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集装箱活动房围护结构的保温设计
2013年4月8日
近年来，随着世界各地自然灾害的频频发生以及对矿产资源的加紧开发，灾民临时安置房和油田矿山现场办公居住房的需求量不断增长，坚固耐用、搬运容易、安装便捷的集装箱活动房因而得到迅速发展。顺应当今建筑节能、环保和经济的潮流，加强集装箱活动房围护结构的保温技术研究，已成为集装箱活动房发展的必然趋势。
1 围护结构保温设计目标及标准
1.1 室内热舒适性
室内热舒适性是人们对室内热环境感到满意的一种主观感觉。影响室内热舒适性的因素，除了人体的新陈代谢率、衣着情况等主观因素外，主要包括室内温度、室内湿度、空气流动速度和环境热辐射等多个室内客观因素。环境热辐射是由可能进入室内的太阳辐射及人体与房屋墙壁、地面、屋顶等周围环境界面之间的辐射热交换组成的。室内空气温度是影响室内热舒适性的主要因素。
根据国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》，民居舒适性室内热环境要求如表1所示。

提高围护结构的保温隔热性能及门窗的保温性和气密性，可以有效地改善集装箱活动房室内的热环境。
1.2 建筑围护结构保温与隔热的区别
建筑围护结构的保温性能是指在冬季室内外条件下，围护结构阻止由室内向室外传热，从而使室内保持适当温度的能力。围护结构的隔热性能是指在夏季自然通风情况下，围护结构在室外综合温度（由室外空气和太阳辐射合成）和室内空气温度波动作用下使其内表面保持适当温度的能力。两者的主要区别在于：
（1）传热过程不同。保温性能反映的是冬季由室内向室外的传热过程，隔热性能反映的是夏季由室外向室内以及由室内向室外的传热过程。冬季室外气温在一天中波动很小，其传热过程以稳定传热为主；夏季室外气温和太阳辐射在一天中随时间有较大的变化，是周期性的不稳定传热。
（2）评价指标不同。保温性能通常用传热系数K值（单位：W（/m²•K））或传热阻RO值（单位：（m²•K）/W）来评价。隔热性能通常用夏季室外计算温度条件下，围护结构内表面最高温度值来评价。在现行节能设计标准中，隔热直接用围护结构的热惰性指标（D值）来衡量，透明玻璃可用遮阳系数SC来评价
（3）构造措施不同。冬季保温一般只要求提高围护结构的热阻，可采用轻质多孔或纤维类材料，通过复合保温或自保温来满足节能要求。夏季隔热不仅要求围护结构有较大的热阻，而且要求有较好的热稳定性（即D值较大）；外窗还应该提高玻璃的遮阳系数或设置遮阳，以减少太阳辐射热。
2 围护结构保温设计要求
2.1 保温形式
在进行集装箱活动房围护结构保温设计时，要结合当地的气候条件、集装箱活动房的结构特点、多式联运条件以及经济性方面的要求，考虑保温形式（即采用外保温还是内保温），通过最小总热阻的计算，确定保温构造与厚度。对夏热冬冷地区，既要考虑建筑外围护结构的隔热，又要考虑冬季建筑外围护结构的保温。
因多式联运过程中的起吊、堆码、栓固等要求，以及港口、堆场作业条件和海陆运输环境的限制，集装箱活动房围护结构通常采用内保温形式。
2.2 保温材料
尽可能采用热导系数小的高效保温隔热材料，以减少保温层的厚度，提高室内使用面积。
保温隔热材料按材质可分为无机保温隔热材料、有机保温隔热材料和金属绝热材料3大类；按形态又可分为纤维状保温隔热材料、多孔（微孔、气泡）状保温隔热材料、层状保温隔热材料等几种。保温隔热材料的性能取决于材料的热导系数，热导系数愈小，其保温隔热的性能则愈好。保温隔热材料的热导系数与其成分、表观密度、内部结构以及传热时的平均温度和材料的含水率有关。在建筑围护结构中最常用的绝热保温材料有模塑聚苯乙烯泡沫塑料、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉板、玻璃棉等。
2.3 防火性能
保温系统防火性能的相关文献表明，对于低层住宅（3层以下），各国规范对建筑构件的耐火极限要求均为0.5~1.0h，对建筑构件燃烧性能的要求以我国规范最为严格。在进行集装箱活动房围护结构的内保温设计时，可遵循《建筑设计防火规范》GBJ16—1987、《住宅建筑规范》GB50368—2005和《建筑内部装修设计防火规范》GB50222—1995的相关规定，采用不燃或难燃材料，如矿棉板（毡）、玻璃棉板等；若采用泡沫塑料类材料，其燃烧性能应达到B1级。
2.4 健康与环境保护
保温隔热材料应采用不对室内环境产生污染的环保材料，即不含有放射性、致癌以及其他污染室内环境的物质。目前，我国对室内环境污染的控制有《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB50325—2001和《室内空气质量标准》GB/T18883—2002等2项标准。
2.5 内装饰设计
（1）集装箱活动房围护结构的内保温设计应兼顾围护结构的内装饰设计，力求保温隔热材料和内装饰材料的一体化装修，实现内装修过程的标准化、工业化，提高内装修的劳动生产率，提升内装修的质量和水平。
在多式联运过程中，集装箱活动房受起吊、插举、堆码等装运作业以及海陆运输的颠簸和震动等诸多因素影响，箱体不可避免地产生变形。为防止内装饰材料及其接缝的开裂，内装饰材料宜采用横向和纵向抗弯模量较高且有一定韧性的装饰材料，不得直接用脆性材料装饰，如瓷砖贴面和石材贴面等。内装饰板接缝宜采用明缝或压条处理，如需无缝处理，应严格按嵌缝工艺进行操作，选用具有较高的自黏结能力和强度、一定的韧性和较好的施工性能的接缝胶和接缝带。
（2）集装箱活动房内墙面或天花板上需固定或悬挂重物时，应事先在箱体上预埋衬板。
（3）保温设计应确保内表面不结露，即内表面温度不低于室内空气的露点温度。结露会使围护结构内表面潮湿、霉变甚至淌水，恶化室内卫生条件。内保温围护结构的露点位置是在靠近外墙内侧的表面存在结构冷（热）桥的部位，这些部位因内外温差过大常产生结露现象。在内保温设计中应避免结构冷（热）桥的存在。
3 集装箱活动房围护结构常用的内保温系统
3.1 彩钢夹芯板内保温系统
彩钢夹芯板是将彩色涂层钢板面板及彩色涂层钢板或镀锌钢板底板与保温芯材通过黏结剂（或发泡）复合而成的保温围护板材，按保温芯材的不同可分为硬质聚氨酯夹芯板、聚苯乙烯（或挤塑聚苯乙烯）夹芯板和岩棉夹芯板。彩钢夹芯板间采用咬合连接形式，用于潮湿场所的，可预先在面板表面高频热合PVC饰面。彩钢夹芯板内保温系统一般用于干箱箱体结构、对保温性能要求不高的集装箱式活动房。
3.2 龙骨内保温系统
龙骨内保温系统是配合石膏板、纤维水泥板、硅酸钙板、氧化镁板等内墙装饰板而采取的一种内保温方式。箱体结构结合轻钢结构住宅的构造特点。薄板轻钢龙骨既作为结构承载件，也作为内墙板的固定基础，外侧板可为干箱大波筋、平板、墙面压型板等多种截面形式，龙骨间通常填充岩棉和玻璃棉等纤维状保温材料。
3.3 复合保温石膏板内保温系统
欧洲于20世纪70年代初开始在建筑上应用复合保温石膏板内保温系统，经过近40年的大规模工程实践和考验，已形成完善的技术标准，成为欧洲主流的建筑围护结构保温系统。自2006年由以拉法基为代表的外资建材企业引进到我国之后，该系统已通过建筑行业的一系列理论和检测论证，发布相关技术规程和图集，并成功应用于许多工程项目中。复合保温石膏板兼有石膏板的装饰性和保温材料的出色保温性能，实现集装箱活动房保温材料和内墙装饰板的一体化装修，提升内装修效率。
3.4 聚氨酯内保温系统
聚氨酯内保温系统是结合冷箱发泡技术而形成的一种集装箱活动房围护结构内保温系统，其主要工艺特点是预先对集装箱活动房各围护结构进行聚氨酯模压注射发泡，从而形成顶、侧、底等几大总装部件，总装后，再对各整体部件交界处进行二次发泡。聚氨酯内保温系统适用于各种形式的箱体结构，相对于EPS，XPS等保温材料具有不可比拟的优势：
（1）保温效能好 聚氨酯硬泡的热导系数≤0.024W（/mK），是EPS，XPS等保温材料中热工性能最好的的保温材料。模压注射聚氨酯硬泡能适应各种形状截面，形成连续有效的保温层避免空气通过缝隙或空腔流通而产生的冷（热）桥现象。
（2）黏附力强 聚氨酯硬泡能与混凝土、木材、钢材、沥青、橡胶等材料粘结牢固。模压注射聚氨酯硬泡能与箱体、内墙装饰板有效结合，即使在最不利的温度与湿度，以及自重、正常碰撞等诸多因素的影响下，保温层仍保持稳定性，不出现与箱体和内墙装饰板的分离、脱落现象。
（3）防火性能较好 聚氨酯硬泡添加阻燃剂后是一种难燃、自熄碳化的材料，且无XPS，EPS遇火及高温而熔滴造成墙体脱落的的缺陷，其防火性能可达到B2级。
（4）防水性能好 由于聚氨酯硬泡属于闭孔结构，闭孔率90%，吸水率≤4%，能很好地阻断水和水蒸气的渗透，能使保温系统长期保持在良好、稳定的绝热状况。
（5）抗裂性能好 聚氨酯硬泡是一种柔性较好的材料，抗外界变形能力强，在外力、温度、湿度等变形作用下，不易发生裂缝，有效地保证体系的稳定性和耐久性。
（6）环保性能好聚氨酯硬泡属于三维热固交联结构，是一种化学稳定性较高的材料，其发泡剂可用无氟或半氟型的，因而不会产生有害气体，不会对室内环境和臭氧层造成危害。
（7）施工便捷 模压注射的施工可以进行机械化作业，效率高。聚氨酯施工对集装箱活动房外形适应能力强，能全方面保证复杂部位的保温效果。

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