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大厚度岩棉带复合板外墙外保温系统在被动式超低能耗建筑工程中的应用研究
发布日期:2019年 10月 23日  浏览次数:52

被动式超低能耗建筑是指适应气候特征和自然条件,通过保温隔热性能和气密性能更高的围护结构,采用新风热回收技术,并利用可再生能源,提供舒适室内环境的建筑。从世界范围来看,欧盟2002年通过并于2010年修订的《建筑能效指令》(EPBD),要求欧盟国家在2020年前,所有新建建筑都必须达到近零能耗水平。丹麦要求2020年后居住建筑全年冷热需求降低至20 kWh/(m²·a)以下;英国要求2016年后新建建筑做到零碳建筑,2019年后公共建筑做到零碳建筑;德国要求2020年12月31日后新建建筑达到近零能耗,2018年12月31日后政府部门拥有或使用的建筑达到近零能耗;美国要求2020-2030年“零能耗建筑”应在技术经济上可行;韩国提出2025年全面实现零能耗建筑目标。目前许多国家都在积极制定超低能耗建筑发展目标和技术政策,建立适合本国特点的超低能耗建筑标准及相应技术体系,超低能耗建筑正在成为建筑节能的发展趋势。我国地域广阔,各地区气候差异大,经济发展水平和室内环境标准低,建筑特点、建筑技术和产业水平以及人们生活习惯和德国、丹麦等欧洲国家相比存在很大不同。但在中国住房和城乡建设部与德国联邦交通、建设及城市发展部的支持下,住房城乡建设部科技发展促进中心与德国能源署自2007年起在建筑节能领域开展技术交流、培训和合作,引进德国先进建筑节能技术,以被动式超低能耗建筑技术为重点,通过大幅度提升围护结构热工性能和气密性,同时利用高效新风热回收技术,将建筑供暖需求降低到15 kWh/(m²·a)以下,建设了几项被动式超低能耗绿色建筑示范工程。同时与美国、加拿大、丹麦、瑞典等多个国家开展了近零能耗建筑节能技术领域的交流与合作,示范项目在山东、河北、新疆、浙江等地陆续涌现,取得了很好的效果。

二、 大厚度岩棉复合板外墙外保温系统在被动式超低能耗建筑中的应用优势

1.某项目被动式低能耗建筑保温系统设计要求




2.外墙外保温系统选择

保温体系选择:薄抹灰系统------工艺成熟、技术可靠

保温材料选择:岩棉板、岩棉带或者岩棉带复合板

厚度------岩棉板目前能做到的极限厚度为200mm,需两层板叠加;岩棉带由岩棉板裁切而成,理论厚度等于岩棉板长度或宽度。

力学性能------力学性能指标岩棉带复合板有突出优势

岩棉板主要技术指标要求

岩棉带主要技术指标要求

岩棉带复合板主要性能指标


保温材料厚度热工计算


   通过对比不难看出岩棉带复合板性能优势明显,特别是对大厚度保温要求的被动式超低能耗建筑安全系数较高,另外岩棉板单一厚度无法满足要求,满足设计保温厚度300mm要求需采用双层叠加的方式,安全性能大大降低,施工难度加大,无法满足对保温层要求较厚的被动式超低能耗建筑要求,岩棉带由于整体性不好,施工难度大,板缝较多,板缝冷热桥较多,力学性能不如岩棉带复合板,安全系数不高。

3.较大厚度岩棉性能指标检测结果

研发中心分别对洛科威、金隅、樱花、天津宇刚岩棉板及预制岩棉带复合板用芯材岩棉带进行检测,检测结果表明,大厚度岩棉指标仍能满足现行产品标准要求,其检测结果如下:




4.锚栓性能检测结果


锚栓编号

   

规格

   



Aφ10mm×375-60mm,断热桥锚栓

   



B φ8mm×375-60mm, 断热桥锚栓

   



Cφ10mm×350-60mm,断热桥锚栓

   




1)锚栓在不同基层中的抗拉承载力标准值


基层墙体为混凝土墙体时,锚栓的锚固深度不应小于35mm;基层墙体为B06级加气混凝土板,锚固深度不应小于55mm;基层墙体为加气混凝土砌块,锚固深度不应小于65mm。

2)锚栓承重试验



5.大厚度岩棉带复合板外墙外保温系统安全性研究

1)大厚度岩棉带复合板外墙外保温系统抗负风压安全性检测

 


      首先对大厚度岩棉带复合板外墙外保温系统进行风荷载计算,在理论值的基础上,进行了大型抗风压和耐候性试验,试验结果表明岩棉带复合板外墙外保温系统用于超低能耗建筑时,系统连接的安全性可以保证。

2)大厚度岩棉带复合板外墙外保温系统抗剪性能研究


   试验结果表明,300mm厚度岩棉带复合板系统因自重产生变形为0.11mm/m。

3)托架对大厚度岩棉带复合板外保温系统抗垂性能的影响

系统构造及托架设置方式


       试验结果表明,1和3岩棉带复合板表面中间位置有一定程度下垂,下垂位移小于3mm,2基本无下垂问题出现。

6.大厚度岩棉外墙外保温系统热工研究

1)岩棉外保温系统水蒸气渗透性研究

冷凝计算



岩棉带(岩棉带复合板)、岩棉板水蒸气渗透性检测


2)不同结构墙体饰面材料水蒸气渗透阻限制


结构墙体

   

保温层

   

水蒸气渗透阻

m²·h·Pa/g

   

水蒸气渗透阻

m²·s·Pa/ng

   



180mm混凝土

   

300mm厚条

   

4569

   

16.4×10-3

   



260mm厚条

   

4444

   

16.0×10-3

   



200mm加气混凝土

   

270mm厚条

   

1233

   

4.4×10-3

   



230mm厚条

   

1107

   

4.0×10-3

   


  超低能耗建筑应根据墙体结构选用低于限值的饰面材料,加气混凝土结构对涂料的选择更为苛刻,建议选用饰面材料时根据产品性能进行冷凝计算确定。

3)托架挑出长度对围炉结构传热的影响



 检测结果表明,设置托架挑出长度为保温层厚度2/3时对岩棉带复合板外墙外保温系统的传热系数影响较小。

三、大厚度岩棉带复合板外墙外保温系统在被动式超低能耗建筑中的应用技术

1)大厚度岩棉带复合板薄抹灰外保温系统应用注意事项:

  a.岩棉带宜采用条粘法,粘结面积率不小于70%;

  b.岩棉带复合板锚固件数量不少于6个/㎡,锚固件采用断桥锚固件;

  c.在起始处采用断桥托架防止岩棉带粘贴时滑移、变形,同时可以断除热桥;

  d..薄抹灰厚度控制在3-5mm,采用单网结构;

  e.选择透气性好的涂料,防止产生冷凝问题;

  f .连续保温,尽可能做到全部覆盖,交接处进行断桥处理;

  g.锚固件的锚固深度,不同的基层采用不同的锚固深度,增加系统安全性。

2)断桥关键节点处理

a.女儿墙的断桥处理

在屋面保温材料处理时采用在女儿墙上开洞,使保温穿过达到与外墙保温直接连接的目的,使原来生产的线状热桥变成点状热桥,较大地减少了热量的损失。相比整体满包的方法施工工艺简单,省材省时。


b.窗井内断桥处理


c.外墙各类断桥处理


d.其它节点处理


四、 大厚度岩棉带复合板外墙外保温系统在被动式超低能耗建筑中的应用潜力

     在国内防火等级为A级外墙保温市场环境下,由于被动式超低能耗建筑对保温系统的大厚度、低导热系数的特殊要求,岩棉带复合板外墙外保温系统作为一种防火等级为A级、导热系数低、力学性能指标优异、透气性好、安全性能高的保温系统将是一种比较好的选择,大厚度岩棉带复合板外墙外保温系统在被动式超低能耗建筑中的应用研究也势在必行,大厚度岩棉带复合板外墙外保温系统在被动式超低能耗建筑中的大力推广也显得很有必要。


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