保温材料依据材性来分类,大体分为有机材料、无机材料和复合材料。不同的保温材料性能各异,常见的外墙保温材料如下图:
外墙保温材料的保温性能和导热系数相关,一般外墙保温材料导热系数越低,所需设计厚度越薄,造价也可能较低,节点设计也相对问题少些。导热系数偏大,所需厚度也就偏大,产品成型的可能性也较低。
挤塑聚苯板 导热系数:0 028~0 030W/(m K)
硬泡聚氨酯导热系数0.018-0 024W/(m·K)
酚醛板 导热系数:0 032W/(m·K)
岩棉板 导热系数:0 042W/(m·K)
泡沫玻璃保温板 导热系数 0 045~0 062W/(m K)
但是与此同时也要注意每种材料的防火性能,耐久性,施工便捷程度并且保温材料的性能、应用及系统构成,要符合GB50176-93《民用建筑热工设计规范》、GB/T 17369-1998《建筑绝热材料的应用类型和基本要求》的规定,还要考虑材料及系统的稳定性、针对性、适应性、应用环境、安全性、环保性等。
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外墙保温材料的导热系数需要根据需要的节能标准来计算:
以65%节能为例,传热系数km≤0.60 w/(m2.k)。其倒数即为符合墙体传热阻,再减去内外墙传热阻以及基墙传热阻就可以得到你用的外墙的热阻,再根据公式r = δ/λ(热阻=材料厚度/导热系数),即可算出你所需要的厚度。
下面列举几款常用保温材料的导热系数:
1、玻化微珠。导热系数:≤0.085。优点:防火、阻燃,克服了膨胀珍珠岩吸水率大易粉化等缺点。缺点:强度相对较低、吸水率偏高、保温效果一般。
2、岩棉板。导热系数:0.041-0.045。优点:防火,阻燃。缺点:吸湿性大,保温效果差。
3、陶瓷保温板。导热系数:0.08-0.10。优点:防火、不燃、不吸水、施工方便、使用耐久。
4、珍珠岩等浆料。导热系数:0.07-0.09。优点:防火性好、耐高温。缺点:保温效果差,吸水性高。
有机保温材料
1、聚苯板(EPS板 )。导热系数:0.037-0.041。优点:保温效果好、价格便宜。
在北方严寒冬季,外墙内表面的温度低于室内空气露点温度时,外墙的内表面就产生结露引发内墙面长霉现象。这种现象不但会影响人们舒适和健康,同时也造成室内用具及房屋结构损坏。 1 理论传热系数验算 要解决外墙内表面结露问题,必须选择传热系数小、足够厚的外围护结构,使它的内表面温度不会太低,保证它的表面不产生凝结水,即外墙的传热系数K值小于当地冬季传热系数的最大值Kmax。外墙的传热系数K值大小与外墙厚度以及外墙采用的材料等有直接关系。 K=1/〔1/αβ+∑(δ/λ)+1/αH〕 (1) 式中:αβ为感热系数;λ为导热系数;δ为墙厚;αH为散热系数。 Kmax=αβ×〔tβ-(τ+1.5)〕/(tβ-tH) 以沈阳地区为例,冬季室内采暖最低温度(tβ)16℃,室外最低温度(tH)-33℃,感热系数αβ取7.5,在室内的相对湿度50%,室内温度为16℃,结露温度τ=6℃,可得出Kmax=1.51W/(m2.K) 2 外围护结构采用粘土砖法 2.1 370mm厚粘土砖外墙传热系数验算 现阶段沈阳地区外墙大部分采用370mm厚粘土砖墙,内墙面抹20mm厚混合砂浆,外墙面抹20mm厚水泥砂浆或水刷石,它的传热系数如下: (1)没有圈梁、构造柱部位墙体 按公式(1)计算,K1=1.51W/(m2.K) (2)有圈梁、构造柱部位墙体 按公式(1)计算,K2=1.94W/(m2.K) 以上得知采用370mm厚粘土砖墙传热系数与该地区传热系数的最大值相等,刚满足不结露最低条件;如果室内温度低于16℃时,外墙内表面即产生结露现象,而圈梁和构造柱处的传热系数大于该地区传热系数最大值,从而给外墙内表面结露引发的长霉现象埋下隐患。 我们在实际调查中也发现当外墙采用370mm厚粘土砖墙,外墙内表面结露引发长霉部位首先是从圈梁和构造柱部位开始,逐渐向墙面其它部位扩散。由此可见外墙采用370mm厚粘土砖墙只能满足结构强度要求,不能保证外墙内表面结露保温要求。 2.2 490mm厚粘土砖外墙传热系数验算 当外墙采用490mm厚粘土砖时,经验算传热系数,没有圈梁、构造柱部位K1=1.236W/(m2.K),有圈梁、构造柱部位K2=1.51W/(m2.K),K1,K2 虽然采用加厚外墙是解决结露问题简而易行的方法,但增加外墙厚度室内的使用面积会相应的减少,同时整体建筑物重量也增加,地基的承载能力也必须相应的提高,整个工程造价也相应需要提高。 3 外围护结构采用复合材料法 3.1 外墙砌筑时采用夹填聚苯板法 以墙体外侧采用240mm粘土砖墙,中间夹50mm厚聚苯板,内侧采用120mm粘土砖墙,内抹20mm厚混合砂浆,外抹20mm厚水泥砂浆为例进行传热系数验算,没有圈梁、构造柱部位K1=0.55W/(m2.K),满足条件;有圈梁、构造柱部位K2=1.85W/(m2.K)不满足条件,同时施工操作麻烦,墙体整体性差,结露问题没有得到解决。 3.2 在外墙内表面喷聚氨酯硬泡沫法 3.2.1 外墙构造 以外墙采用370mm厚粘土砖,内墙面喷25mm厚聚氨酯硬泡沫保温材料,内墙面抹20mm厚混合砂浆,外墙面抹20mm厚水泥砂浆(见图1)为例进行传热系数验算均满足不结露条件,保温性能好,强度高,附着力强,由于采用现场施工,整体墙面密封性好,操作简单。 图1 外墙构造示意 3.2.2 施工方法 ①将墙面上的洞口堵好,浮灰用条帚清扫干净。 ②将聚氨酯稀释调配好装入喷枪内,用空气压缩机作为动力。准备工作完成后即可施工,其厚度可采用挂线进行控制,喷聚氨酯泡沫24h后,即可进行下一道工序施工。 ③在喷聚氨酯泡沫墙上,喷按比例调配水泥灰浆(由水泥、EC胶、水组成),干后,即可进行内墙面粉饰。 ④内墙面粉饰材料可以用混合砂浆、水泥砂浆,也可进行大理石镶贴。 3.2.3 传热系数验算 没有圈梁、构造柱部位墙体K1=0.523W/(m2.K);有圈梁、构造柱部位墙体:K2=0.558W/(m2.K),K1、K2 由于实际传热系数小于理论计算的最大值,也小于以上两种方法的传热系数,因此采用内墙喷25mm厚聚氨酯泡沫方法不但解决防结露,而且能减少室内热损耗,具有保温节能效果。 4 效益分析及工程实例 4.1 效益分析 以层高2.7m为例,为保证内墙面不结露,采用上述不同材料保温,经济分析如表1所示。 表1 外墙采用不同材料保温作法经济分析 采用方法 每延米 费用 (元/m) 优点 缺点 面积增减的 影响(以1800 元/m2计) (元) 综合分析 (元) 490mm砖墙 55.73 一次性投资少 减少有效面积 基础需加大 减少收入 216 减少收入 271.73 240mm砖墙+ 50mm聚苯板 +120mm砖墙 57.2 室内面积增加 保温性能较好 圈梁、构造柱部 位结露未解决 增加收入 126元 增加收入 68.8 370mm砖墙+ 25mm厚聚氨酯泡沫保温材料 81 室内面积增加 保温性能最好 节能后期效果好 一次性投资较大 增加收入 180元 增加收入 99 4.2 工程实例 沈阳宏信大厦,建筑面积27277m2,框剪结构,地下2层,地上22层。该大厦外墙内表面采用喷聚氨酯泡沫保温材料,并在聚氨酯泡沫上抹水泥砂浆、混合砂浆、镶贴大理石。经3年多检验墙面无空鼓龟裂现象,不但防止结露现象,而且保温节能。
传热系数:以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定名为传热系数。传热系数K值,是指在稳定传热条件下,围护结构两侧空气温差为1度(K,℃),1s内通过1平方米面积传递的热量,单位是瓦/(平方米·度)(W/(㎡·K),此处K可用℃代替)。传热系数不仅和材料有关,还和具体的过程有关。外墙平均传热系数:外墙包括主体部位和周边热桥(构造柱、圈梁以及楼板伸入外墙部分等)部位在内的传热系数平均值。按外墙各部位(不包括门窗)的传热系数对其面积的加权平均计算求得。
海特尔纸蜂巢芯墙材房屋墙体及屋面传热系数≤0.13w/m2.k。
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