隔墙隔音墙体解决方案

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节能轻质砖 加气块在框架结构中的应用研究




图1.1围护结构各部分能耗比例

我国对于外墙体传热系数的要求,与气候条件相近的发达国家相比,存在着不小的差距[10]。通过控制外墙传热系数,能够提升外墙的保温隔热性能,增强其蓄热能力,减少通过这些部位造成的热量流失。表1.1列出了我国同世界其他发达国家在外墙和屋顶传热系数方面的对比。通过改进建筑围护结构部分所采用的材料性能和其它墙体保温隔热技术方法,可以改善我国目前建筑外围护结构耗能较大的不良局面,进而改善建筑总能耗较高的问题。

表1.1国内外围护结构传热系数的比较

国别屋顶传热系数

[W/(m2·K)]

外墙传热系数

[W/(m2·K)]

0.450.70

浙江(按新标准)0.5,0.60.8,1.0

0.380.40(不可燃)0.38英国0.450.45

0.230.42东京0.660.87

德国0.220.3

美国采暖度日数相当于北京地区0.190.32(内保温)

0.45(外保温)

上世纪很长一段时期内,我国的建筑物外墙大多采用的都是以粘土为主要材料的粘土砖,其导热系数达到了0.81W/(m·K),墙体的保温隔热性能较差,而且也浪费了大量的土地资源,在烧制粘土砖的过程中,排放了大量的空气污染气体,如二氧化硫,还有二氧化碳,产生了严重的温室效应。后来,我国慢慢开始实行禁止使用实心粘土砖的政策,空心砖、砌块、复合墙板等墙材开始慢慢的得到了大量的应用推广。

钢筋混凝土框架结构建筑的优势是采用此种结构形式的内部空间布置可以比较灵便,能够合理地配合建筑设计来对室内平面进行布置,十分适合大空间建筑物的布局;框架结构的整体性较好、刚度也大,结构本身的抗震性能也好[11]。在设计的过程中可以把框架梁和框架柱浇筑成建筑所需的形状。基于上述优点,框架结构建筑在工程中较多的运用于教学楼、办公楼、住宅、大型购物商场等。

框架结构中的外墙轻质砖 加气块作为建筑内部与外界环境之间起到隔断作用的主要构件,其优良的保温隔热性能可以有效地减少建筑物内外环境之间的热交换,减少不必要的热损耗,从而使建筑室内达到稳定的热环境,让居住和工作在室内的人们能够拥有良好的舒适感,也可以降低其在全年的采暖以及空调制冷能耗,节约能源。我国各个气候区之间的气候条件相差较大,不同地区的墙体保温材料种类也不尽相同,墙体的节能构造应适应当地气候条件。自保温墙体作为外墙保温系统中的一类,它将围护结构和墙体的保温性能相结合,其墙体材料能够在全寿命周期内使用,自保温材料一般不容易燃烧,可以避免发生火灾时造成巨大的人员伤害。在施工过程时,工序简便,速度快,工程质量容易得到保证。工程中可选用的材料较多,造价相对较低,合理选用自保温墙体,可以作为建筑节能的一个有效途径。但是针对自保温在不同气候区的适宜性研究还比较少,

因此,针对自保温节能轻质砖 加气块的节能效果的研究,可以给建筑设计提供一些基础的依据和保温隔热材料运用的初步支持。通过对钢筋混凝土框架结构建筑中自保温外墙体在各个气候区的保温隔热性能进行研究,进而提出改进意见,使建筑的外墙达到理想的保温隔热性能,最终来营造一个良好的室内热环境,提高人体的热舒适感,并实现建筑节能的目的。

1.2国内外研究概况
轻质砖 加气块 水泥砖 蒸压加气混凝土砌块 加气混凝土砌块 宁波轻质砖 宁波加气块 宁波水泥砖 宁波蒸压加气混凝土砌块 宁波加气混凝土砌块
由于能源资源总量是有限的,新能源以及可再生能源的开发尚未达到较高水平,因此国内外都把节约能源作为减少能耗的关键措施之一。由于西方发达国家的经济发展水平较高,因此,他们对建筑节能的关注和发展比我国都要早,西方发达国家经过近四十年的发展,建筑节能的要求和标准也越来越高,甚至出现了“零能耗”建筑,至于普通的能耗较低、舒适性较好的建筑就更为居多了,欧洲目前是全球居住建筑中品质最高的地区[12]。我国的建筑节能事业起始自上世纪八十年代,到现在也已取得了巨大进步。国内外建筑工程中所用的节能墙体材料也随着时代的变化不停地更新发展。

1.2.1国外研究动态

发达国家在建筑节能问题上的关注比我国要早,他们自上世纪七十年代后期就已实施了建筑节能,并逐步编制建筑工程节能规范,在工程中慢慢展开,因此取得了巨大的成绩[13]。四十年以来发达国家对建筑节能的定义和认定在不停地改变和更新:最开始的时候强调的是节约能源,接着又改为强调在建筑中保持能源,减少热损失,上世纪90年代开始又提升为提高建筑能源的利用效率,进入新世纪后,建筑节能的内涵又改变到注重建筑能源的可持续性上来[14]。当今欧洲一些国家已经出现了零能耗住宅标准、零二氧化碳排放标准以及能源自给标准,一些工程项目已经成功实现了这个标准[15]。英国从1965年开始,就不断地更新国家的建筑节能标准,针对建筑的外围护结构传热系数,要求不断提高。在这期间,虽然住房的数量增加了16.8%,但是温室气体二氧化碳的排放量却降低了23.1%[16]。

德国的建筑节能标准一直比较领先,在德国,建筑能耗基本上涉及到三类因素,第一为建筑上使用材料的能耗,第二为外围护结构部分的传热系数、热惰性指标等几种性能指标,第三是二氧化碳的排放量,德国对其排放量控制相当严格[17]。表1.2给出了德国住宅围护部位的传热系数限值随年份的变化情况。

表1.2德国住宅围护体系传热系数限值[W/(m2·K)]

年份19651977198419952001屋面0.900.450.220.200.16外墙1.39----0.500.2-0.3地面0.900.900.550.35--窗户3.503.503.101.801.50

各个国家的土地资源都是一定的,为了保护这些土地资源,也为了提高人类的居住环境,外墙作为建筑能耗的一个重要消耗部位,世界上的各个国家都将外墙体材料作为研究的重点。当前世界上大部分国家所采用的粘土砖都是空心的,而不是实心,例如,保加利亚使用空心砖的比例达到了99%,德国的比例是90%。

法国、英国、波兰等国都在不断探究新型轻质高效墙体材料、保温隔热类复合墙材[18]。对于框架结构外墙所用的轻质砖 加气块墙体材料大概有四类,第一类是改良砖,第二类为砌块,第三类是墙板类,第四类为复合墙体。

改良砖墙体材料主要是指空心砖、泡沫砖等,由于实心砖太浪费土地资源,且实心砖墙体的保温隔热性能随着时代的发展,不能满足室内热环境的要求。瑞士发明了一种垃圾砖,它的主要原材料是石灰、水泥、建筑垃圾等,这种砖的保温性能佳,且隔音效果好,在工程上的应用也多。

砌块类主要包括了各种各样不同性能的砌块。随着近几年的发展,普通混凝土砌块在国外建筑外墙上的应用逐渐减少,在美国,有2100多种普通混凝土砌块,这些不同的普通混凝土砌块在建筑工程中的应用也十分广泛。石膏砌块在法国和德国应用相对比较普遍。在混凝土砌块中掺加一些保温材料,如膨胀聚苯乙烯、膨胀珍珠岩,这些保温材料填充在砌块的空隙中,不但减轻了砌块的容重,也提高了砌块的保温隔热性能,优势明显[19]。

墙板类的墙体材料有单一材料以及复合型墙板两种类型。相对而言,复合型墙板的使用范围更广,且使用量也大。单一型所采用材料多为石膏、纤维、木屑等。复合型则是利用了不同普通材料复合形成。不但在美国、欧洲等国家地区,在日本也发展迅猛,按照最近几年的发展势头,复合墙板还会继续有更多的新型材料出现[20]。

复合墙体,准确来讲是一种墙体节能技术,而不是指的墙体材料。复合墙体包括了利用各种不同混凝土空心砌块、纤维板等保温类材料复合而成。除此之外,还有利用泡沫类材料,然后采用钢丝网,喷涂上水泥砂浆而制成的复合墙体,也有在框架结构中内置上泡沫塑料板型复合墙体[21]。利用在双层墙体之间填充保温隔热材料是应用最广泛的做法,国外常采用的保温填充材料有矿棉、岩棉。复合墙体质量轻、隔音较好、保温以及隔热能力强,施工便捷。

德国开发的ThermoplanTS14多孔砌块,在对隔音以及保温性能进行改进后,导热系数是0.14W/(m·K),密度为750kg/m3。德国研发出的的另外一种烧结保温隔热砌块的导热系数仅为0.08~0.09W/(m·K),采用这种砌块,建筑的保温隔热性能极佳,甚至可以不用提供外部的能量[22]。这种保温材料是利用在其内部掺入膨胀珍珠岩、岩棉等保温材料,通过先进合理的孔洞设计,最终减小了其导热系数。

法国研发并成功运用了“G”型空心砌块,其保温性能优异,275~300mm厚砌筑而成的墙体传热系数仅为0.75~1.0W/(m2·K);结合隔热砂浆砌筑而成的370mm厚墙体,其传热系数能减小至0.5~0.55W/(m2·K)[23]。挪威利用粘土烧制出超轻型的泡沫粘土砌块,其采用的是闭合型孔洞,密度值是400kg/m3,抗压强度接近3.5~4.0MPa,能够被分割成不同尺寸大小的砌块,导热系数可降到0.12W/(m·K)[24]。

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