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1、开发新型墙体材料，促进住宅建筑节能 王明贵赵爽中国建筑科学研究院 【提要】本文分析了我国建筑节能的必要性，指出住宅建筑节能关键在墙体开发新型墙体 材料和墙体技术研究，实现节能住宅建筑体系，是一项集“材料、生产、应用”于一体，“产、学、研” 相结合的系统工程。要以企业为主体，以工程项目为平台，以产业化为目标，逐步发展和完善 关键词】新型墙体材料住宅建筑节能住宅产业化 一、刖舌 中央提出科学发展观，建设节约型社会。在量大面广的住宅建设中，要做到“节能、节地、节 材、节水、节电和环境保护”( 简称“四节一环保”) ，大有可为。因为，中国现有建筑4 0 0 多亿一， 预计到2 0 2 0 年还将新建约
2、3 0 0 亿1 2 。建筑不仅需要用大量的土地，而且在建造和使用过程中直接 消耗能源，占全社会总能耗的3 0 。在建材生产中的能耗为1 6 7 ，还有用水占城市用水的4 7 ，等 等1 1 。我国人口众多，人均资源相对匮乏，煤炭、石油、天然气、可耕地、水资源和森林资源的人 均拥有量仅为世界平均值的约1 ，2 、1 D 、1 ，2 3 、1 ，3 、1 ，4 和1 6 。仅从能耗上分析，据专家预测，到 2 0 2 0 年，如果城镇建筑全部达到节能标准，每年可节省3 3 5 亿吨标准煤，空调高峰负荷可减少8 0 0 0 万千瓦时，约相当1 9 9 8 年到2 0 0 2 年5 年新增电力装机容量
3、的总和，相当于4 5 个三峡大坝的发电 量，相当于国家每年可减少电力建设投资约1 万亿元。巨大的能耗行业，有着巨大的节能潜力和巨 大的社会效益。出路在哪里? 在于开发新的节能墙体建材和新的建筑体系。当实心粘土砖被禁用后， 只剩下钢筋混泥土一种结构体系，而且砂石和水泥对资源和环境都不利，又不能回收再生，与其配 套的维护墙体基本上达不到节能5 0 的要求( 包括各种幕墙建筑) 。 二、新型墙体 新型墙体材料是指不以消耗耕地、破坏生态和污染环境为代价，适应建筑部品工业化、施工机 械化、减少施工现场湿作业、改善建筑功能等现代建筑业发展要求，所生产的墙体料。又要具有质 量轻、强度高、保温隔热性能好，技术
4、先进、经济合理。新型墙体材料主要是用混凝土、水泥、砂 等硅酸质材料，有的再掺加部分粉煤灰、煤矸石、炉渣等工业废料或建筑垃圾经过压制或烧结、蒸 养、蒸压等制成的非粘土砖、建筑砌块及建筑板材。国务院办公厅关于进一步推进墙体建筑材料 革新和推广节能建筑的通知( 国办发 2 0 0 5 1 3 3 号) ，有关部门规划：我国新型墙体材料产量占全部 墙体材料的百分比将在2 0 0 0 年、2 0 1 0 年与2 0 3 0 年应分别达到2 5 、4 0 和6 0 。 随着建筑工业化的发展，发达国家早在上世纪四五十年代便开始了墙体建筑材料的转变，即小 块墙材向大块墙材转变，块体墙材向各种轻质板材和复合板材
5、方向转变。我国建筑轻板产品有纤维 增强水泥空心条板( G R C ) 、陶粒及废渣混凝土空心条板、石膏空心条板、加气混凝土条板( A L C ) 等轻 质条板。但产品质量参差不齐、不同的建筑轻板执行的标准不一，生产工艺和配套技术跟不上建设 4 7 4 工程需求等问鹿。这些问题对轻板的发展产生不利影响，需高度霞视井加以解决。 从板型上，宜开发轻质条形板材，板宽6 0 0 叫n 或9 0 0 m n l ，板重以两个工人能搬运为宜，从而 可减少使用安装机械，节约成本，便于板的安装。扳边应由叫凸楷或错边，安装时板边相互咬合 从构造上避免产生通缝。如图I 所示。 田1 扳的外* i 意目2 复合保温扳
6、 从板的构造上应走复合板材的开发道路。因为无论保温或隔热，都是个提高围护结构热阻 问题。而围护结构的热阻值R 取决于材料的厚度与材料本身的导热特性。实际外墙的厚度是有限的， 不可能单凭增大厚度来增大热阻。例如用多孔砖砌筑的墙体，为达到节能设计标准，在北京地区墙 厚为4 9 0 r a m ，在沈阳为7 6 0 r a m 厚，啥尔滨为 1 0 2 0 肌n ，这是不现实的。而5 c 的聚苯乙烯板的 热阻就相当于l m 厚的红砖墙的热阻。虽然不同材 料的热传导系数差别较大，但般导热较小的材 料，强度也较低不能满足墙体防撞击性能的要求， 使用安全强度不够。墙板不仅要有一定的强度和耐 图3 复合板横
7、截面 久性，而且证蔓有保温、隔热、隔声和防潮等 璺功能。 采用单一材料很难同时满足墙体的所有功能，而采用多 + 一 层轻质材料叠台而成的复合墙体，使吾崖具备不同的功 n * 能且便于制做安装，整体性能好，这是墙体技术开发；。 的方向和路线。如图2 、图3 、剧4 所示的复台培板，一i 一，：、芋 可用水泥、粉煤灰等原料与轻质保温夹心材料浇注一 t 矧呻，。，一 ，。 起，井用玻璃纤维或钢筋增强制成的不同厚度的条形釜j g ? 。广 板。用于建筑外墙板或屋面板。它具有质量轻、强度高、I 保温隔热性能好、不可燃烧和现场可锯等优点。 一t 自# 墙板的安装定要外挂式，把结构包裹在室内，从 一 而防止
8、热桥。若墙体保温要求较高，也可安装烈层墙板 如图4 所示，外侧是复合保温板，悬挂在钢框架2 外， 。掌+ i j 鼍。 起保温隔热作用。内侧足圆孔隔墙板( 也町用保温板) ， 镶嵌填充在框架之间，既是维护结构，也起抗侧力作用 目4 日；墙体 ( 可减少用铡量) 。中间有空气崖。内外袁面是玻纤聚合物砂浆找平。这j 层结构，不仅容易满足 置 节能指标较高的要求，而且较好地解决了热桥、裂缝、防水等一系列墙体建筑问题。双层墙错缝排 板，从构造上避免了墙体通缝产生的可能。上下层水平板缝也可错开安装在楼板外侧，阻断热桥， 再填实嵌缝材料并结合室内建筑地面填埋，从根本上解决了墙体建筑问题。 三、住宅建筑节能
9、 我国建筑节能“十五”计划和2 0 1 0 年规划规定：从1 9 8 6 年起至1 9 9 5 年新设计的采暖居住 建筑耗能水平，在1 9 8 0 年“ - 1 9 8 1 年当地通用设计标准能耗水平的基础上，节能3 0 ，此为第一阶 段建筑节能；从1 9 9 6 年起到2 0 0 0 年新设计的采暖居住建筑要在1 9 9 5 年底的基础上再节能3 0 ， 即在1 9 8 0 1 9 8 1 年当地通用设计标准能耗水平的基础上节能5 0 ，此为第二阶段。其中“节能5 0 ”的算式如下： 3 0 + ( 1 - - 3 0 ) x 3 0 = 5 0 其实际意义为：在保证相同的“室内热环境指标”
10、的前提下，与未采取节能措施前相比，采暖 空调能耗应节约5 0 。而“室内热环境指标”是：冬季采暖卧室、起居室室内设计温度为1 6 1 8 。C ，换气次数为1 次d , 时；夏季空调卧室、起居室内设计温度为2 6 “ 2 8 ，换气次数为1 洳 小时；从2 0 0 5 年起新建采暖居住建筑应在第二阶段的基础上再节能3 0 ，为第三阶段。 建筑节能是世界性课题，是一个国家经济发展到一定水平时所必须考虑的问题，也是我们国家 的基本国策。我们在钢结构住宅建筑设计时，节能设计是很重要的项目之一。，所遵从的规范和标 准有民用建筑热工设计规范、民用建筑节能设计标准。另外，我国中部地区即长江流域的1 7 个
11、省市自治区及直辖市，夏季闷热冬季湿冷。针对该地区建筑节能，我国已颁布了夏热冬冷地区 居住建筑节能设计标准。这些都是钢结构住宅节能设计的依据。在工程设计时，应从方案上遵从 以下几条原则，5 0 的节能目标是能够达到的。原则为t ( 1 ) 平面布置有利于自然通风，因此，条式建筑要比点式建筑好； ( 2 ) 建筑物朝向宜采用南北和接近南北向； ( 3 ) 建筑物体形系数( 即建筑物室外大气接触的外表面与其包围的体积之比) 。条形建筑不应 超过0 3 5 ，不宜超过O 3 ；点式建筑不应超过0 4 。这就要求住宅平面设计时，尽量减少凹凸部分。 实测资料表明：当建筑物体型系数小于等于0 3 时，无论是
12、采用内保温还是外保温墙体，都能实现 5 0 的节能要求。当体型系数大于0 3 0 而达到0 3 5 时，采用外保温也能实现上述目标： ( 4 ) 窗的面积不应过大，不同朝向有不同的窗墙比要求。民用建筑节能设计标准( J G J 2 6 9 5 ) 规定最小热阻的围护结构窗墙比上限值为：北向为0 2 0 ，东西向为0 3 0 ，南向为0 3 5 ； ( 5 ) 多层住宅外窗宜采用平开，宜设置活动外遮阳； ( 6 ) 多层住宅的外窗及阳台门的气密性不应低于级，高层不应低于级。其意义见表l ： 表1空气渗透性能的分级 I 空气渗透性能等级 II I IV l 空气渗透量下限值 O 5 1 52 54
13、 O5 5 I 【m 3 ，( m h 1 0 P a ) ( 7 ) 围护结构各部分的传热系数K 和热惰性指数D 应符合地区节能指标，如表2 简介。 4 7 6 表2 维护结构各部分热功指标 五巡娄 严寒及寒冷地区夏热冬冷地区夏热冬暖地区 部位 外墙K 1 5 D 术3 2 K Q 2 ，D 术3 2 屋顶K 鲍K S I 1 D 术3 2K S I 5 D 术3 2 门窗 K s 4 5 K 1 4 5 注：其中Q 为严寒及寒冷地区各传热系数限值。 ( 8 ) 钢结构的热桥要阻隔。主要措施有：对建筑周边的梁柱要包敷，不要外露。对外挑装饰 钢框架应与内承重钢框架断开。如果是砌块填充墙，砌块要
14、向外砌筑5 0 衄，将钢构件砌在墙内以 便隔热。 四、总结 住宅建筑节能技术关键在墙体。研制一块好的墙板是基础。它要求质量轻、强度高、保温隔热 性能好、经久耐用、经济使用。但是墙板安装成墙体，满足建筑要求才是最终目的。墙板好不一定 墙体好。所以，墙体技术是关键，其中包括安装节点、板缝构造、饰面处理，经久耐用、经济适用。 有了好的墙体技术，不一定就能在市场中推广节能住宅建筑。还有经营问题，市场培育问题。 因为多数企业没有把住宅产业化继续做下去，存在的主要问题是：没有形成产业链。“产、学、研” 脱节，“技、工、贸”不统一。搞技术开发的在市场中找不到工程实践，拿着“金饭碗”讨饭，使 技术得不到市场检
15、验和完善，搞不下去；搞建材生产的产品科技含量不高，技术缺乏，设备落后， 产品处于低端应用水平：搞房地产开发的缺乏产业化技术和人才，没有创新能力。我们经调查研究 分析，认为搞住宅节能建筑要以房地产企业为龙头、联合科研和生产企业、以项目为平台，在项目 平台上完成住宅产业化配套集成，在项目上求得发展和完善。 我们提倡开展钢结构住宅节能建筑技术开发，钢结构抗震性能好，完全可实现产业化，结合新 型墙体技术，做到全装配式节能建筑。它将促进我国住宅建筑材料创新和建筑技术科技含量的提高 以及建筑方式的转变。尽管，它在市场中占有量少，但标志着国家建筑科学技术的进步，标志着建 筑从工地走向工厂；是我国实现工业化乃至现代化的组成部分，是建筑节能新技术应用的载体。 参考文献： 【l 】汪光焘，“建设节约型社会，必须抓好建筑四节”， 住宅产业，2 0 0 5 0 6 。 【2 】王明贵，“钢结构住宅的发展研究”，住宅产业化，2 0 0 6 年1 2 月。 4 7 7
