构或使之转产,并坚决淘汰一批技术落后、污染严重的生产厂。发展新型墙体材料,推进新型墙体材料的绿色化进程,是唯一的选择。
    世界上不少发达国家在本世纪二、三十年代即已着手墙体材料改革,逐步推进墙体材料的绿色化,主要是严格限制粘土砖的生产与使用,大力推广各种非粘土砖的、轻型、大尺寸的块材与板材。本世纪中叶,因世界性的石油危机又刺激了多种节能型墙体材料的发展。目前,西方发达国家的绿色墙体材料正在向纵深方向发展,使已广泛使用的绿色墙体材料进一步提高生产率、利用工业废渣、节约能耗,使产品系列化与配套化,同时,不断的开发多功能的新型绿色墙体材料。
    我国墙体材料的改革起步较晚,就全国范围而论,小块实心粘土砖仍在墙体材料组成中占有绝对优势,墙体材料的绿色化程度远落后于西方发达国家,但我们可借鉴别国的成功经验,少走弯路。
    国、内外实践证明混凝土砌块是代替粘土砖的理想墙体材料,因为混凝土空心砌块的生产过程中不仅节能、节地、有利于环境保护,符合绿色墙材的要求,而且施工速度快,一块标准砌块相当于十块粘土砖,密度比实心粘土砖轻,减少基础费用和砌筑砂浆用量,墙体减薄,增大了使用面积,建筑的综合造价降低等优势,使得混凝土砌块在我国有了长足的发展,全国砌块产量由1978年的90万立方米增加到2005达到6亿立方米,砌块建筑面积累计达5亿平方米左右。但是,由于混凝土空心砌块的自身保温隔热性能不如实心粘土砖,190厚的砌块墙体仅相当于150厚粘土实心砖的保温效果。因此,我们必须砌块建筑的保温隔热性能,吸收国外的先进技术,进一步提高混凝土砌块的生产和应用技术,才能真正把混凝土空心砌块作为新型墙体材料大量推广。
    我国幅员辽阔,南北跨越热、湿、寒几个气候带,气候差别很大。我国与同纬度的其它国家相比,冬天寒冷得多,夏天也较热,如最冷月东北地区与世界同纬度相比低14-18℃,而最热月则高出1.3-2.5℃。因此,不仅从建筑节约能源角度,而且从改善生活热环境角度,也需要对建筑维护结构的保温隔热,从而达到建筑节能的目的。
    我国建筑维护结构长期以来变化不明显,南方非采暖地区的外墙普遍采用24CM厚的实心砖墙,而北方严寒地区大多数采用49CM和62CM厚的实心砖墙作为墙体保温和承重。单一材料作为外墙维护结构的保温隔热效果都很差,有些地区东、西山墙和顶层房间的墙角出现结露现象,很大程度上影响建筑的居住舒适性,这种墙的传热系数为1.67W/m2K,而气候条件相近的发达国家外墙的传热系数仅为0.35W/m2K。同气候条件接近的发达国家相比,我国的建筑维护结构的保温隔热性能大差距很大,外墙差4-5倍,单位面积的采暖能耗为相近条件下的三倍左右,除了我国能源利用效率较低以外,主要是因为建筑维护结构的保温性能差,因此,我国要大力提高建筑维护结构的节能保温性能。
    从建筑节能角度考虑,利用小型混凝土空心砌块采用不同的墙体结构形式可以实现不同地区的建筑节能的要求,如在发达国家大量推广应用的复合夹心节能墙体,其建筑外墙结构为:190厚标准承重砌块+40-50厚保

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