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节能墙体保温系统及保温材料,同济大学 建筑材料研究所 张永娟 教授 博导 副所长TeL：13918143757,目录,典型节能墙体设计方式,典型节能墙体保温系统及保温材料,外保温墙体防火问题,在中国应用的适宜性,一,二,三,典型节能墙体设计方式,外墙自保温,外墙内保温,外墙夹心保温,外墙外保温,外墙自保温,加气混凝土外墙自保温系统即为加气混凝土块或板直接作为建筑物的外墙。,应用,低层建筑承重,特点,外墙内保温,外墙内保温是在外墙结构的内部加做保温层，将保温材料置于外墙体的内侧，是一种相对比较成熟的技术。,特点,对饰面和保温材料的防水、耐候性等要求不高。,不需搭设脚手架。内保温施工速度快，操作方便灵活，可以保证施工进度。,墙体易开裂；由于圈梁、楼板、构造柱等会引起热桥，热损失较大。,对既有建筑进行节能改造时，对居民的日常生活干扰较大；占用室内空间；不利于二次装修。,外墙夹心保温,外墙夹心保温即为将保温材料置于同一外墙的内、外侧墙片之间，内、外侧墙片均可采用传统的粘土砖、混凝土空心砌块等,特点,对材料、施工要求不高,构造复杂、有热桥存在,外墙外保温,外墙外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧，使建筑达到保温的施工方法。,优点,保护主体结构，延长建筑物寿命,基本消除“热桥”的影响,使墙体潮湿情况得到改善,有利于室温保持稳定,便于旧建筑物进行节能改造,优点,可以避免装修对保温层的破坏,增加房屋使用面积,典型节能墙体保温系统及保温材料,1饰面层；2连接件；3销杆；4抗裂保护层；5镀锌点焊钢丝网；6岩棉板；7外墙基体；8内粉刷,（1）岩棉外保温墙体构造,1 岩棉保温墙体系统,岩棉夹芯保温复合墙体是选用烧结普通砖与岩棉组成保温墙体。,(1)120mm厚烧结普通砖；(2)70mm 厚岩棉；(3)370mm厚的烧结普通砖承重墙,适用北方地区,（2）岩棉夹心保温构造,岩棉夹芯外保温复合墙体热工指标及节能效益,（3）相关标准,以经摆锤法生产的憎水型岩棉保温板为保温材料，采用粘贴工艺结合的方式与墙体连接固定，并有抹面胶浆和增强用玻纤网格布复合而成的抹面层以及装饰砂浆饰面层或涂料构成的A级建筑节能外保温系统。,规程涵盖了防火隔离带的设计方案,GB/T25975-2010,主要指标纤维平均直径、渣球含量；尺寸偏差；酸度系数；尺寸稳定性；产品吸湿率；产品憎水率；吸湿量；垂直表面抗拉强度；压缩强度；燃烧性能A级,STO,STO,岩棉板的其他用途,2 膨胀珍珠岩保温砂浆（内外）,珍珠岩是一种火山玻璃质岩，镜下观察其基质部分有明显的圆弧裂开，构成珍珠结构并具波纹构造、珍珠和油脂光泽，在快速加热条件下，它可膨胀成一种低容重、多孔状材料，称膨胀珍珠岩。,膨胀珍珠岩含硅量高（通常超过70），多孔并具有吸附性，对隔热保温极为不利，特别是在潮湿的地方，膨胀珍珠岩制品容易吸水致使其导热系数急剧增大。,（1）降低膨胀珍珠岩吸水率的措施：,1）球形闭孔膨胀珍珠岩 玻化微珠,（1）降低膨胀珍珠岩吸水率的措施：,2）憎水膨胀珍珠岩,膨胀珍珠岩表面由亲水性变成憎水性，是一个很大的变化过程。其亲水表面存在有吸引分子的不饱和键，要变为憎水性的非极性表面，其中应有过渡层。根据结构相似相容原理，表面活性剂极性部分容易吸引到珍珠表面，而其非极性部分对水分子具有排斥作用，对非极性分子则具有亲和作用。,（2）相关标准,GB/T20473-2006建筑保温砂浆,3 其他无机保温墙体系统,泡沫玻璃是以碎玻璃（磨细玻璃粉）及各种富含玻璃相的物质为主要原料，在高温下掺入少量能产生大量气泡的发泡剂（如闭孔用炭黑，开孔用碳酸钙），混合后装模，在高温下熔融发泡，再经冷却后形成具有封闭气孔或开气孔的泡沫玻璃制品，最后再经切割等工序制成壳、砖、块、板等。,（1）泡沫玻璃制品外墙体保温系统,（2)加气混凝土砌块填充墙体系统,加气混凝土砌块是用钙质材料（水泥、石灰）、硅质材料（石英砂、粉煤灰、高炉矿渣等）和发气剂（铝粉、锌粉）等原料，经磨细、配料、搅拌、浇注、发气、静停、切割、压蒸等工序生产而成的轻质混凝土材料。,（3)混凝土小型空心砌块填充墙体系统,普通混凝土小型空心砌块是以水泥为胶结材料，砂、碎石或卵石、煤矸石、炉渣为骨料，加水搅拌，经振动、振动加压或冲压成型，并经养护而制成的小型并具有一定空心率的墙体材料。,3）石膏空心砌块内保温墙体系统,石膏空心砌块由定量石膏、轻质骨料、活性掺合料以及化学外加剂、水按比例混合，经强制搅拌、浇注成型、脱模干燥而制成，是轻微孔隙发育的石膏与轻质多孔的轻集料胶结而成的堆聚结构。,聚氨酯硬泡外墙外保温由聚氨酯硬泡保温层、抹面层、饰面层或固定材料等构成，是安装在外墙外表面的非承重保温构造。,1、基层墙体 2、防潮隔汽层（必要时）+胶粘剂（必要时）3、聚氨酯硬泡保温层4、界面剂（必要时）5、玻纤网布（必要时）6、抹面胶浆（必要时）7、饰面层,4 聚氨酯硬泡外墙外保温系统,浇注,干挂,粘贴,喷涂,涂料饰面,面砖饰面,是指浇注后拆除模板再用，即模板作为可重复使用的机具；是指浇注后不拆除，即模板成为聚氨酯保护层也可以成为饰面层。,置入式模板,青岛一新建住宅楼墙体保温喷涂聚氨酯硬泡外贴面砖,新疆一住宅楼墙体保温喷涂聚氨酯硬泡外饰面为涂料,相关标准,中国工程建设标准化协会CECS标准 聚氨酯硬泡外墙外保温技术规程（报批）建工行业标准聚氨酯硬泡复合保温板（报批）中国工程建设标准化协会CECS标准 硬泡聚氨酯复合保温板应用技术规程（报批）,聚氨酯泡沫（Polyurethane foam）简称PUF塑料。是以聚合物多元醇（聚醚或聚酯）和异氰酸酯为主体基料，在催化剂、稳定剂、发泡剂等助剂的作用下，经混合发泡反应而制成的各类软质、半硬半软和硬质的聚氨酯泡沫塑料。,聚氨酯特点,导热系数低,粘结性能好,不透水不吸水,密度低，比强度高,0.0180.030 W/(mK),0.030.06g/cm3,表 硬泡聚氨酯材料性能要求,在支设现浇钢筋混凝土外墙外侧模板时，将已裁好的聚苯乙烯板(靠建筑物内侧带有凹凸型齿槽)放入模板内侧，并用专用连接件将聚苯乙烯板同混凝土外墙钢筋连接，待浇注完混凝土并拆模后，在保温板外侧施工增强层和装饰面层，使保温板、墙体形成一体。,5 EPS聚苯乙烯泡沫外保温墙体系统,1,热桥大为下降、保温效果好。,2,成本低、工期短。,3,施工受气候影响小。,优 点,采用标准 JG 149-2003,关于防火等级指标：5.3条 膨胀聚苯板应为阻燃型。,6 XPS挤塑聚苯板外墙外保温薄抹灰墙体系统,构造与膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统类似；保温性能优于EPS。,聚苯乙烯泡沫板的两种产品,聚苯乙烯（PS）泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主体原料，加入发泡剂等辅助材料，经加热发泡制成。,可发型PS粒料膨胀发泡法EPS是由可发性聚苯乙烯发泡成聚苯小颗粒然后通过蒸汽加压而成四方体，再通过切割而成。,挤塑型聚苯乙烯树脂泡沫(XPS)塑料由聚苯乙烯树脂及其他添加剂采用真空挤压工艺而成，具有连续闭孔蜂窝结构。,挤塑板,聚苯板,XPS与EPS产品性能综合分析,7 胶粉聚苯颗粒保温浆料外墙外保温系统 胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统是一种现场抹灰成型的无空腔外墙外保温做法。胶粉聚苯颗粒保温浆料外墙外保温系统适用于北方地区不采暖楼梯间隔墙保温及加气混凝土砌体墙的外墙外保温，也适用于南方地区钢筋混凝土墙体及各类砌体墙体的外墙外保温，可应用于新建建筑，也可应用于各类既有建筑的节能改造工程。,JG 158-2004胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统,8 酚醛树脂外墙外保温系统,酚醛树脂泡沫（PF）塑料，俗称“粉泡”，是甲醛和苯酚单体聚合而成的有机高分子材料。,性能特点：,绝热性好。导热系数仅为0.0220.045W/（mK）；耐化学侵蚀性好；吸湿性。酚醛泡沫闭孔率大于97，泡沫不吸水；抗老化性。已固化成型的酚醛泡沫材料长期暴露在阳光下，无明显老化现象；阻燃性好。添加无机填料的高密度酚醛泡沫塑料可达A级防火等级；抗火焰穿透性极强。,北京市地方标准 外墙外保温施工技术规程酚醛保温板做法,2010年8月17日，由北京莱恩斯高新技术有限公司与北京建筑材料科学研究总院共同主编的北京市地方标准外墙外保温施工技术规程酚醛保温板做法编制组正式成立。在北京建筑材料科学研究总院成功召开了第一次编制组会议。会议邀请了行业内的知名企业和科研院所的专家出席，大家共同讨论了该标准的初稿，形成了修改意见，并确定了标准编制工作计划和下一阶段的主要任务。,9 经济性比较,胶粉颗粒外保温每平方40元左右；聚苯板（挤塑板）外保温6080元。每立方聚苯板400元；每立方挤塑板500600；每立方岩棉板260元；每立方聚氨酯板材850元。,外保温墙体防火问题,1 国内近年来火灾事故回顾及思考,2011年2月3日2时许，沈阳皇朝万鑫大厦b座正燃起大火。,此次火灾因燃放烟花爆竹引燃楼表面保温装饰材料所致，没有造成人员伤亡。,2009年元宵夜央视大楼配楼发生火灾。,大火系燃放烟花所致。但央视大楼外墙保温材料为挤塑板且系统中没有任何防火构造。,2010年11月15日，上海胶州路一座高层住宅起火，造成58人死亡的惨剧。,公安部官员指出，大楼外立面上大量聚氨酯泡沫保温材料，燃烧速度快产生剧毒氰化氢气体，是导致多人死亡的主要原因,思考一：如能严格采用欧美分级标准及相关规定也是比较理想的，但中国目前实际情况不容许。,思考二：外墙保温工程技术规程只规定简单防火构造要求：有机保温材料系统在24m以上使用时，每两层增加一道防火隔离带。而未进行防火分级。,思考三：解决外保温施工现场发生的火灾即已解决外保温防火问题是片面的，从重要性和长期性而言，解决建筑物使用过程中火灾隐患是防火安全的核心。,2 公安部对外墙保温防火性方面的相关文件,公安部与住房与城乡建设部联合发文公通字200946号：,民用建筑外保温材料的燃烧性能宜为A级，且不应低于B2级；1、高度大于等于 100m的建筑，其保温材料的燃烧性能应为A级；高度大于等于60m小于100m的建筑，其保温材料的燃烧性能不应低于B2级。当采用B2级保温材料时，每层应设置水平防火隔离带；高度大于等于24m小于60m的建筑，其保温材料的燃烧性能不应低于B2级。当采用B2级保温材料时，每两层应设置水平防火隔离带；高度小于24m的建筑，其保温材料的燃烧性能不应低于B2级。其中，当采用B2级保温材料时，每三层应设置水平防火隔。,公安部消防局下发关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知（公消2011-65号）：,要求在新的标准和规程出台前拟建和在建的均采用燃烧性能为A级的不可燃材料，暂时关闭了占据主流市场的EPS、聚氨酯等外保温体系的市场大门，引发保温行业核地震。,3 社会以及行业内部的反映,3 社会以及行业内部的反映,2011年4月10日，中国建筑设计研究院、中国建筑节能减排产业联盟共同主办的“墙体保温节能与防火座谈会”在上海浦东举办。,李秉仁 住房和城乡建设部总经济师、部科技委常务副主任魏传忠 国家质量监督检验检疫总局副局长石保权 中国国家标准化管理委员会副主任杜兰萍 公安部消防局总工程师田国民 住房和城乡建设部标准定额司副司长梁俊强 住房和城乡建设部科技发展促进中心副主任马 恒 公安部消防局法规标准处处长钱匡亮 住房和城乡建设部建筑节能科技司,中国塑协泡沫塑料EPS专委会会长侯树亭会长以科学冷静看待三场大火为题作主题发言：,火灾从现场提取的残余保温材料经检测燃烧性能均为B3级保温材料；开发商未严格把关，材料厂家推卸责任；相关的质检、监理和消防等部门的不作为乃至腐败；在严格贯彻执行46号文的基础上，尽快出台相应的标准法规。,4 如何解决建筑节能和外墙保温材料防火的矛盾,大力发展岩棉、酚醛等不燃性外保温体系；严把现有外保温材料关。欧美国家基本上都是要求有机保温材料达到B1级，但由于国内的具体情况，现有标准规定外保温所使用的有机保温材料的燃烧性能要达到B2级；在我国现有标准规范中没有明确对外墙保温系统进行燃烧性能（或防火性能）分级，未规定针对外保温系统大尺寸火焰传播性试验方法和指标；应尽快出台相应规范；采用构造防火来提高整个系统的防火性能是一条有效之路。,编制外墙外保温工程技术规程JGJ 144防火性能分级以及试验方法的基础：建设部2006年科学技术项目计划项目“外墙保温体系防火试验方法、防火等级评价标准及建筑应用范围的技术研究”,材料燃烧的所有产物收集起来并经过一个排气管道，气体经过充分混合后，测出其质量流量和组分.,试验方法：一是点火性热释放速率峰值,小比例的锥型量热计试验是根据量热学耗氧原理，模拟材料的实际火灾状态，同时测定材料的点火性能、热释放、烟及毒性气体等，整个试验是一个连续过程。试验过程中将材料燃烧的所有产物收集起来并经过一个排气管道，气体经过充分混合后，测出其质量流量和组分。测量时，至少要将O2的体积分数测出来，要得到更精确的结果则还要测出CO、CO2的体积分数。这样通过计算可得到燃烧过程中消耗的氧气质量，并运用耗氧量原理，就可以得到材料燃烧过程中的热释放速率。,试验原理：,试验方法：二是火焰传播性窗口试验,窗口火试验描述了应用于建筑表面并在控制条件下暴露于外部火焰的非承载外部包覆系统、包覆系统之上的遮雨屏及外墙外保温系统的防火性能评价方法。火焰的暴露方式表征外部火源或室内完全扩展(轰燃后)火焰，从窗口处溢出对包覆体形成外部火焰的影响。,安全级别,判定难燃的临界值,判定系统不能达到不燃,将没有任何阻止火灾蔓延能力的系统定为级，可应用在8层（24m）以下的建筑中。将在任何火灾条件下都不会发生火灾蔓延的系统定为级，从防火角度可应用在任何高度的建筑中。将介于两者之间的外保温系统再细分两个级别，分别以18层（54m，通常云梯可达到的高度）和34层（100m）为界限。,最新政策,今年2月10日，住建部下发通知要求，外墙采用B1和B2级保温材料时，应按规定设防火隔离带，这相当于给部分有机外墙保温材料下了“赦令”。但前提是，使用这些外墙保温板的建筑必须设置防火隔离带。,