住宅建筑围护结构保温性能的确定分析.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：高金虎（1980）男，汉族，河北衡水人，本科，高级工程师职称，研究方向为建筑设计。-1-住宅建筑围护结构保温性能的确定分析 高金虎 衡水市建筑设计院，河北 衡水 053000 摘要：摘要：文章全面分析了住宅建筑围护结构保温性能的关键要素，包括保温材料的选择、施工技术以及性能测试与评估方法。文中探讨了外墙外保温系统的重要性及优势，特别是在提高能效和消除热桥效应方面。详细分析了保温材料，如聚苯乙烯和聚氨酯，及其设计原则。重点介绍了干粉料预混合干拌技术、聚苯泡沫颗粒分装工艺和聚氨酯泡沫喷涂技术，探讨了这些技术的应用和经济效益。文末评估了传热系数的现场检测方法和保温隔热层厚度的设计标准，为建筑节能提供了实用的指导和见解。关键词：关键词：住宅建筑；围护结构；保温性能；施工技术；性能评估 中图分类号：中图分类号：TU318 0 引言 随着建筑节能需求的日益增长，住宅建筑围护结构的保温性能成为提高能效和居住舒适度的关键。外墙外保温系统作为一种有效的解决方案，对于减少能源消耗和提高室内环境质量至关重要。因此，深入探讨保温材料的选择、施工技术的优化以及保温性能的测试和评估方法，对于指导实际工程实践、提高建筑节能性能具有重大意义。本文旨在提供一个全面的视角，分析住宅建筑围护结构在保温性能方面的各个关键因素，为建筑设计和施工提供理论依据和实践指导。1 住宅建筑围护结构的保温性能分析 在当今的建筑设计中，围护结构的保温性能已成为提高建筑能效、确保居住舒适度的关键要素。随着节能环保理念的深入人心，住宅建筑的保温设计不仅关乎能源节约，更涉及环境保护和居住品质。围护结构作为建筑与外界环境的界面，其保温性能直接影响到室内外热量交换效率，进而决定着能源消耗的多寡。优良的保温设计能显著降低冬季供暖和夏季制冷的能源需求，实现能源的可持续使用。1.1 住宅建筑围护结构保温的重要性 围护结构的保温性能关系到住宅建筑的能源效率和居住舒适度。在冬季，良好的保温可以减少室内热量通过墙体散失，减轻供暖系统的负担，从而降低能源消耗。在夏季，有效的保温可以减少外部热量的侵入，提高室内冷气的保持效果，同样能够节省大量能源。优秀的围护结构保温设计还能减少温度波动，提供更为稳定和舒适的室内环境。围护结构的保温效果还与建筑的整体耐久性息息相关。不良的保温会导致墙体内部结露，长期累积可能引发墙体结构损害和霉菌生长，对居住者健康造成威胁。良好的保温性能还能提升建筑物的整体价值，符合现代建筑的节能环保趋势。1.2 外墙外保温系统的优势 外墙外保温系统作为一种有效的保温手段，通过在建筑外墙外侧添加保温层来实现热量的隔离。这种做法有效地减少了热桥效应，即建筑结构中导热快速的部分，如阳台、窗框连接处等，从而降低了整体的热能损失。此外，外墙外保温系统在提高建筑外观美观度方面也有积极作用，可根据设计需求选择不同的材料和外观，提升建筑的视觉效果。外墙外保温系统还具有不影响室内空间的优点。与内部保温相比，外保温不会占用室内空间，尤其适用于空间有限的建筑环境。同时，外部施工不会干扰居住者的日常生活，更加便于施工和维护。最后，外墙外保温系统还有助于延长建筑物的使用寿命，保护主体结构不受环境因素的侵蚀，是一种长期的投资与节能措施。2 保温隔热材料的选择与应用 在建筑保温领域，材料的选择直接决定了保温效果的优劣。不同的保温隔热材料具有各自的特点和应中国科技期刊数据库 工业 A-2-用领域，对建筑节能效果有显著影响。合适的保温材料能够有效降低能源损失，同时也关系到建筑的安全性和持久性。2.1 保温材料的类型及特性 保温材料种类繁多，每种材料都有其特定的性能和应用场景。例如，聚苯乙烯泡沫（EPS）以其轻质、低热导性和易加工的特点广泛用于建筑墙体的保温。聚氨酯泡沫因其极佳的隔热性能和良好的气密性，常用于屋顶和地板的保温。矿物棉如岩棉、玻璃棉则因其良好的防火性能和隔音效果被广泛应用。这些材料在提供隔热保温效果的同时，也需考虑其耐久性和环境适应性。除了传统材料，新型保温材料如气凝胶和真空绝热板也逐渐受到关注。气凝胶以其极低的热导率和良好的透光性，在现代建筑中尤为受欢迎。真空绝热板虽然成本较高，但其超薄的厚度和卓越的保温性能使其在空间有限的应用中具有明显优势。2.2 保温隔热材料的选择原则 在选择保温隔热材料时，不仅要考虑其热性能，还需综合考量材料的环境适应性、耐久性和经济性。合理的设计原则应确保材料能够适应各种气候条件，同时具有足够的抗老化和防潮能力，以保证长期的保温效果和建筑安全。此外，材料的可持续性和对环境的影响也是重要考虑因素。环保型材料，如回收材料和低排放材料，越来越受到青睐。在设计保温隔热系统时，还需考虑材料与建筑整体的协调性。保温系统的设计应与建筑的结构、美学和功能需求相匹配，确保既实现节能效果，又符合建筑的整体风格。考虑到施工的可行性和成本效益也是设计保温隔热材料时不可忽视的要素。有效的设计方案应考虑到材料的可获取性、施工难度和维护成本，以实现经济效益与节能效果的平衡。3 保温施工技术及其优化 在建筑保温领域，施工技术的选择与优化对于确保材料性能的最大发挥和节能效果的实现至关重要。不同的施工技术适应不同的建筑结构和设计需求，选择合适的技术不仅能提高施工效率，还能保证长期的保温效果。3.1 干粉料预混合干拌技术 干粉料预混合干拌技术是一种在工厂预先混合干粉料（如水泥或石灰基粘合剂）和保温颗粒（如 EPS颗粒）的方法。这种技术的优势在于可以严格控制材料的混合比例，确保施工现场的一致性和质量稳定性。在施工现场，施工人员只需根据需要加入适量的水并进行搅拌，即可将混合物应用于建筑的外墙或其他部位。这种方法简化了传统施工过程中的多个步骤，显著提高了施工效率，同时减少了材料浪费和现场混合可能带来的质量风险。在节能建筑的设计与施工中，干粉料预混合干拌技术提供了更高的灵活性和适应性。建筑师和工程师可以根据建筑的具体需求，定制合适的保温混合物，无论是对保温层的厚度还是性能的要求，都能精确满足，从而实现更严格的节能标准。这种技术的应用不仅符合当前的环保和节能趋势，还为建筑行业提供了一种高效、经济的保温施工解决方案。3.2 聚苯泡沫颗粒分装工艺 聚苯泡沫颗粒分装工艺作为一种高效的建筑保温解决方案，利用了聚苯乙烯泡沫颗粒的轻质和保温特性。此工艺关键在于颗粒的预先分装和质量控制以确保施工过程的一致性和颗粒的性能稳定性。这种工艺还注重对环境的保护和施工的安全性。减少了现场混合过程中可能产生的尘埃和污染物，有效降低了环境污染和对施工人员健康的潜在风险。同时，聚苯泡沫颗粒的轻质性质大大减轻了建筑的结构负担，为设计提供了更大的灵活性，尤其适用于对建筑重量有严格要求的高层建筑和大跨度结构。聚苯泡沫颗粒分装工艺在提升保温效果的同时，也优化了施工流程。通过预先处理和分装的颗粒，可以简化现场的操作步骤，提高施工效率，缩短工程周期。这种方法适用于各种规模的建筑工程，从住宅到商业建筑，都能有效应用这一技术，以达到节能减排的目的。3.3 聚氨酯泡沫喷涂技术 聚氨酯泡沫喷涂技术是一种现场直接喷涂聚氨酯材料的方法，该材料在接触空气后迅速发泡并固化，形成连续、无缝的保温层。这种技术的最大优势在于其极佳的密封性和适应性，能够完美贴合各种复杂的建筑表面和结构。中国科技期刊数据库 工业 A-3-聚氨酯泡沫的密封性和适应性使其成为多功能的保温材料。除了优异的隔热性能，它还具备显著的防水和防潮特性，能够有效地防止水分渗透和凝结，从而保护建筑结构免受损害。这一特性使其在潮湿或多雨的气候条件下表现尤为出色。由于其卓越的气密性，聚氨酯泡沫喷涂技术在需要严格控制室内温度和湿度的建筑部位中尤为关键，如实验室、医院和精密制造工厂等。这种材料的使用寿命长，几乎不需要维护，进一步降低了长期运营成本，是一种经济高效的建筑保温解决方案。3.4 保温施工中的技术经济问题及解决策略 在保温施工过程中，技术经济问题是一个不可忽视的方面。有效的成本控制和经济效益分析是确保施工项目成功的关键。面对成本和效果的权衡，需要考虑材料的经济性、施工的便捷性以及长期运行的维护成本。一种有效的策略是选择成本效益较高的材料和施工技术，同时考虑其长期节能效果和维护成本。另外，优化施工流程和提高施工效率也是降低成本的重要手段。通过采用先进的施工技术和工具，可以减少人力需求和施工时间，从而降低整体成本。4 保温性能的测试与评估方法 为确保建筑保温性能达到设计标准，测试与评估方法的精确执行至关重要。通过这些方法，建筑师和工程师能够验证保温系统的效果，确保其满足节能要求和提高居住舒适度的目标。4.1 传热系数的现场检测方法 传热系数，即热传导系数，是衡量材料保温性能的关键指标，其值反映了材料单位面积在单位温差下每小时的热量传递量。在现场，通常采用热流计法进行测试。这种方法涉及在建筑的不同部位安装热流计和温度传感器，通过测量热流和表面温度来计算热阻和传热系数。这些数据经过精确分析，能够为建筑的保温性能提供直接的量化评估。该测试方法不仅局限于新建建筑，也适用于既有建筑的节能改造项目。通过这种现场检测，建筑师和工程师能够获得关于建筑保温层效果的即时反馈。这些数据不仅有助于验证保温材料的实际性能，还能够揭示设计与实际执行之间可能存在的偏差。例如，如果某个区域的传热系数高于预期，可能意味着该区域的保温材料施工不当或材料选择不适宜。准确的现场测试数据对于优化建筑设计和施工过程非常重要。它不仅可以指导材料选择和施工工艺的调整，还能够协助项目团队制定更加高效的能源管理策略。4.2 保温隔热层厚度的设计标准 保温隔热层的厚度设计是一个综合性的工程决策过程，它直接关系到建筑的能源效率和室内热舒适度。在设计保温层时，除了考虑建筑的地理位置和气候条件，还需要考虑建筑材料的热性能和预定的节能目标。在寒冷地区，较厚的保温层能有效减少热量通过外墙的损失，而在温暖或炎热的地区，则需要考虑防止过度的太阳辐射和热量进入室内。此外，保温层厚度的设计也要考虑建筑的热负荷和能源成本。热负荷分析有助于确定所需的保温效果，以保持室内温度的恒定和舒适。能源成本分析则有助于评估不同保温方案的经济效益，找到成本效益最高的解决方案。选择适当厚度的保温材料，不仅能提高建筑的能源效率，还能显著降低长期运营和维护成本。4.3 热桥效应的识别与处理 热桥作为建筑结构中的热传导强区域，常常是热量损失和结露的主要来源。这些问题不仅降低了建筑的保温效果，还可能导致墙体内部的潮湿和霉菌生长，影响居住环境的健康与舒适。所以识别并有效处理热桥是提高建筑保温性能的关键步骤。识别热桥通常采用红外热成像技术，通过捕捉建筑表面的热辐射分布，生成热像图，能够直观地显示出热能损失的区域。利用这些信息，工程师可以精准地识别热桥的位置，从而有针对性地采取措施进行处理。处理热桥的策略多种多样，包括但不限于增加局部的保温材料厚度、改变建筑设计以消除或减少热桥区域，或者使用高性能的断热材料。在某些情况下，可能需要重新设计建筑结构的某些部分，如窗框连接、阳台连接等，以减少或消除热桥效应。成功处理热桥效应不仅能提升建筑的整体保温性能，还能显著提高居住者的舒适度和建筑的能源效率。这不仅有助于降低能源消耗和运行成本，还符合当下建筑行业对环境可持续性的追求 5 结论 本文深入探讨了住宅建筑围护结构的保温性能，中国科技期刊数据库 工业 A-4-涵盖了材料选择、施工技术及性能测试等多个方面。通过分析，明确了外墙外保温系统的重要性，以及不同保温材料的特性和适用性。同时，强调了干粉料预混合干拌技术、聚苯泡沫颗粒分装工艺以及聚氨酯泡沫喷涂技术在提升施工效率和保温效果方面的作用。然后对传热系数的现场检测方法、保温隔热层厚度的设计标准以及热桥效应的识别与处理进行了详细讨论。综上所述，保温性能的优化不仅涉及到材料和技术的选择，还包括对施工和性能评估方法的精确掌握。未来建筑设计与施工中，应综合考虑这些因素，以实现更高的能源效率和居住舒适度，促进建筑行业的可持续发展。参考文献 1 李智 波,刘 东辉,朱恩 惠 等.上海 超低 能耗住 宅 建筑 围护 结构 热工设 计 要点 及案 例 J.建设 科技,2022(11):45-48+53.2张猛,李本怀,张勋等.聚氨酯泡沫复合材料的制备与性能研究J.化工新型材料,2022,50(S1):270-272.3冯昌海.岩棉体系在建筑工程中的应用研究J.建材世界,2022,43(03):112-115.4段晓影.建筑墙体的节能保温施工技术探析J.陶瓷,2022(07):97-99+103.5陈旭东,余小飞.建筑外墙保温节能技术在建筑施工中应用J.建材与装饰,2020(01):54-55.