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绵阳节能轻质砖 加气块在框架结构中的应用研究




建筑能耗中为保持建筑室内热湿环境而消耗的能量比例最大,而且机理也最为复杂。建筑室内外的参数变化和建筑特征会形成建筑的冷负荷和热负荷,建筑的冷负荷和热负荷又关系到建筑所需热源和冷源的数量及功率大小。所以建筑能耗的核心就是计算建筑的冷热负荷[40]。需要指出的是,建筑得热以及负荷都是瞬时值。

(1)建筑得热

建筑得热指的是建筑室内环境在内扰和外扰的作用下,要想保持建筑室内恒定的热环境,在某一时间点上,由外界进入建筑室内的总热量。室内不仅包括了建筑围护结构所围成的空间,还包括了建筑室内的家具设备。建筑得热包含了两部分热量,一部分为显热,一部分为潜热。显热包括了所有建筑室内热源以及建筑围护结构内表面和周围空气之间的对流换热等。潜热是指室外空气进入室内或者有新风进入到室内和通过围护结构的湿传递进入到室内。建筑的外围护结构存在着一定的热惯性,不同建筑所采用的围护材料和形式也差别较大,它将外扰隔绝以后,最后使得其内表面和周围空气间的对流显得十分复杂。

对于建筑得热或者某一房间的得热,它是在围护结构、外扰、内扰的共同作用下的在某一瞬间、某一时间节点下的变化。无论是围护结构还是外扰或者内扰的变化,房间的得热和建筑的得热都会随之发生变化。

(2)建筑负荷

要想使建筑室内的热环境保持在一个恒定的状态下,保持温度和湿度以及其他参数不变,就必须通过热源或者冷源设备不断地向室内加入或除去热量,这样才能达到人们所希望的最佳状态。需要向建筑室内加入的热量就是热负荷,同样,需要排出室内的热量就是冷负荷。冷负荷包含了两方面,一部分是显热量,一部分是潜热量。热负荷也包括两个方面,一部分为显热负荷,另外一部分为潜热负荷。

对于现实中的建筑,除了一些医院等一类的特殊房间或者一些精密设备房间必须要求实现室内的恒温和恒湿以外,对于普通类居住建筑和或者公共建筑来说,没有必要实现绝对的恒定环境。通常情况下,只要保持室内的温度和空气湿度在一个合理的范围之内就可以了。例如,集中空调一般将温度设置在16~28℃,湿度设置在35~70%;而分体式空调,通常将温度设定在24~28℃,对湿度则不会加以特殊限定。

建筑负荷也是一个瞬时的冷热负荷量,并且是对于围护结构所围成的建筑而言的。为了方便不同建筑的对比,工程上会采用单位面积的冷热负荷作为对比分析的指标。

2.3气候对节能轻质砖 加气块的影响

气候是作为建筑所处外界环境的一个重要因素,它对建筑内部热环境以及人体的热舒适性和感受有着特别大的影响,在没有暖通空调等改变室内热环境的技术设备出现以前,人们总是想尽办法去利用有利的气候特点,同时针对不利的气候因素做出相应的构造设计,尽量减小给室内热环境带来的影响。

2.3.1节能轻质砖 加气块的分类

根据墙体所用材料,可分为砖材类,砌块类、墙板类。对于砖材类常用的大多为空心砖,比如页岩砖、粉煤灰空心砖、煤矸石空心砖,除此之外,还有利用农业废弃物而生产出来的稻壳砖块。砌块类可以利用的墙体材料较多,例如加气混凝土砌块、混凝土小心空心砌块、石膏空心砌块等,同时也有利用建筑垃圾再生骨料制成的空心节能砌块、利用沉沙淤泥制成的砌块。而墙板类主要有GRC复合保温墙板、聚苯乙烯泡沫混凝土保温板、金属面夹芯板。

根据保温层的设置部位可将外墙保温隔热形式分为三类,第一类是外保温墙体,第二类是内保温墙体,第三类就是自保温墙体。

(1)外保温墙体

外保温墙体指的是把保温体系放置在外墙体的外部,以此实现保温性能的一种体系,如图2.5。将绝热材料放在建筑外墙的外侧,并且在外边加上相应的保护层,使整个外表面都被保温隔热层包裹在内,这样子就有效抑制了室外气候对建筑室内的不利影响,并且也大大减小了房间室内与外界之间的热量交换。

外保温节能体系最早源自于20世纪60年代的欧洲,第一次能源危机之后也就是20世纪70年代初受到了较多的重视并得到了进一步发展,这一体系欧洲比较领先。当今欧洲采用较广的是外贴保温板薄抹灰的形式,使用的材料基本上有不燃型的岩棉板或者是阻燃型的膨胀聚苯板[41]。外墙外保温技术不但能够应用在新建建筑工程上,也能应用在老旧房屋的节能改造升级当中。因为其所采用的构造把保温层设在了主体结构的外部,不仅可以起到保护主体结构的效果,延长使用周期,同时也能够充分地减小建筑结构部位的热桥效应,消除冷凝现象,最终实现建筑室内良好的舒适度。外保温体系是由保温层、保温板的固定、面层、零配件以及辅助材料等五部分构成。保温层通常使用的是热阻较大,导热系数比较低的材料。除此之外,保温材料还要具有较低的吸湿率,粘结性要好,常用的保温材料包括:挤塑型聚苯乙烯板、膨胀性聚苯乙烯板、玻璃棉毡、岩棉板或者其它类型保温浆料。对于不同的外保温系统,保温板的固定方法也不相同,大多采用粘结材料或钉的方法将板固定于基层之上,也有的是采用两种方法相结合。保温板的表面覆盖层也有不同的做法,采用聚合物水泥砂浆抹面,也有直接采用普通的水泥砂浆做抹面层。在此体系中,墙体的边角部位会采用零配件以及其它各种辅助材料,例如螺栓、销钉等。

外保温墙体的优点:有效消除了“热桥”效应所造成的的不利影响,这种保温形式将保温材料覆盖在建筑主体结构部位外部,不但可以防治建筑中热桥部位产生结露,而且可以大大地降低热桥带来的能耗流失。外保温系统可以避免干湿循环对整体结构带来的侵蚀,有效保护主体结构,还可增长建筑的有效使用寿命。外保温墙体因为其内部有蓄热能力较强的结构层,若建筑内有不平稳的热作用,可以使建筑室内温度保持相对恒定,增强室内的人体热舒适感。通常情况下,如果材料选择合适,室内墙体就不会出现冷凝结露现象。因为将保温材料设置在了墙体外侧而不是内侧,这样就能避免室内装修改造对保温层造成损坏。在对老旧建筑实行节能改造时,外保温能够减少对居住用户的生活和工作方面的影响。

外保温墙体的缺点:对施工人员的技术水平要求比较高,验收标准也比较严格,如果在施工过程中出现失误或者不当,会造成外饰面层的脱落、渗水;外保温材料的安全性十分重要,特别是难燃性,例如央视大楼火灾就说明了保温材料难燃性的重要性;外保温层有一定的使用寿命,到期后,便需更新保温层。

(2)内保温墙体

内保温是把保温材料放置于外墙体的内侧,在结构的内部设保温层,该系统也是一种比较成熟的保温技术,如图2.6。

图2.6内保温墙体

内保温墙体主要包含了主体层、空气层、绝热材料层以及覆面保护层等四部分。主体结构层可以为框架填充页岩砖、灰砂砖、各类混凝土砌块,也可以是轻骨料混凝土空心砌块等各类不同墙体。空气层的设置主要是为了阻挡住外部水分的渗流,以防保温材料受潮,加设空气间层对于内部孔隙连通的绝热材料是很有必要的。绝热层也就是保温隔热层,作为内保温系统的重要构成,采用的保温材料可以是加气混凝土砌块、保温砂浆,还可以是岩棉、EPS板、XPS板。覆面保温层的重要作用是为了防止内部的保温层受到损害[42]。

内保温墙体的优点:它对于内饰面和保温材料的耐候性、防水性技术指标的要求不是很严格,抗裂砂浆、内墙涂料都可以达到保温材料的性能需求,且这些材料容易取得。施工方便,建筑室内的连续性作业面不大,施工面下部不需要搭设脚手架,施工方便灵活,速度快,工程进度能够得到保证。空气层、隔热层等措施手段可以不受外界气候的侵蚀、质量容易保证,使用更长久,综合造价也比较低。

内保温墙体的缺点:保温隔热层会在建筑的外墙与内墙和门窗以及外墙交接处被割断,不能形成一个连贯的保温层,因而会产生热桥,也会产生墙体的结露。不利于房间的二次装修改造,会占用房间内的使用面积,如果是对既有建筑改造,会对住户的生活造成干扰。

(3)自保温墙体

自保温墙体是指墙体自身材料就具有保温隔热的功能,如当前应用的蒸压砂加气混凝土空心砌块。加气混凝土外墙自保温系统就是充分发挥了加气混凝土较小热导率的特点,在其材料中存在着许多封闭的小气孔。

自保温墙体最大的优点就是将建筑的外围护结构和墙体的保温隔热功能融合为一,不需要在墙体的内侧或者外侧附加其它种类的保温隔热材料。在既可达到建筑围护结构要求的同时,也实现了墙体隔热保温的节能要求。近几年来外墙自保温越来越受到青睐,特别是在夏热冬冷以及夏热冬暖地区,在其进行设计的时候,要注意建筑窗墙比的设定。采用加气混凝土制品或者其它保温隔热性能优异的外墙材料,利用其较低的导热系数,结合当地的节能设计标准要求,通过调整墙体材料的不同厚度,便能实现节能规范所规定的外墙平均传热系数以及墙体热惰性指标限值[43]。有资料显示,对框架结构外墙体以及短肢剪力墙结构,使用强度符合规定的加气混凝土砌块作为自保温材料,可以实现较好节能效果。建筑的施工周期同其他保温形式相比,大大缩短了,提高了工程建设速度。同时也减少了工程总造价,有效节约了成本。