建筑节能外墙保温的探讨 工民建毕业论文.docx
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1、毕 业 论 文毕业生姓名:专业:学号:指导教师所属系(部):二一一年五月II 建筑节能外墙保温的探讨前 言 建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内容,随着国家一系列的节能政策、法规、标准和强制性条文的出台,我国住宅建设的节能工作不断深入,节能标准不断提高,引进开发了许多新型的节能技术和材料,在住宅建筑中大力推广使用。但我国目前的建筑节能水平,还远低于发达国家,我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3倍5倍。在建筑中,外围护结构的热损耗较大,外围护结构中墙体又占了很大份额。所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节,发展外墙保温技术及节能材料则是建筑节能
2、的主要实现方式。我国是一个能耗大国,人均资源短缺,能源紧缺是制约我国经济发展的主要矛盾。因此,建筑节能问题必须引起高度重视,建筑节能就成为缓解我国能源紧缺矛盾、改善人民生活环境质量、减轻环境污染、实行可持续发展战略目标的关键一环。而外墙外保温技术就是建筑节能中重要的一项技术。因此,建筑节能还是本世纪我国建筑业的一个重要的课题。外墙保温是节能建筑的主要措施之一,本文将从研究几种常见建筑外墙保温技术及节能材料着手,通过广泛查阅国内外建筑外墙保温技术及节能材料的相关资料,在建筑外墙保温技术、施工工艺、材料选取等方面展开分析、研究、做出结论。目 录前 言1摘 要31.建筑外墙保温的认识41.1 建筑节
3、能国内外外墙保温发展与状况41.1.1建筑节能外墙保温国外发展与现状41.1.2外墙保温国内发展与现状51.2 外墙保温的重要性62.建筑节能外墙保温82.1 热传递的方式及特点82.1.1热传导82.1.2对流传热82.1.3辐射传热92.2 墙体保温材料92.2.1绝热材料的性能102.2.2 常用的保温绝热材料102.2.3外墙保温材料选择122.2.4建筑外墙保温系统火灾防范对策122.3 外墙保温方式142.3.1内保温142.3.2夹心保温152.3.3外保温152.4 墙体保温实际当中存在的问题及解决方法182.4.1外墙内保温技术存在主要问题182.4.2出现问题解决方法182
4、. 4. 3保温板裂缝是外墙内保温不容回避的问题193.外墙保温在建筑中的应用213.1 改造旧住宅的可行性21 3.1.1空间优化与结构的匹配性213.1.2外墙保温改造主要方法213.1.3旧有建筑外墙保温改造223.2 新建筑的外墙保温在生活中的应用233.2.1南北外墙保温技术的应用差异243.2.2几种外墙外保温系统的对比243.2.3粘贴式 EPS 板外墙保温与外挂钢丝网 EPS 板外墙保温对比25结论27参考文献28致 谢29摘 要 能源是人类得以生存的物质基础。随着社会的高速发展,能源紧张的局面日趋严重,号召节能的呼声越来越高,特别是在具有代表性的建筑业,建筑节能日益成为行业的
5、潮流和需要。维护结构是建筑物的重要组成部分。如何通过改善建筑物围护结构的热工性能来降低建筑能耗成为当代建筑业面临的主要研究课题之一。建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内容,建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个重要环节,现对外墙保温技术及节能材料浅谈几点,着对节约能源与保护环境的要求的不断提高,建筑维护结构的保温技术也在日益加强,尤其是外墙保温技术得到了长足的发展,并成为我国一项重要的建筑节能技术。目前,在建筑中常使用的外墙保温主要有内保温、外保温等方法,针对新技术的发展,要加强新型节能材料的开发和利用,从而使建筑节能真正得以实施。关键词: 外墙保温 建筑节能材料 建
6、筑节能 墙体保温技术1. 建筑外墙保温的认识外墙外保温体系起源于60年代的欧洲,上世纪70年代初第一次能源危机以后得到重视和发展,以欧洲的体系比较领先。1.1 建筑节能国内外外墙保温发展与状况欧洲是开发和使用外墙保温系统的发源地。我国的建筑节能工作的起步要晚于国外发达国家,大致是上个世纪八十年代初期。1.1.1建筑节能外墙保温国外发展与现状欧洲是开发和使用外墙保温系统的发源地。早在40年代瑞典就开发了一种保温系统,将钢丝网增强的水泥一石灰抹灰砂浆批在密度较高的矿棉板上对外墙进行保温处理,当时的研究结果表明,34英寸的保温层可以节约大约30的住宅取暖能耗。开发现代外墙外保温系统的主要问题是材料技
7、术问题,这在第二次世界大战期间和之后获得了突破性的发展。1947年,德国开发了膨胀聚苯板(EPS),这种轻质材料与水泥砂浆具有优异的匹配性。用这种材料开发的外墙外保温系统可以迅速和容易地应用于被战争破坏了的建筑物和未进行隔热处理的砌筑物。60年代初期,EIFS产品和市场开始在欧洲获得了增长。70年代,由于石油危机引起的能源短缺,外墙外保温系统用量开始增加。80年代中期,欧洲一些国家对外墙保温工程实施了政府补贴减税等政策,德国和瑞士约40的建筑采用了EIFS,其中约80是翻新工程。90年代,EIFS系统的用量同80年代相比增长了近四倍,在德国大量用于统一后对原东德住房进行的改造。目前欧洲的EIF
8、S从技术上是成熟的,长时间以来并没有大的变化。在欧洲市场上使用不同的绝热材料和保温系统。目前,在欧洲国家广泛应用的外墙外保温系统主要为外贴保温板薄抹灰方式,有二种保温材料:阻燃型的膨胀聚苯板,及不燃型的岩棉板,均以涂料为外饰层。美国则以轻钢结构填充保温材料居多。外墙外保温系统在欧洲的应用,最初是为了弥补墙体裂缝。通过实际应用后发现,当把这种泡沫塑料板粘贴到建筑墙面以后,的确能够有效地遮蔽墙体出现的裂缝等问题,同时又发现,这种复合的墙体材料具有良好的温隔热性能,节约了能耗。同时,重质的墙体外侧复合轻质的保温系统又是最合理的墙体结构组合方式。外保温不但解决了保温问题,又减薄了对力学要求来说过于富足
9、的墙体厚度,减少了土建成本;而这种复合的墙体结构在满足力学要求的同时还在隔音、防火防潮、热舒适性等各方面都具有最佳性能。20世纪70年代,美国从欧洲引入此项技术,并根据本国的具体气候条件和建筑体系特点进行了改进和发展。同样在上世纪70年代初的能源危机期间,由于建筑节能的要求,外墙外保温及装饰系统在美国的应用不断增加,至九十年代末,其平均年增长率达到了2025%。至今此项技术在美国的应用也达四十多年之久,最高建筑达44层,并在美国南部的炎热地区和寒冷的北部地区均有广泛的应用,效果显著。欧美在近40余年的应用历史中,对外墙外保温系统进行了大量的基础研究,如薄抹灰外墙外保温系统的耐久性的问题;在寒冷
10、地区中的露点问题;不同类型的系统在不同冲击荷载下的反应;试验室的测试结果与实际工程中性能的相关性等。在大量的实验研究的基础上,目前,欧洲和美国对外墙外保温已有严格的立法工作,其中包括要求对外墙外保温系统的强制认证标准,以及对于系统中相关组成材料的标准等。由于欧美国家有着相应健全的标准、严格的立法,对于外墙外保温系统的耐久性,一般都可以保证有25 年的使用年限。事实上,这种系统在上述地区的实际应用历史已大大超过25年。2000年欧洲技术许可审批组织EOTA发布了名称为带抹灰层的墙体外保温复合体系技术许可(ETAG 004)的标准。这个标准是欧洲外墙外保温体系几十年来成功实践的技术总结和规范。1.
11、1.2外墙保温国内发展与现状我国的建筑节能工作的起步要晚于国外发达国家,大致是上个世纪八十年代初期,与国外发达国家相比差不多要落后十年,因此我国的建筑能耗相对于国外发达国家来说高的惊人。就拿外墙来说,单位能耗仅为发达国家的4到5倍,还有国外发达国家采用的采暖系统较为先进,人民可以很清楚地看到自己每天的耗能量,这就能够提高他们的节能意思,减少不必要的浪费,能够有效地发动人民大众进行自我节能,使节能深入每个公民的内心,使得节能具体到每一个单个的人,日积月累,就能使全国的节能工作取得巨大的成效,相比之下我国的就较为落后,居民所耗能量难以自我估计,这样就无法使人民看到自己每天都在耗能,而且耗能量惊人,
12、无法使节能意识深入人心,不能督促人们自我节能,表现在大的方面来说就是我国的整个建筑能耗都要远远高于国外发达国家。意识到这一点,我国的建筑节能的有关工作者开始与世界接轨,首先是制定了相应的建筑节能标准,并督促各地严格执行。我国的建筑节能标准自从开始了建筑节能的研究工作之后经历了节能30%到节能50%再到节能65%的发展历程。我国为了能够达到与国外发达国家同样低的建筑能耗,相关工作者进行了不懈的努力和探索,相继开展了关于墙体保温隔热的试验研究工作,并实地考察,得到了丰富的理论的知识和相应的实践经验。我国相配套的产品标准有 JG/T2292007外墙外保温柔性耐水腻子等;有关工程建设的行业标准有2O
13、O7硬泡聚氨醋保温防水工程技术规范等。现在还有很多标准正在修编中,比如产品标准JG1492003即将上升成为国家标准,JGJ1442004、JG1582004也正在修编。最新编制的产品标准有上海建科院主编编制的挤塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统等。随着我国的外墙保温技术的进一步发展,有关墙体保温技术的各种标准势必更加配套和更加完善,并将会在符合我们国家的基本国情的基础上逐渐地向国际领先水平靠拢,我们国家的墙体保温市场必将大有可为。在我国墙体保温技术的发展进程中出现了外墙内保温、外墙外保温、外墙夹芯保温、外墙自保温等多种墙体保温技术,其中外墙外保温技术以其相对于其他几种保温技术较多的优势得到了行内人
14、士的青睐,迅速占据了市场上的绝大部分市场份额。 目前,我国外墙保温技术发展很快,节能材料的发展必须与外墙保温技术相结合,才能真正发挥其作用。由于节能材料的不断革新,外墙保温技术的优越性才日益受到人们重视。所以在大力推广外墙保温技术的同时,要加强新型节能材料的开发和利用,从而真正地实现建筑节能。1.2 外墙保温的重要性我国城乡既有建筑总面积约400亿平方米,建筑能耗已占全国总能耗的近30,但目前国内的建筑节能水平还远低于发达国家,建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3倍5倍,北方寒冷地区的建筑采暖能耗已占当地全社会能耗的20%以上,且绝大部分都是采用火力发电和燃煤锅炉,同时给环境带来严重的污
15、染,且绝大部分都是采用火力发电和燃煤锅炉,同时给环境带来严重的污染。所以建筑节能还是本世纪我国建筑业的一个重要的课题。由于对节约能源与保护环境的需求不断提高,建筑围护结构的保温也在日益加强,其中又以外墙外保温技术发展最为迅速。外墙外保温系统能够达到节省制热和制冷系统能源消耗3070的节能效果。寒冷地区的冬季,室内温度高于室外,合理的构造设计不仅能保证建筑物的耐久性和使用质量,而且能节约能源,降低采暖、空调设备的投资,以及使用中的维修和管理费用。在建筑中,外围护结构的热损耗较大,外围护结构中墙体又占了很大份额。所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节,发展外墙保温技术
16、及节能材料则是建筑节能的主要实现方式。建筑节能是整个建筑全寿命过程中每一个环节节能的总和。是指建筑在选址、规划、设计、建造和使用过程中,通过合理的规划设计,采用节能型的建筑材料、产品和设备,执行建筑节能标准,加强建筑物节能设备的运行管理,合理设计建筑围护结构的热工性能,提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和管道系统的运行效率,以及利用可再生能源,在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下,降低建筑能源消耗,合理、有效地利用能源。2.建筑节能外墙保温外墙保温指采用一定的固定方式(粘结、机械锚固、粘贴+机械锚固、喷涂、浇注等),把导热系数较低(保温隔热效果较好)的绝热材料与建筑物墙体固定一体,增加
17、墙体的平均热阻值,从而达到保温或隔热效果的一种工程做法。对热传递、保温材料及应用的探讨。2.1 热传递的方式及特点热传递是自然界普遍存在的一种自然现象,建筑外墙的热传递与其它物体大同小异。只要物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差,就会有热传递现象发生,并且将一直继续到温度相同的时候为止。发生热传递的唯一条件是存在温度差,与物体的状态,物体间是否接触都无关。热传递的结果是温差消失,即发生热传递的物体间或物体的不同部分达到相同的温度。热传递有三种方式:传导、对流和辐射。一般情况下,热传递的三种方式往往是同时进行的。2.1.1热传导热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分,或者温度不同
18、的两物体直接接触传递热量,叫做热传导。热传导是固体中热传递的主要方式。在气体或液体中,热传导过程往往和对流同时发生。各种物质都能够传导热,但是不同物质的传热本领不同。善于传热的物质叫做热的良导体,不善于传热的物质叫做热的不良导体。各种金属都是热的良导体,其中最善于传热的是银,其次是铜和铝。瓷、纸、木头、玻璃、皮革都是热的不良导体。最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质。液体中,除了水银以外,都不善于传热。气体比液体更不善于传热。通常用导热系数表征物质的导热能力大小,单位是w/(mk)。导热系数表示在lm厚材料的两侧温度相差1k时,单位时间通过单位面积所传导的热量。一
19、般将导热系数小于等于0.2的材料称为保温材料。目前,外墙外保温技术主要是利用保温材料导热系数小、传导热量少的特点达到阻止热量传递的目的。2.1.2对流传热对流传热(Heat)是气体或液体通过自身各部分的宏观流动实现热量传递的过程。因气体或液体的热导率都很小,通过热传导传递的热量很少,所以对流是气体或液体的主要传热方式。对流可分为自然对流和强迫对流。流体内的温度梯度会引起密度梯度,若低密度流体在下,高密度流体在上,则将在重力作用下自然对流。冬天室内取暖就是借助于室内空气的自然对流来传热的。靠外来作用使流体循环流动,从而传热的是强迫对流。按流体在传热过程中有无相态变化,对流传热分两类:无相变对流传
20、热。流体在换热过程中不发生蒸发、凝结等相的变化,如水的加热或冷却。有相变对流传热。如冷凝和结冰。当边界层中的流动完全处于层流状态时,垂直于流动方向上的热量传递虽然只能通过流体内部的导热,但流体的流动造成了沿流动方向的温度变化,使壁面处的温度梯度增加,因而促进了传热。当边界层中的流动是湍流时,壁面附近的流动结构包括湍流区、过渡区和层流底层。湍流区垂直于流动方向上的热量传递除了热传导外,主要依靠不同温度的微团之间剧烈混合,即依靠对流传热。2.1.3辐射传热热辐射(thermalradiation)是物体温度在绝对温度零度以上时以电磁波的形式时刻不停地向外传送热量的现象。辐射传热 (radianth
21、eattransfer)是一种非接触式传热,在真空中也能进行,也是在真空中唯一的传热方式。任何物体在发出辐射能的同时,也不断吸收周围物体发来的辐射能。一物体辐射出的能量与吸收的能量之差,就是它传递出去的净能量。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射,温度愈高,辐射出的总能量就愈大,短波成分也愈多。物体的辐射能力(即单位时间内单位表面向外辐射的能量),随温度的升高增加很快。热辐射的光谱是连续谱,波长覆盖范围理论上可从0直至。温度较低时,主要以不可见的红外线进行辐射,当温度为300时热辐射中最强的波长在红外区。当物体的温度在500以上至800时,热辐射中最强的波长成分在可见光区。有实际意义的是波
22、长位于0.381000m娜之间的热辐射,而且大部分位于红外线区段中0.7620m脚的范围内。当某系统需要保温时,即使此系统的温度不高,辐射传热的影响也不应该忽视。如保温瓶胆镀银,就是为了减少由辐射传热造成的热损失。( S5 V; M) X M4 n+ v 2.2 墙体保温材料节能材料属于保温绝热材料。绝热材料是指用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体,既包括保温材料,也包括保冷材料。绝热材料的意义,一方面是为了满足建筑空间或热工设备的热环境,另一方面是为了节约能源。随着世界范围内能源的日趋紧张,绝热材料在节能方面的意义日显突出。仅就一般的居民采暖的空调而言,通过使用绝热围护
23、材料,可在现有的基础上节能50%80%。据日本的节能实践证明,每使用1吨绝热材料,可节约标准煤3吨/年,其节能效益是材料生产成本的10倍。因此,有些国家将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的第五大“能源”。外墙保温主要是靠保温绝 热材料作为建筑围护,开发和应用高效的保温绝热材料是保证建筑节能的有效措施。目前世界各发达国家,均对绝热材料的生产和应用十分重视,之所以建筑节能工作做得好,与他们重视和发展保温材料是分不开的。2.2.1绝热材料的性能绝热,就是要最大限度地阻抗热流的传递,因此要求绝热材料必须具有大的热阻和小的导热系数。从材料的组成上看,一般有机高分子的导热系数都小于无机材料;非
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