建筑物外围护结构的节能设计中的几个问题

 随着建筑节能法规、设计标准及建筑节能制品之产品标准和施工(技术)规程的日趋完善,目前建筑节能领域的工作重点应为:如何通过合理的建筑设计及对优质建筑节能制品的选择来全面、有效地实现建筑节能法规中规定的目标。通过对国内外建筑节能工程的考察,笔者认为,国内住宅建筑节能设计尚有一些常见的不甚明确的问题,给建筑节能设计及建筑节能制品的选用带来不便。为此,笔者在本文中对这些问题进行了简单/初步论证,希望为进一步解决这些问题作抛砖引玉之用。
    一、对建筑节能材料体系的合理选择
    要达到相同的建筑节能效果,可以有不同的途径,即可以选择不同的建筑节能材料体系。仅就保温材料而言,目前国内市场上已有多种材料可供选用:
・EPS (膨胀聚苯板)
・PU (聚胺脂板或浆)
・水泥聚苯颗粒干拌料/水泥聚苯板
    合理选择外墙外保温体系之保温材料要考虑的因素为:
・功能性:保温性能好(XPS,PU,EPS,岩棉板
  吸水率低(XPS,PU,EPS)
  耐水性好(XPS,PU,EPS)
  在体系中的高耐久性(XPS,EPS,PU)
  在体系中材料之间的最佳相容性(EPS,岩棉板,水泥聚苯颗粒干拌料)
・施工性:易施工性(EPS,水泥聚苯颗粒,PU)
・经济性:合理的价格功能比(EPS)
    用加气混凝土等轻质砌筑材料也能达到建筑节能设计标准对外墙体传热系数的要求:
墙体材料 容量(kg/m3)  λ [W/m·k] d [cm] µ-值 [W/m2·k]
轻制砖+轻质抹灰 800 0.21 36.5 0.51
浮石/膨胀陶土砖 600 0.16 36.5 0.40
加气混凝土板/砖 400 0.12 36.5 0.31
    但是,纯粹以这类材料砌筑的外墙墙体与“重质墙体+粘贴式外墙外保温体系”构成的复合墙体相比有着明显的缺陷:
・这类材料吸水率高,湿空气迁移过程中产生的冷凝水会带来冻融循环破坏(寒冷及严寒地区)或墙体润湿导致的保温效果下降(夏热冬冷地区)
・这类砌筑材料仅适用于框架填充结构中的非承重填充墙。这类结构之梁、板、柱位置的热桥难以消除。
 
综合考虑上述因素,无疑EPS板是最佳选择。国际市场外墙外保温体系中保温材料使用比例亦证明了这一点:EPS≥80%。
    对于外墙外保温体系的选择我们已经拥有了第一个技术依据:JG149-2003 《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》。随着《外墙外保温技术规程》及其它外墙外保温体系标准的出台,会为选择外墙外保温体系带来更多可靠的依据。

 

 

    二、高层建筑外墙外保温体系之安全度
    在高层建筑上选用外墙外保温体系时经常有两方面问题困扰我们的选择:一是固定方式的选择,二是防火安全问题。
    1、固定方式:
    外墙外保温体系在建筑物外墙面上的固定方式一般分为:
・粘贴法
・机械固定法
选择固定方式的技术依据为:
・外墙面的附着强度
・风荷载设计规范中规定的负风压
・外饰面自重
    对于新建建筑而言,外墙面之附着强度不成为问题。而薄抹灰外墙外保温体系的饰面层之自重亦可忽略。故需要考虑的仅仅是负风压设计值。
    以上海地区为例,在考虑了所有不利因素后100m高度上可能达到的最高负风压值为-6.83kPa,而外墙外保温体系垂直于墙面的拉伸粘结强度的最低允许值为100kPa。以40%粘贴面积计时仍具有40kPa的拉伸粘结强度,可见此时的安全度仍高于5.0,根本无需采用粘钉结合方式。
    不可否认,用锚栓可以进一步提高这一安全度,但对于防护面层之抗裂性,以及与此相关的外墙外保温体系之耐久性而言,锚栓的存在亦带来了负面影响:沿锚栓托盘周边及二个锚栓之间的位置更易开裂!

2、外墙外保温体系的防火安全
    到目前为止,在我国的建筑法规中尚未对外墙面之装饰材料(含外墙外保温体系)的防火性能提出明确的要求,但由于大多数外墙外保温体系中使用了防火等级仅为阻燃型、且高温下熔化的EPS,XPS类材料作为保温材料,使我们在选择高层住宅的外墙外保温体系时不得不提出一个问题:目前市场上常见的外墙外保温体系是否会“导火”?
    由于缺乏基础科学研究提供的数据,这个问题尚无明确答案,笔者仅能建议在高层住宅外墙外保温体系的设计中应考虑每2-4层设置一圈由防火A级保温材料(岩棉)构成的隔火带,或是构造型隔火带,以降低可能发生的火灾带来的人身安全隐患。值得庆幸的是,建设部科技推广促进中心正在考虑列项研究这一问题。
    三、建筑立面设计中常见的几个问题:
    1、窗墙比
    根据建设部的统计资料

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