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      開發新型墻體材料，促進住宅建筑節能
      
                                  
                    
      作者：建筑鋼結構網    					
      
					時間：2009-12-22 20:26:10					[收藏]
      
               
      
                
      				
      				
      

               
      
               
        
				開發新型墻體材料，促進住宅建筑節能
        
（中國建筑科學研究院  王明貴，北京 100013）
        

        
[摘要]  本文分析了我國建筑節能的必要性，指出住宅建筑節能關鍵在墻體，而開發新型墻體材料和墻體技術研究，實現節能住宅建筑體系，是一項集“材料、生產、應用”于一體，“產、學、研”相結合的系統工程，要以企業為主體，以工程項目為平臺，以產業化為目標，逐步發展和完善。
        

        
[關鍵詞]  新型墻體材料，住宅建筑節能，住宅產業化
        

        

        
1.前言
        
　　中央提出科學發展觀，建設節約型社會。在量大面廣的住宅建設中，要做到“節能、節地、節材、節水、節電和環境保護”（簡稱“四節一環保”），大有可為。因為，中國現有建筑400多億平方米，預計到2020年還將新建約300億平方米，建筑不僅需要用大量的土地，而且在建造和使用過程中直接消耗能源占全社會總能耗的30%，在建材生產中的能耗為16.7%，還有用水占城市用水的47%，等等[1]。我國人口眾多，人均資源相對匱乏：煤炭、石油、天然氣、可耕地、水資源和森林資源的人均擁有量僅為世界平均值的約1/2、1/9、1/23、1/3、1/4和1/6。僅從能耗上分析，據專家預測，到2020年，如果城鎮建筑全部達到節能標準，每年可節省3.35億噸標準煤，空調高峰負荷可減少8000萬千瓦時，約相當1998年到2002年5年新增電力裝機容量的總和，相當于4.5個三峽大壩的發電量，相當于國家每年可減少電力建設投資約1萬億元。巨大的能耗行業，有著巨大的節能潛力和巨大的社會效益。出路在哪里？在于開發新的節能墻體建材和新的建筑體系。當實心粘土磚被禁用后，只剩下鋼筋混泥土一種結構體系，而且砂石和水泥對資源和環境都不利，又不能回收再生，與其配套的維護墻體基本上達不到節能50%的要求（包括各種幕墻建筑）。
        

        
2.新型墻體
        
　　新型墻體材料是指不以消耗耕地、破壞生態和污染環境為代價，適應建筑部品工業化、施工機械化、減少施工現場濕作業、改善建筑功能等現代建筑業發展要求，所生產的墻體料。具有質量輕、強度高、保溫隔熱性能好，技術先進、經濟合理。新型墻體材料主要是用混凝土、水泥、砂等硅酸質材料，有的再摻加部分粉煤灰、煤矸石、爐渣等工業廢料或建筑垃圾經過壓制或燒結、蒸養、蒸壓等制成的非粘土磚、建筑砌塊及建筑板材。國務院辦公廳《關于進一步推進墻體建筑材料革新和推廣節能建筑的通知》（國辦發[2005]33號），有關部門規劃我國新型墻體材料產量占全部墻體材料的百分比將在2000年、2010年與2030年應分別達到25%、40%和60%。
        
　　隨著建筑工業化的發展，發達國家早在四五十年代便開始了墻體建筑材料的轉變：即小塊墻材向大塊墻材轉變，塊體墻材向各種輕質板材和復合板材方向轉變。我國建筑輕板產品有纖維增強水泥空心條板(GRC)、陶粒及廢渣混凝土空心條板、石膏空心條板、加氣混凝土條板(ALC)等輕質條板。但產品質量參差不齊、不同的建筑輕板執行的標準不一，生產工藝和配套技術跟不上建設工程需求等問題，這些問題對輕板的發展產生不利影響，需高度重視并加以解決。
        
　　從板型上，宜開發輕質條形板材，板寬600mm或900mm，板重以兩個工人能搬運為宜，從而可減少使用安裝機械，節約成本，便于板的安裝。板邊應由凹凸槽或錯邊，安裝時板邊相互咬合，從構造上避免產生通縫。如圖1所示。
        


        
　　從板的構造上，應走復合板材的開發道路。因為無論保溫或隔熱，都是一個提高圍護結構熱阻問題。而圍護結構的熱阻值R取決于材料的厚度與材料本身的導熱特性。實際外墻的厚度是有限的，不可能單憑增大厚度來增大熱阻，例如用多孔磚砌筑的墻體，為達到節能設計標準，在北京地區墻厚為490mm，在沈陽為760mm厚，哈爾濱為1020mm，這是不現實的。而5cm的聚苯乙烯板的熱阻就相當于1m厚的紅磚墻的熱阻。雖然不同材料的熱傳導系數差別較大，但一般導熱較小的材料，強度也較低，不能滿足墻體防撞擊性能的要求，使用安全強度不夠。墻板不僅要有一定的強度和耐久性，而且還要有保溫、隔熱、隔聲和防潮等主要功能。采用單一材料很難同時滿足墻體的所有功能，而采用多層輕質材料疊合而成的復合墻體，使各層具備不同的功能，且便于制做安裝，整體性能好，這是墻體技術開發的方向和路線。如圖3、圖4所示的復合墻板，可用水泥、粉煤灰等原料，與輕質保溫夾心材料澆注一起，并用玻璃纖維或鋼筋增強制成的不同厚度的條形板。用于建筑外墻板或屋面板。它具有質量輕、強度高、保溫隔熱性能好、不可燃燒和現場可鋸等優點。
        


        
    墻板的安裝一定要外掛式，把結構包裹在室內，從而防止熱橋。若墻體保溫要求較高，也可安裝雙層墻板，如圖4所示。外側是復合保溫板，懸掛在鋼框架之外，起保溫隔熱作用。內側是園孔隔墻板（也可用保溫板），鑲嵌填充在框架之間，既是維護結構，也起抗側力作用（可減少用鋼量）。中間有空氣層。內外表面是玻纖聚合物砂漿找平。這三層結構不僅容易滿足節能指標較高的要求，而且較好地解決了熱橋、裂縫、防水等一系列墻體建筑問題。雙層墻錯縫排板，從構造上避免了墻體通縫產生的可能。上下層水平板縫也可錯開安裝在樓板外側，阻斷熱橋，再填實嵌縫材料并結合室內建筑地面填埋，從根本上解決了墻體建筑問題。
        


        
3.住宅建筑節能
        
　　我國建筑節能“十•五”計劃和2010年規劃規定：從1986年起至1995年新設計的采暖居住建筑耗能水平在1980～1981年當地通用設計標準能耗水平的基礎上節能30％，此為第一階段建筑節能；從1996年起到2000年新設計的采暖居住建筑要在1995年底的基礎再節能30％，即在1980～1981年當地通用設計標準能耗水平的基礎上節能50％，此為第二階段。其中“節能50％”的算式如下：
        
　　30％+（1-30％）×30％＝50％
        
　　其實際意義為：在保證相同的“室內熱環境指標”的前提下，與未采取節能措施前相比，采暖空調能耗應節約50％。而“室內熱環境指標”是：冬季采暖臥室、起居室內設計溫度為16～180C，換氣次數為1次/小時；夏季空調臥室、起居室內設計溫度為26～280C，換氣次數為1次/小時；從2005年起新建采暖居住建筑應在第二階段的基礎上再節能30％為第三階段。
        
　　建筑節能是世界性課題，是一個國家經濟發展到一定水平時所必須考慮的問題，也是我們國家的基本國策。我們在鋼結構住宅建筑設計時，節能設計是很重要的項目之一，所遵從的規范和標準有《民用建筑熱工設計規范》、《民用建筑節能設計標準》。另外，我國中部地區即長江流域的17個省市自治區及直轄市，夏季悶熱冬季濕冷，針對該地區建筑節能，我國已頒布了《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》。這些都是鋼結構住宅節能設計的依據。具體設計時應從方案上遵從以下幾條原則，50％的節能目標是能夠達到的。
        
　　1、平面布置有利于自然通風。因此條式建筑要比點式建筑好。
        
　　2、建筑物朝向宜采用南北和接近南北向。
        
　　3．建筑物體形系數（即建筑物室外大氣接觸的外表面與其包圍的體積之比）條形建筑不應超過0.35，不宜超過0.3；點式建筑不應超過0.4。這就要求住宅平面設計時盡量減少凹凸部分。實測資料表明：當建筑物體型系數小于等于0.3時，無論是采用內保溫還是外保溫墻體，都能實現50％的節能要求。當體型系數大于0.30而達到0.35時，采用外保溫也能實現上述目標。
        
　　4、窗的面積不應過大，不同朝向有不同的窗墻比要求。《民用建筑節能設計標準》（JGJ26- --95）規定最小熱阻的維護結構窗墻比上限值為：北向為0.20，東西向為0.30，南向為0.35。 
        
　　5、多層住宅外窗宜采用平開，宜設置活動外遮陽。
        
　　6、多層住宅的外窗及陽臺門的氣密性不應低于Ⅲ級，高層不應低于Ⅱ級。其意義見表1。
        


        
　　8、鋼結構的熱橋要阻隔。主要措施有：對建筑周邊的梁柱要包敷，不要外露。對外挑裝飾鋼框架應與內承重鋼框架斷開。 如果是砌塊填充墻，砌塊要向外砌筑50?，將鋼構件砌在墻內以便隔熱。
        

        
4、總結
        
　　住宅建筑節能技術關鍵在墻體。研制一塊好的墻板是基礎，它要求質量輕、強度高、保溫隔熱性能好、經久耐用、經濟使用。但是墻板安裝成墻體，滿足建筑要求才是最終目的。墻板好不一定墻體好，所以墻體技術是關鍵，其中包括安裝節點、板縫構造、飾面處理，經久耐用、經濟適用。
        
　　有了好的墻體技術，不一定就能在市場中推廣節能住宅建筑。還有經營問題，市場培育問題。因為多數企業沒有把住宅產業化繼續做下去，存在的主要問題是：沒有形成產業鏈。“產、學、研”脫節，“技、工、貿”不統一。搞技術開發的在市場中找不到工程實踐，拿著“金飯碗”討飯，使技術得不到市場檢驗和完善，搞不下去；搞建材生產的產品科技含量不高，技術缺乏，設備落后，產品處于低端應用水平；搞房地產開發的缺乏產業化技術和人才，沒有創新能力。我們經調查研究分析，認為搞住宅節能建筑要以房地產企業為龍頭、聯合科研和生產企業、以項目為平臺，在項目平臺上完成住宅產業化配套集成，在項目上求得發展和完善。
        
　　我們提倡開展鋼結構住宅節能建筑技術開發，鋼結構抗震性能好，完全可實現產業化，結合新型墻體技術，做到全裝配式節能建筑，它將促進我國住宅建筑材料創新和建筑技術科技含量以及建筑方式的轉變，盡管它在市場中占有量少，但標志著國家建筑科學技術的進步，標志著建筑從工地走向工廠，是我國實現工業化乃至現代化的組成部分，是建筑節能新技術應用的載體。
        

        
參考文獻
        
[1]  汪光燾，“建設節約型社會，必須抓好建筑‘四節’”，《住宅產業》，2005.06。
        
[2]  王明貴，“鋼結構住宅的發展研究”，《住宅產業化》，2006年12月。
        
          
		  
        				
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