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

               
    
               
      
				開發(fā)新型墻體材料，促進住宅建筑節(jié)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(jié)能的必要性，指出住宅建筑節(jié)能關鍵在墻體，而開發(fā)新型墻體材料和墻體技術研究，實現(xiàn)節(jié)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(tǒng)工程，要以企業(yè)為主體，以工程項目為平臺，以產業(yè)化為目標，逐步發(fā)展和完善。
      

      
[關鍵詞]  新型墻體材料，住宅建筑節(jié)能，住宅產業(yè)化
      

      

      
1.前言
      
　　中央提出科學發(fā)展觀，建設節(jié)約型社會。在量大面廣的住宅建設中，要做到“節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)電和環(huán)境保護”（簡稱“四節(jié)一環(huán)保”），大有可為。因為，中國現(xiàn)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(jù)專家預測，到2020年，如果城鎮(zhèn)建筑全部達到節(jié)能標準，每年可節(jié)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(fā)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(yè)，有著巨大的節(jié)能潛力和巨大的社會效益。出路在哪里？在于開發(fā)新的節(jié)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(huán)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(jié)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(tài)和污染環(huán)境為代價，適應建筑部品工業(yè)化、施工機械化、減少施工現(xiàn)場濕作業(yè)、改善建筑功能等現(xiàn)代建筑業(yè)發(fā)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(yè)廢料或建筑垃圾經過壓制或燒結、蒸養(yǎng)、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(jié)能建筑的通知》（國辦發(fā)[2005]33號），有關部門規(guī)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(yè)化的發(fā)展，發(fā)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(zhí)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(fā)展產生不利影響，需高度重視并加以解決。
      
　　從板型上，宜開發(fā)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(jié)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(fā)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(jié)能設計標準，在北京地區(qū)墻厚為490mm，在沈陽為760mm厚，哈爾濱為1020mm，這是不現(xiàn)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(shù)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(fā)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(xiàn)場可鋸等優(yōu)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(jié)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(jié)能
      
　　我國建筑節(jié)能“十•五”計劃和2010年規(guī)劃規(guī)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?shù)赝ㄓ迷O計標準能耗水平的基礎上節(jié)能30％，此為第一階段建筑節(jié)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(jié)能30％，即在1980～1981年當?shù)赝ㄓ迷O計標準能耗水平的基礎上節(jié)能50％，此為第二階段。其中“節(jié)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(huán)境指標”的前提下，與未采取節(jié)能措施前相比，采暖空調能耗應節(jié)約50％。而“室內熱環(huán)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(shù)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(shù)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(jié)能30％為第三階段。
      
　　建筑節(jié)能是世界性課題，是一個國家經濟發(fā)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(jié)能設計是很重要的項目之一，所遵從的規(guī)范和標準有《民用建筑熱工設計規(guī)范》、《民用建筑節(jié)能設計標準》。另外，我國中部地區(qū)即長江流域的17個省市自治區(qū)及直轄市，夏季悶熱冬季濕冷，針對該地區(qū)建筑節(jié)能，我國已頒布了《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》。這些都是鋼結構住宅節(jié)能設計的依據(jù)。具體設計時應從方案上遵從以下幾條原則，50％的節(jié)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(shù)（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(shù)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(xiàn)50％的節(jié)能要求。當體型系數(shù)大于0.30而達到0.35時，采用外保溫也能實現(xiàn)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(jié)能設計標準》（JGJ26- --95）規(guī)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(jié)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(jié)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(jié)能住宅建筑。還有經營問題，市場培育問題。因為多數(shù)企業(yè)沒有把住宅產業(yè)化繼續(xù)做下去，存在的主要問題是：沒有形成產業(yè)鏈。“產、學、研”脫節(jié)，“技、工、貿”不統(tǒng)一。搞技術開發(fā)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(fā)的缺乏產業(yè)化技術和人才，沒有創(chuàng)新能力。我們經調查研究分析，認為搞住宅節(jié)能建筑要以房地產企業(yè)為龍頭、聯(lián)合科研和生產企業(yè)、以項目為平臺，在項目平臺上完成住宅產業(yè)化配套集成，在項目上求得發(fā)展和完善。
      
　　我們提倡開展鋼結構住宅節(jié)能建筑技術開發(fā)，鋼結構抗震性能好，完全可實現(xiàn)產業(yè)化，結合新型墻體技術，做到全裝配式節(jié)能建筑，它將促進我國住宅建筑材料創(chuàng)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(xiàn)工業(yè)化乃至現(xiàn)代化的組成部分，是建筑節(jié)能新技術應用的載體。
      

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