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第10章 浙江省居住建筑节能技术研究(2)

外墙内保温可以采用保温砂浆抹灰、硬质建筑保温板内贴以及保温层挂装等做法。保温砂浆抹灰,保温材料可选用海泡石保温砂浆、聚合物保温砂浆、胶粉聚苯颗粒保温砂浆等。硬质保温制品内贴,保温材料可选用泡沫玻璃、EPS板、聚氨酯等。保温层挂装,保温材料可选用矿棉、岩棉或玻璃棉等。采用外墙内保温构造做法,应对热桥部位进行处理。

3.墙体自保温

墙体自保温材料的优点有:可与建筑同寿命;施工方便,安全性好;利于室内装修,能够增加室内面积;造价较低。但是,墙体自保温体系的梁、柱等热桥部位的保温需要进行特殊处理。对于高层剪力墙体系,自保温的保温效果较难达到要求。新型自保温材料较少,需要进一步研制。

常见的墙体自保温材料有蒸压加气混凝土制品(砌块和外墙板)、能满足保温隔热要求的轻质混凝土制品及空心砖制品等。

4.夹芯保温

夹芯保温墙指在多道墙板或双层砌体墙的夹层中放置保温材料,或者并不放入保温材料,只是封闭夹层空间形成静止的空气间层,并在里面设置具有较强反射功能的铝箔等。

一般以240mm厚砖墙为外页墙,以120mm厚砖墙为内页墙,在两页墙之间的空腔中填充保温材料,如岩棉、EPS板或XPS板、膨胀珍珠岩等。两页墙之间用砖拉或钢筋拉结。内外页墙体也可由其他材料构成,包括各种板材等。

夹芯保温体系保温层两侧都有所防护,对保温层材料要求不高;保温材料不需要具有特别高的强度;不会受大气侵蚀;不受建筑物室内潮气的侵害。但是,夹芯保温体系施工不方便。这种构造做法保温效果很好,多用于北方寒冷地区。在浙江省单位面积能耗大、节能要求特别高的别墅、排屋也可采用这种保温体系。

5.复合保温墙体

针对外墙外保温体系存在的强度、耐久性等问题,把强度较低的高效保温板,如EPS板、XPS板等,与强度高的金属板(网)等复合成保温板。这种体系可以作为墙体的复合保温层,也可以是墙体本身。复合保温墙体可以在工厂预制,也可以现场吊装。

复合保温墙体发挥了多种材料的优点,具有保温性能好、强度大、耐久性好等优点,但成本较高,适合在要求高的场合使用。

在浙江省建筑节能开展过程中,外墙保温是技术难点之一,核心问题是保温效果与安全耐久之间的矛盾。根据上述分析,对于浙江省节能要求及气候条件,综合考虑保温效果、保温系统耐久性、安全性等问题,一般性建筑可以采用自保温体系,在冷热桥处配以辅助保温;对传热系数要求不高的情况,可以采用无机保温砂浆系统;对于要求很高,同时外墙有外挂饰面的情况,可以采用高效的EPS板、XPS板、岩棉板作保温层,设置在饰面板与墙体之间。

1.2.4屋顶

屋顶是居住建筑热桥面积较大的部位,热量容易散失,尤其是对顶层用户影响更大。

在《浙江省居住建筑节能设计标准》(DB33/1015‐2003)中,对屋顶的传热系数K值和热惰性指标D值提出要求:当D≥3.0时,K≤1.0W/(m2·K);当2.5≤D≤3时,K≤0.8W/(m2·K)。当屋顶K值不满足要求时,应按照居住建筑节能设计标准的规定进行围护结构热工性能的权衡判断。当屋顶K值满足要求,但D值不满足需要,按照《民用建筑热工设计规范》(GB51076‐93)进行隔热设计,以确保屋顶内表面温度满足要求。

屋面按照保温层所在位置,可以分为单一保温屋面、外保温屋面、内保温屋面和夹芯保温屋面四种,宜优先采用外保温。外保温能够防止屋顶内表面结露、提高室内热稳定性、消除“热桥”的不利影响、保护主体结构,从而延长建筑物使用寿命。当采用内保温时,应对屋顶的天沟、檐沟等热桥部位采取一定的保温措施,防止这些部位发生结露。保温屋面的天沟、檐沟应铺设保温层;天沟、檐沟、檐口与屋面交接处,有挑檐的保温屋面保温层的铺设至少应延伸到墙内,其伸入的长度不应小于墙厚的1/2。

屋顶外表面宜采用浅色饰面材料,在夏季,能够反射较多的太阳辐射,从而降低夏季空调能耗和屋顶内表面温度。平屋顶可采用植被屋顶,或在保温层上设置通风架空层。坡屋顶可以设置通风层。

居住建筑坡屋顶上常设有天窗(老虎窗)。一般而言,天窗的传热要远远大于屋顶。夏季,太阳辐射强烈,大大增加了空调负荷。为了控制天窗的不利影响,《浙江省居住建筑节能设计标准》(DB33/1015‐2003)中规定:当屋顶设置天窗,并且天窗的实际面积与屋顶的水平投影面积之比不超过4%,天窗的综合遮阳系数SW≤0.2,屋顶的传热系数取屋顶实体部分与天窗的面积加权平均值。当天窗面积超过上述规定时,需要对该建筑进行节能综合计算。天窗应设置活动遮阳。

1.坡屋顶

坡屋顶一般都需要设置保温隔热层。对于钢筋混凝土坡屋顶,保温层应设置在外侧面;对于以轻钢结构层或木结构为基层的坡屋顶,保温层可以分别设置在基层的上侧和下侧,还可以设置夹芯保温屋面,或设置在夹层楼面上。当保温层设置在基层的下侧时,应考虑热桥部位的保温构造。

由于浙江省对于夏季有隔热要求。因此,在瓦材钉挂型坡屋顶中增加阻隔膜卷材,能够阻隔空气层,起到保温隔热的作用。

2.平屋顶

(1)保温材料保温屋面

平屋顶保温层的构造方式有正置式和倒置式两种。传统正置式保温屋面将保温层设置在防水层之下,这种构造做法容易发生结露。倒置式保温屋面将保温层放置在防水层之上,能够有效防止保温层内部结露。同时,倒置式保温屋面能使室内温度分布低于正置式屋顶的室内温度分布,热稳定性好,是一种保温隔热效果较好的屋面节能构造做法。目前居住建筑屋顶保温构造中,多采用“倒置式外保温结构体系”。

屋面保温不宜采用松散密度较大的保温材料,以防屋面质量过大;不宜选用吸水率较大的保温材料,以防屋面湿作用时,保温层大量吸水。如选用吸水率较大的保温材料,屋面上应采用排气孔以排除保温层内壁的水分。屋面保温材料可采用板材、块材或整体现场喷聚氨酯保温层。同时,还可以利用保温材料和找平相结合的形式,这种构造做法多采用憎水性膨胀珍珠岩、轻集料混凝土等。

(2)架空通风保温屋面

干燥的空气具有良好的保温性能。在屋面上设置空气层能很好地提高保温效果。夏季,隔热架空通风层利用空气的流动带走部分从面层传下的热量,从而减少透过基层传入室内的热量,具有隔热好、散热快的特点,能够有效降低屋顶温度。在实际工程中,多采用架空通风隔热板或用两皮砖架空,上铺钢筋混凝土板,内置保温材料。设置通风屋面时,通风屋顶的风道长度不宜大于10m,间层在200mm左右为宜。

(3)种植屋面

种植屋面是具有环保、生态、节能和热舒适效益的绿色工程。植被屋顶利用植物的光合作用和遮阴作用,具有良好的隔热性能,能够有效降低屋面内表面温度。种植屋面分为覆土种植和无土种植两种。覆土种植是在钢筋混凝土屋顶上覆盖100~150mm厚种植土壤,种植植被隔热性能比架空通风间层屋顶还好,内表面温度大大降低。无土种植采用水渣、膨胀蛭石或是木屑代替土壤,具有自重轻、屋面温差小,有利于防水防渗等特点。植被屋顶应根据地域、气候、建筑环境、建筑功能等条件,选择适宜的植被及屋面构造形式。覆土种植屋面应根据实际工程确定是否需要设置保温层。没有设置保温层的屋顶,在上人走道、排水沟等热桥部位应设置保温层。

1.2.5外窗

建筑门窗是建筑围护结构中传热和空气渗透最薄弱的部位,是影响室内热环境和建筑节能的重要因素之一。以浙江省未采取节能措施前的典型围护结构而言,门窗的能耗约为墙体的4倍、屋面的5倍、地面的20多倍,约占围护结构总能耗的40%~50%。

外窗(包括阳台门的透明部分)的能耗包括通过玻璃、窗框的传热,窗缝的空气渗透和夏季太阳辐射得热三个方面。其中,太阳辐射通过窗户直接进入室内的热量是造成夏季室内过热的主要原因。大量调查和测试表明,太阳辐射通过窗户进入室内的热量是造成室内过热的主要原因,占建筑空调冷负荷的40%以上。

1.窗墙面积比

窗墙面积比表示窗洞口面积与房间立面单元面积(即房间层高与开间定位线围成的面积)的比值。以一个开间或一个楼层为单位计算,但是考虑到阳台门及凹墙上的采光口面积较大,《浙江省居住建筑节能设计标准》(DB33/1015‐2003)允许窗墙面积比采用某个朝向的平均窗墙面积比。开窗面积大,可以获得更大的视野,室内更加通透明亮,更受用户喜欢。同时,建筑师为建筑立面造型需要,希望多采用玻璃。因此,窗墙面积比应综合考虑节能、采光、建筑造型、经济等各种因素,确定最合适的值。

考虑到凸窗(角窗)在不同朝向的能耗不同,《浙江省居住建筑节能设计标准》(DB33/1015‐2003)规定,当凸窗凸出墙体不大于600mm时,按展开面积计算窗面积,凸窗所在墙面积按照投影面积计算;当凸窗凸出墙体大于600mm时,按不同朝向分别计算;角窗按照朝向分别计算面积。

2.传热系数和遮阳系数

《浙江省居住建筑节能设计标准》(DB33/1015‐2003)对不同朝向、不同窗墙面积比的外窗传热系数的规定。

提高外窗的保温隔热性能,就要降低外窗的传热系数,增加热阻。影响门窗传热系数的因素主要是框材和玻璃。目前,我国常用的窗框材料有木材、钢材、塑料、铝合金等。

3.气密性

门窗气密性差会使空气大量渗透,增加采暖、空调能耗,因此,要求外窗及阳台门具有良好的气密性。《浙江省居住建筑节能设计标准》(DB33/1015‐2003)规定建筑物1~6层的外窗及阳台门的气密性等级,不应低于现行国家标准《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》(GB/T7107‐2002)规定的3级;7层及7层以上的外窗及阳台门的气密性等级,不应低于该标准规定的4级。标准中的3级指在10Pa压差下,每小时每米缝隙的空气渗透量不应大于2.5m3,且每小时每平方米面积的空气渗透量不应大于7.5m3;标准中的4级指在10Pa压差下,每小时每米缝隙的空气渗透量不应大于1.5m3,且每小时每平方米面积的空气渗透量不应大于4.5m3。

4.隔声性

建筑外窗的空气声隔声性能是指窗户阻隔声音(通过空气)传播的能力,用dB表示,其值越大,外窗隔声性能越好。如果隔声性能不能满足要求,室外的声音将会大量传入室内,影响人们正常的工作和生活。

窗户用材、窗型等对隔声性能的影响很大。常用的窗框材料中,木材、塑料的隔声性能优于金属;中空玻璃、双层玻璃隔声性能优于单层玻璃。

5.外窗选用

木门窗具有优良的保温隔热性能,但是,其耗用木材,易变形引起气密性不良。钢窗包括实、空腹钢窗和彩板钢窗等,保温隔热性能差,但经过断热处理后(钢塑共挤),能够显着提高其保温隔热性能。钢窗强度高、抗风压性能好,适用于风速大或者超高层建筑中。铝合金窗导热系数大,不利于保温隔热,但断热中空玻璃铝合金窗的保温性能可以比普通铝合金窗提高约30%,并且断热铝合金窗具有良好的装饰性、抗风压性和耐久性,是目前工程中常用的产品之一。塑料窗具有优良的保温隔热性能、装饰性、气密性和隔声性能。但是,由于塑料材质本身导致其强度不高、刚性差,故抗风压性能较差。目前,提高塑料窗抗风压性能的主要方法是在型材内腔中加金属加强筋,或加工成塑钢复合型材。复合材料窗是由两种或两种以上单一材料构成,是新型保温隔热门窗,如钢塑窗、铝塑窗、木塑窗等。复合材料窗是今后的一个发展方向。

在浙江省节能居住建筑中,外窗的使用应综合考虑热工性能、造价、外观等因素。对于经济型普通住宅,可采用中空玻璃塑钢窗;对于要求较高的住宅,可采用中空玻璃断热铝合金窗或Low‐E中空玻璃断热铝合金窗。

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