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    呼吸式建筑圍護結構讓保溫層經久耐用

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    呼吸式建筑圍護結構讓保溫層經久耐用

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      建筑圍護結構(墻體、屋面、底板等)的保溫設計是節能減排與可持續發展的重要途徑,2013年北京率先提出執行建筑節能75%的要求,建筑保溫隔熱成為日益關注的社會熱點。

      然而湖北体彩,實際使用過程中雨水難免會通過圍護結構表面裂縫(內部變形、密封膠脫落等)進入圍護結構內部,同時,建筑圍護結構內外濕氣也會侵入保溫層內。一旦保溫層受潮,其保溫性及耐久性都將急劇下降,無法達到設計的保溫效能和使用年限湖北体彩。

      目前使用廣泛的巖棉類等棉類材料受潮問題尤為突出,對于EPS及XPS湖北体彩,受潮問題也不容忽視。研究表明,含水率為5%時,EPS板、空心微珠保溫板和玻璃纖維棉板的導熱系數分別提高了60.3%湖北体彩、66.7%和 84.6%,有效熱阻大大降低。建筑圍護結構的受潮不但降低保溫性能,引起保溫結構潮解粉化,而且容易產生霉菌湖北体彩,在凍融及干濕循環下引發鋼筋銹蝕湖北体彩,甚至影響建筑結構的使用壽命及使用者的健康。

      受潮影響建筑保溫性能

      我國GB50176-2016《民用建筑熱工設計規范》對建筑圍護結構中保溫材料的含濕率進行了明確要求(表1所示),要求保溫材料的含濕量限制在一定范圍湖北体彩,當重量濕度增量大于允許值時,保溫材料將無法發揮出應有的保溫效果。

      北京交通大學研究者以哈爾濱、北京、上海、廣州分別作為嚴寒地區、寒冷地區湖北体彩、夏熱冬冷地區和夏熱冬暖地區的代表性城市,建立熱濕傳遞模型,對不同保溫形式墻體達到濕穩定時的含濕率進行過研究(表2所示)。

      通過對建筑圍護結構中濕分傳遞及積累的規律,特別是不同初始含濕率對濕穩定的影響湖北体彩,確定不同初始含濕率墻體達到濕穩定的時間以及最終的平衡含濕率。結果顯示:鋼筋混凝土EPS復合保溫墻濕熱穩定狀態下的含濕率達到20%,上海廣州等地區更是接近28%。

      根據上述分析,建筑圍護結構中的濕氣若不及時散出,就會在結構內部發生冷凝引起受潮,破壞其熱工性能。

      我國標準對建筑圍護系統防潮做出了一系列相關規定,如GB50345-2012《屋面工程技術規范》4.4.4條規定,當嚴寒及寒冷地區屋面結構冷凝界面內側實際具有的蒸汽滲透阻小于所需值,或其他地區室內濕氣有可能透過屋面結構層進入保溫層時,應設置隔氣層湖北体彩。隔氣層應設置在結構層上、保溫層下。

      GB50693-2011《坡屋面工程技術規范》9.2.10條補充規定,當室內濕度較大或采用纖維狀保溫材料時,保溫隔熱層下面應設置隔氣層,保溫隔熱層上面還應設置防水透氣墊層。

      《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構造》01J925-1湖北体彩、06J925-2及08J925-3對防水隔氣層和防水透氣層提出了更為明確的要求湖北体彩湖北体彩,金屬屋面包括直立鎖縫屋面及雙層鋼板屋面,其防潮構造如下圖1及圖2所示湖北体彩。

      呼吸式建筑圍護結構

      減少濕氣侵入 排出結構內濕氣

      針對建筑圍護結構的受潮風險(水氣侵入與冷凝),提出了基于防水隔氣膜與防水透氣膜的呼吸式圍護系統,一方面盡可能減少濕氣的侵入,另一方面允許保溫結構中的濕氣向外界排出,達到自然干燥的目的湖北体彩。

      呼吸式屋面系統防潮示意圖如圖3所示,在保溫層靠近室內一側設置防水隔氣膜,室外一側設置防水透氣膜。在這種結構體系中,防水隔氣膜可以阻止室內側潮氣向保溫層的侵入。另一側的透氣膜一方面可以作為第二道防水,阻止雨水的侵入;另一方面,它可以使得保溫層中積聚的濕氣及時排出,從而使保溫層達到自然干燥和經久耐用,讓建筑節能更有效、更持久。

      防水透氣膜在美國、歐洲已經有超過30年的應用歷史湖北体彩,日本70%以上的住宅采用防水透氣膜,主要用來加強建筑的氣密性湖北体彩、水密性,同時可以排出圍護結構中的濕氣,其產品以杜邦特衛強系列防水透氣膜為代表。

      我國透氣膜應用較晚湖北体彩,但發展迅速,在北京國家會議中心湖北体彩、萬國城、上海迪士尼等大型項目均已使用,北京市2008奧運指揮部發布的《奧運工程金屬板屋面防水工程質量控制指導意見》中特別提到了防水透氣膜的使用。

      由于防水透氣膜兼具防水及透氣功能,生產工藝較為復雜。目前生產工藝主要有以下2種:

      第一,閃蒸法,也叫瞬時溶劑揮發成網法湖北体彩,將高聚物溶解在溶劑中制成紡絲液,然后以極高的壓力和速度從噴絲孔中噴出。閃蒸法生產的防水透氣膜具有優良的防水透氣性湖北体彩,同時湖北体彩,片材尺寸穩定性高,適用溫度范圍廣(-40~100℃),具有絕佳的強度和韌性湖北体彩,抗拉、抗撕裂湖北体彩、耐久性能優異。

      第二,熱塑性吹膜擠出復合工藝,由高分子材料+聚烯烴微孔膜+高分子材料通過熱復合而成。其透氣功能主要取決于內部的聚烯烴微孔膜,而液態水因其表面張力的作用無法通過,從而使透氣膜有了防水的功能。拉伸過程中微孔膜容易發生破壞而失去防水性湖北体彩,另外,其耐久性能受到包覆的高分子材料性能限制湖北体彩。

      建筑圍護結構中濕氣會引起冷凝風險,需要將濕氣及時排出以保持保溫層自然干燥湖北体彩,因此,建筑圍護結構需要具有透“氣”性。而“氣”則是指氣密性或防風性能,氣密性不佳將會導致熱量的急劇散失,導致室內熱量直接向室外泄露和耗散湖北体彩,造成建筑能耗的增加。因此,防水“透氣”主要是體現在透水蒸氣。

      隨著建筑節能要求的日益提高,建筑圍護結構的防潮成為重中之重。建筑圍護結構的受潮不但降低保溫性能,引起保溫結構潮解粉化湖北体彩,而且容易產生霉菌,在凍融及干濕循環下引發鋼筋銹蝕,甚至影響建筑結構的使用壽命及使用者的健康。

      針對建筑圍護結構的受潮風險,提出了基于防水隔氣膜與防水透氣膜的呼吸式圍護系統,一方面盡可能減少濕氣的侵入,另一方面允許保溫結構中的濕氣向外界排出湖北体彩,使保溫結構達到自然干燥。呼吸式建筑圍護系統可以讓建筑節能更有效、更持久,同時大大節約后期使用和維修費用,具有顯著的社會和經濟效益湖北体彩。

      外墻保溫小知識

      外墻保溫材料大部分為復雜的毛細多孔體,孔隙中可能充滿著空氣、濕空氣、液態水,其保溫性能主要取決于材料的成分、結構特點及熱濕狀況湖北体彩湖北体彩,而判斷材料是否保溫湖北体彩,一個最重要的指標就是導熱系數湖北体彩,影響導熱系數的主要因素有材料的密實性湖北体彩,內部孔隙大小、數量湖北体彩、形狀,材料的濕度,材料的骨架部分的化學性質和工作溫度等,其中密度和濕度對保溫材料性能的影響較大湖北体彩。

      密度對導熱系數的影響:密度即單位體積材料的質量,材料骨架成分的導熱系數相差并不很多湖北体彩,非晶狀構造無機材料為0.7~3.5kg/m3;鉆狀構造無機材料為4.6~14 kg/m3;有機材料為0.29~0.41kg/m3;塑料為0.16~0.35kg/m3。但不同材料的導熱系數卻相差很大,這是由于材料中孔隙的數和性質狀態不同,骨架和孔隙部分所起作用的大小不同造成的,孔隙越多湖北体彩,則孔隙傳熱的影響比率越大,骨架部分的影響就相應減小,材料整體的導熱系數越小。

      濕度對導熱系數的影響:保溫材料所處的環境中湖北体彩湖北体彩,濕度對材料內游離水分的影響很大,材料含水量的多少以重量濕度和體積濕度來表示。保溫材料的濕度狀況對導熱系數影響很大湖北体彩,因此,防護結構的防潮構造非常重要湖北体彩,必須保證保溫材料不嚴重受潮湖北体彩,并能及時向外排出潮氣。

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