① 建築問題
一:建築節能的重要性:
建築即是人類活動的基本場所,也是大量消耗能源、資源的重要環節。
(一):未受關注的耗能大戶
我國的建築能耗非常驚人:在建造和使用過程中直接消耗的能源佔全社會總能耗的30%,使用的鋼材、水泥等建材的生產能耗佔16.7%。兩項相加,我們非常短缺的能源有約一半被建築消耗了。
我國建築不僅能耗高,而且能源利用效率很低,單位建築能耗比同等氣候條件下國家高出2-3倍。因建築能耗高,僅北方採暖地區每年就多耗標准煤1800萬噸,直接經濟損失70億元。我國建築直接能耗佔全社會總能耗雖然目前為30%,但根據發達國家的經驗,這一比例將逐步提高到35%左右。所以,建築將在不遠的將來會成為我國第一耗能大戶,建築節能也就成為全社會節能工作的首要方面。
近年來,我國處在建築高速發展的階段,大力推進建築節能也處在關鍵時機。據預測到2015年民用建築保有量的一半是2000年以後新建的。由於我國沒有重視建築節能,從而導致每年新增7億-8億平方米不節能的住宅和商業建築,這些建築在未來幾十年裡將無節制地消耗大量能源。我國在過去10年裡已喪失了提高新建築能耗的良機。現在行動可避免最後15年內最後15年內損失更大。
(二):建築節能潛力巨大
根據預測,今後10年我國城鎮建成並投入使用的民用建築至少為每年8億平方米,如果全部安裝空調或採暖設備,則10年增加的用電設備負荷將超過1億千瓦,約為我國2000年發電能力的1/3。如果我國大部分新建建築按節能標准建造並對即有建築進行節能改造,則可使空調負荷降低40%-70%,有些地區甚至不裝空調也可保證夏季基本處於舒適范圍。
據分析,如果國家從現在開始起就下決心抓緊建築節能工作,對新建建築全面執行建築節能設計標准,並對既有建築有步驟的推行節能改造,則到2020年,我國建築能耗可減少3.5億標准煤,空調高峰負荷可減少約8000萬千瓦(約相當4.5個三峽電站的滿負荷發電,減少電力投資6000億元)。
但是由於種種原因,建築節能依然是風聲大,雨點小,說得多,做得少。例如,大面積玻璃幕牆幾乎成了流行的立面設計手法,加大了空調負荷和環境光污染;房地產開發商出於自身利益考慮,不願意為有效的節能措施花多餘的錢,居住者對建築節能也沒有相應的消費觀念,把冬暖夏涼的要求完全寄託在空調的使用上;盡管一些地方實行了設計方案節能評價制度,但由於不具有像消防評審那樣的一票否決權,開發商跳過程序照樣開工;有的設計人員對節能採取節能措施應付了事。實際上現有建築節能的手段還是比較豐富和成熟的,如採用雙層中空的斷熱型鋁合金窗,縮小窗體的面積,就可以大幅度減少空調能耗,即使遇到停電,室內溫度也能保持很長時間,價格只比普通中空玻璃每平方米貴上幾百塊錢;屋頂、牆體通過外保溫的處理手法,建築成本也比普通住宅高不了多少。相對於當前房地產的高價,節能住宅所費有限,效果顯著,只是建築物表面看不出顯著變化,開發商更願意把錢花在做表面文章上。此外,在住宅建築中推廣利用太陽能,既利於環保,節約能源,又可為居住者節省支出,一舉三得,是未來住宅建築的發展方向。但是由於物業管理部門出於對建築物外立面美觀的考慮,常常否決用戶的要求。而住宅建築的設計者也沒有充分考慮建築節能的需要,為用戶預留太陽能熱水器的安裝位置。看來,要貫徹落實建築節能還需「大處著眼,小處入手」。
二:浙江省建築節能發展情況
浙江省地處東海之濱、位於長江中下游,由於受海洋性氣候和內陸氣候的雙重影響,夏冬兩季尤其分明,而且持續時間較長,在建築熱工設計分區上屬夏熱冬冷地區。隨著社會經濟的發展,工業民用建築夏冬空調製冷取暖用電十分可觀,加劇了全省用電緊張局面。
浙江省《居住建築節能設計標准》經浙江省城鄉建設廳、浙江省質量技術監督局聯合發布,於2004年1月1日起正式實施。該標準的頒布實施,有利於進一步提高住宅居住質量,降低能源消耗,確保社會經濟協調發展。
這個標準是浙江省在貫徹執行國家《夏熱冬冷地區居住建築節能設計標准》的基礎上,結合當地氣候條件的實際情況而制定的,適合於浙江新建、改建和擴建居住建築的建築節能設計。
該標准主要從建築、建築熱工和暖通空調設計等方面提出節能指標,對採暖和空調能耗規定控制指標。其中,部分條款為強制性條款,必須嚴格執行。具體技術措施未作規定,各地可根據當地實際情況,採取經濟合理的技術措施,在保證達到節能目標的同時降低建築造價。
三:建築節能的基本要求:
(一):室內熱環境和建築節能設計指標:
1:冬季採暖室內熱環境設計指標,應符合下列要求:
(1).卧室、起居室室內設計溫度取 16-18℃;
(2).換氣次數取 1.0次/h。
2:夏季空調室內熱環境設計指標,應符合下列要求:
(1)卧室、起居室室內設計溫度取 26—28℃;
(2)換氣次數取 1.0次/h。
3:居住建築通過採用增強建築圍護結構保溫隔熱性能和提高採暖、空調設備能效比的節能措施,在保證相同的室內熱環境指標的前提下,與未採取節能措施前相比,採暖、空調能耗應節約50%。
按照上述指標,建築節能的基本要求應做到:建築物形態要符合規定要求;牆體(包含門窗)、屋頂、樓板要採用保溫材料;外窗要加遮陽設施;並利用太陽能、地熱能、節能燈、冰蓄冷空調等節能技術和產品。簡而言之,就是要給建築物「牆體穿棉襖、屋頂戴棉帽、門窗戴手套」。
(二) 建築節能設計要求:
1:建築物形態要符合規定要求:
主要要求規劃及設計單位利用好的朝向、室外氣候及地形條件,通過合理設計,使建築能耗降低。具體要求
(1) 浙江省居住建築的適宜朝向為南偏東30度至南偏西15度。
(2) 居住建築的間距滿足日照要求。
(3) 居住區內建築間及內部應組織良好的自然通風。
(4) 條式建築物的體形系數不應超過0.35,點式建築物的體形系數不應超過0.40。
(體形系數:建築物與室外大氣接觸的外表面積與其所保圍的體積之比。)
2:建築圍護結構的節能設計 :
主要要求設計單位在設計時牆體(包含門窗)、屋頂、樓板要採用保溫隔熱材料。
(1)外窗(保括陽台門的透明部分)的面積不應過大。不同朝向、不同窗牆面積比的外窗,其傳熱系數應符合浙江省《居住建築節能設計標准》(DB33/1015-2003)表4.2.1的規定。
(傳熱系數K:在穩定的條件下,圍護結構兩側空氣溫差圍1K,在單位時間內通過單位面積圍護結構的傳熱量。單位:W/(m2.K)
K: 熱力學溫度 [開爾文]
• 攝氏溫度與開爾文溫度(絕對溫度)的換算公式
K=C+273.16 ; 式中K--開爾文溫度,C--攝氏溫
(2)建築物外窗及陽台門的氣密性等級應符合浙江省《居住建築節能設計標准》(DB33/1015-2003) 4.2.2條要求。
(3)建築外窗宜設置活動外遮陽,天窗必須採取遮陽措施。樓梯間外牆應
建築物屋頂及外牆宜採用外保溫。當採用內保溫時,應對熱橋(冷橋)部分採取適宜的保溫措施。各部分的傳熱系數和熱惰性指標應符合浙江省《居住建築節能設計標准》(DB33/1015-2003)表4.2.4的規定。
熱惰性指標(D):表徵圍護結構反抗溫度波動和熱流波動能力的無量綱指標,其值等於材料層熱阻與蓄熱系數的乘積。
(4)建築物屋頂及外牆的外表面宜採用淺色。
四:建築節能施工檢查要點:
建築節能施工過程中最根本的要求是:根據圖紙的要求選擇及確定圍護結構的保溫材料並按圖施工。
(一)精心組織,認真檢查
施工單位應當認真做好涉及節能方面工序的施工組織設計,有明確的質量保證措施;同時根據設計和相關規范的要求,確定需要進行重點檢查驗收的分項工程和需要技術檢測的相關內容。主要應在牆體部分,外窗及陽台門部分,屋頂部分。
施工前應認真閱讀施工圖紙,了解設計意圖,確定建築節能施工的階段及所需材料,制定施工方案和檢測方案。
(二) 外窗及陽台門的選擇
外窗及陽台門的氣密性指標應通過試驗確定,其指標應符合《夏熱冬冷地區居住建築節能設計標准》(JGJ134-2001)第4.0.7條和浙江省《居住建築節能設計標准》(DB33/1015-2003)第4.2.2條的規定。
《夏熱冬冷地區居住建築節能設計標准》中第4.0.7條規定:建築物1-6層的外窗及陽台門的氣密性等級,不應低於現行國家標准《建築物外窗空氣滲透性能分級及其檢測方法》GB/T7170-2002規定的3級;7層及7層以上的外窗及陽台門的氣密性等級,不應低於該標準的4級。
1)《建築物外窗空氣滲透性能分級及其檢測方法》GB/T7170-2002規定的3級:在10Pa壓差下,每小時每米縫隙的空氣滲透量不應大於2.5立方米,且每小時每平方米面積的空氣滲透量不應大於7.5立方米。
1)《建築物外窗空氣滲透性能分級及其檢測方法》GB/T7170-2002規定的4級:在10Pa壓差下,每小時每米縫隙的空氣滲透量不應大於1.5立方米,且每小時每平方米面積的空氣滲透量不應大於4.5立方米。
具體測試辦法參看《建築物外窗空氣滲透性能分級及其檢測方法》。
(三) 外牆及屋頂保溫材料的選擇:
在施工過程中,應根據設計圖紙的要求確定外圍護結構的保溫材料。各類保溫材料應有出廠合格證或相關指標的試驗報告。當沒有出廠合格證或試驗報告時,應抽樣檢測,其相關指標應符合要求。
隨著我國建築節能工作的縱深發展,不斷涌現眾多品種的保溫隔熱材料,由於其節能保溫性能等原因,一些保溫隔熱材料逐漸被市場淘汰。選擇適合的保溫隔熱材料不僅能達到節能保溫的目的,還能延長建築物的壽命,反之影響甚至縮短建築物的壽命。
根據保溫隔熱材料在圍護結構的使用部位不同,分為內牆保溫隔熱材料和外牆保溫隔熱材料;根據節能保溫材料的狀態不同分為板材(固體)保溫隔熱材料和漿體保溫隔熱材料。
板材保溫隔熱材料
板材保溫隔熱材料,使用的地區和范圍比較廣,可以在外牆外保溫工程中使用,也可以在外牆內保溫工程中使用。板材保溫隔熱材料的保溫主體可以是發泡型聚苯乙烯板,擠出型聚苯乙烯板,岩棉板,玻璃棉板等不同材料。板材保溫隔熱材料又可分為單一保溫隔熱材料和系統保溫隔熱材料,在應用過程中應注意以下問題:
A:單一保溫隔熱材料:
是保溫工程應用的主體,在使用過程中需要其它材料的配合。如:發泡型聚苯乙烯板,擠出型聚苯乙烯板,岩棉板,玻璃棉板等,在使用前要測試以下檢測內容:
1、 導熱系數(W/m•K ):這一技術指標是關系工程保溫效果的關鍵指標,一般而言,實驗室的測試是在板材烘乾至恆重時測試的,而材料的應用是在空氣中含有一定濕度的條件下使用的,因此,使用時要乘以一定的系數;或者,直接將材料調整到使用環境條件下測試。
2、 表觀密度(Kg/m3):材料的表觀密度在一定程度上影響其導熱系數,表觀密度不合格的材料將直接導致其物理性能下降,如強度,尺寸穩定性等。
3、 壓縮強度(MPa):指試件在10%變形下的壓縮應力。它關繫到該面層系統的耐久性和耐沖擊性。
4、 尺寸變化率(mm):尺寸變化率大的材料將導致該系統面層的開裂。
5、 水蒸氣透系數[ng/ (Pa•m •s)]:該性能決定了對水蒸氣透過的性能,在一定程度上決定了牆面的結露與否。
6、 氧指數:需阻燃型,否則防火不能達標。
B:系統保溫材料
系統保溫材料是指將單一保溫材料與其它輔助材料復合而成為一個系統,稱為系統保溫材料。現有的系統保溫材料有如下幾種:
1:外牆外保溫系統:發泡型聚苯乙烯板(或擠出型聚苯乙烯板)+耐鹼玻纖網布+含有膠粘劑的聚合物砂漿,如專威特外牆外保溫系統,北京中建院外牆外保溫系統,Preswitt保溫系統等;外保溫系統需測試的項目:
a:傳熱系數:系統保溫材料與主體結構復合後的保溫效果受
施工質量和環境溫濕度的影響而有所改變,因此要實地現場測試,掌握其實際效果。根據建設部《民用建築節能熱工設計規范》JGJ 26-95和各地《細則》要求為指標,不得低於其限值;
b:防水性、耐凍融、耐候性、耐沖擊、抗風壓:做為外牆外保溫,其飾面直接與外界環境接觸必須抵抗雨水、凍融、沖擊和強風等不良因素的侵襲, 因此在使用前應測試以上功能。與外保溫系統配套的耐鹼玻纖網布的抗拉強度應大於200N/cm,耐鹼後的剩餘抗拉強度應不小於150N/cm ;膠粘劑的7天的抗拉粘結強度應大於1 Mpa,耐水、耐凍融後抗拉粘結強度應大於0.9Mpa。
2、內保溫系統:有發泡型聚苯乙烯板(或擠出型聚苯乙烯板)+紙面石膏板;GRC保溫板(發炮型聚苯乙烯板與水泥砂漿復合);岩棉夾心保溫板;增強水泥聚苯保溫板等。
內保溫需測試的內容:傳熱系數、水蒸氣透濕系數、吸水率、收縮率、氧指數,原因同上。
漿體保溫材料
漿體保溫材料目前主要用於外牆內保溫,也可用於隔牆和分戶牆的保溫隔熱,如性能允許還可用於外牆外保溫。漿體材料有二種類型,一種是以膠凝材料為主的固化型,一種是以水分蒸發為主的乾燥型。其主要成分是由海泡石(聚苯粒)、礦物纖維、硅酸鹽為主的的多種材料,經過一定的生產工藝復合而成的輕質保溫材料。它的產品有粉狀和膏狀(漿體狀)兩種類型,但使用時均以漿體抹在基層上。使用時注意以下檢測數據:
1:用於內保溫和隔牆:導熱系數、表觀密度、體積收縮率、粘結強度、軟化系數、石棉含量、水蒸氣透濕系數、吸水率、氧指數等。
2:用於外保溫應考慮材料的導熱系數、表觀密度、體積收縮率、粘結強度、憎水率、石棉含量、軟化系數、吸水率、防火性能等,同時還應考率系統的保溫隔熱性。
總之,無論是選擇板材保溫隔熱材料還是漿體保溫隔熱材料都要根據設計的圖紙及建築物的自有特點,只要適應其特點,才能最大限度的發揮其優勢,對建築節能起到事半功倍的作用。
(四) 注意施工質量:
不論建築物的節能施工是採用外保溫還是內保溫,也不論選用的保溫材料是板材還是漿體材料,都必須注意注意施工質量。
下面以外牆外保溫為例說明:
外牆外保溫是一種新興的保溫技術,就是將保溫材料置於主體圍護結構的外側,以達到保溫隔熱的目的,這種技術可以有效解決我國冬夏兩季室內外溫差大而造成的能源損失問題,它代表了我國節能保溫技術的發展方向。外牆外保溫不會產生熱橋,因此具有良好的建築節能效果,冬天當室內的熱量經過牆體保溫材料時會被隔絕保存下來,而當室內溫度降下來後,牆體內的熱量又會釋放來,調節室內的溫度,在夏天,外保溫同樣會阻止太陽的輻射和外部熱量傳入室內,從而使建築物內冬暖夏涼。
外牆外保溫還可起到保護主體結構的作用,外保溫材料置於主體結構外側,減少了外界溫度、濕度、各種射線對主體結構的影響,在夏季高溫和冬季低溫的反復作用下,主體往往會因熱脹冷縮而引起裂縫,縮短使用壽命,外牆外保溫卻可以最大限度地減少這種不良影響。
由於各地方氣候條件的差異,加之施工人員素質參差不齊,如果再加上施工現場管理不善,則極易出現這樣那樣的施工問題,進而影響外保溫系統的工程質量,現將施工現場幾種常見的施工問題列於下表,僅供參考。
1:露天堆放保溫板日曬雨淋。易引起保溫板結構變形及收縮變形;同時板表面易臟,進而影響粘結力。
2:牆面不平整,留有砂漿殘余物等。易減少相應的粘結面積,影響粘結強度;
3:粘結劑及抹面砂漿攪拌不均勻,有粉狀存在。影響粘結力;
4:保溫板間存有縫隙,或用砂漿牆縫。易引起抹面砂漿表面出現規則裂縫;
5:板在粘貼過程中出現空鼓現象。影響粘結力,如空鼓明顯
話,可能導致表面出現裂縫;
6:抹面砂漿層太薄不能遮蓋住保溫板,在刷上塗料後易出現明顯的保溫板框架;
7:抹面砂漿層太厚,或第一層抹面砂漿層尚未乾透就進行第二層抹面。易出現裂縫;
8:網格布沒有交叉搭接(>10cm)易出現裂縫;
9:牆拐角處沒有用網格布進行加強處理強度不夠,易損壞;
10:外牆面(<2米高度)沒有進行加強處理強度不夠,易損壞;
11:牆基面處沒有使用托架或沒有進行翻包處理強度不夠,易損壞;
12:牆面沒有按規定做分格縫易出現裂縫;
13:窗口、門洞等部位直角處沒用網格帶做45°的加強處理易出現裂縫;
14:高層部位沒有按規定用錨釘加固易出現粘結力不夠,可能出現裂縫或脫落現象;
15:冬天在氣溫較低時(<5℃)繼續施工可能出現粘結力強度下降,進而影響保溫板及網格布的粘結強度;
16:夏天,在氣溫過高時沒有「躲著太陽施工」,同時也沒有採取相應的遮陽及養護措施可能出現裂縫,同時影響水泥粘結強度的進一步發展;
17:牆基處保溫板直接和綠化地面相接觸影響苯板及砂漿的使用年限,同時會引起塗料的起皮、脫落或褪色等;
從上述所列出的施工現場可能存在的問題來看,多數只要在工地按要求辦事,是可以避免的,也就是說只要嚴格遵守施工規范的要求,認認真真、循序漸進是完全可以避免各種可能的質量事故。從而保質保量地完成外保溫系統的施工任務。