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西安市教学建筑外保温系统调查与分析

2016-4-21 10:14 浏览次数:1420 我来说两句(0)
摘要:本文通过实际走访调查和资料采集的方法抽样调查了西安市比较具有代表性的两所大学的教学建筑(西北工业大学和西安音乐学院),得到关于两所大学教学楼外保温构造措施及相 ...


    摘  要:本文通过实际走访调查和资料采集的方法抽样调查了西安市比较具有代表性的两所大学的教学建筑(西北工业大学和西安音乐学院),得到关于两所大学教学楼外保温构造措施及相关数据,并对比西安地区气候影响因素和建筑耗能特征,对两所高校建筑外保温进行初步的能耗分析并提出相关对策。 
    关键词:教学建筑;外保温构造;耗能分析;相关对策   
    Abstract: By survey and material collection, my text investigated the teaching buildings of two representative colleges in Xi’ an (Xi’ an Conservatory of Music and Shaanxi Institute of Education). Based on the climate effects and overall energy consumption of Xi’ an, I preliminarily analyzed the data and material which I got during this survey and put forward several relative strategies.
    Key Words: teaching building;exterior insulation construction;energy consumption analysis;relative strategies


    1、概述
    中国能源占有量约为世界水平的40%,然而,能源效率约为31%,比发达国家落后约20年,相差约10%。从能源的角度看,目前的统计资料显示,一个国家的建筑物在使用过程中所消耗的能量占能量消耗总量的比例很大,约为25%~40%,发达国家建筑能耗约占总能耗30%-40%,如美国34%,我国2006年建筑能耗已经接近占全国总能耗的28%,如果计及建筑材料的生产和运输以及建造和拆除过程所消耗的能源,则该比例会上升到50%【1】。因此,在可续持续发展社会的大背景下,建筑作为耗能大户,必须采取高效率的节能措施。
    西安属寒冷地区,位于中国中西部地区,是快速发展西部大开发的核心城市,拥有众多各类公共建筑,截止2010年11月,西安市已有将近850万人口【2】,成为能耗大市也在情理之中;此外,西安市是即北京上海之后的全国教育第三城市,由于各类各级高校数量大、占地多,也造成了大学成为城市能耗的主力,因此,调查研究高校类建筑的耗能情况,对现有情况进行节能方面的改善,是十分有必要的。
    如今,节能环保成为世界各国经济发展的重要主题,相应的,建筑节能也越来越收到关注,而建筑的外保温系统则是建筑节能中的一项很重要的技术,因此对于建筑外墙外保温系统的认识、应用、推广以及发展对于资源的节约和利用,与提高人们的生活水平都有很重要的意义。结合教学建筑在大环境中的重要地位,我对教学建筑的外保温进行了初步的调查和分析。

    2、国内建筑主流外保温系统
    2.1 外墙的复合保温隔热
    外墙的保温隔热按照保温隔热材料放置的位置分为外保温隔热、内保温隔热和中间保温隔热三种,外保温隔热西安地区应用最为广泛,内保温次之。外保温体系有诸多优势,首先其不会占用房间内的使用空间,有利于室内二次装修和管道铺设,还可减少墙体内部结露的可能性;但对水密性、温湿度变化要求较高且需要对外界产生的碰撞具有一定的抵抗能力。外保温隔热体系主要有以下几种。
    ① 挤塑聚苯乙烯板保温隔热板。这种材料优越性在于导热系数低、密度小和强度高,目前,FM150和FM200挤塑板是较为先进的外绝热体系【3】。
    ② 纤维增强聚苯外保温隔热饰面体系。1990年后,我国从美国引进该技术,该体系集保温隔热、防水与装饰为一体。
    ③ 水泥聚苯外保温板。这种板以废旧聚苯乙烯泡沫塑料板破碎后的颗粒为骨料,以普通硅酸盐水泥为胶结料,外加预制泡沫经搅拌后浇筑成型。常见规格为长90mm×宽66mm×高60mm,导热系数小于0.09W/(㎡·℃)。
    ④ ZL聚苯颗粒复合硅酸盐绝热材料。这种外墙绝热材料由绝热层和抗裂罩面层组成。富有弹性的水泥砂浆具有很好的弯曲变形能力,从而曾强了罩面层的抗裂能力,这种材料导热系数为0.051 W/(㎡·℃)~0.059 W/(㎡·℃),此外,该材料材质稳定、厚度易控制,整体性好,干燥快。
    2.2 外墙的遮阳通风防热
    通风墙主要利用通风间层排除一部分热量,通风遮阳墙是将通风和遮阳相结合,既遮挡阳光直射减少房间日辐射得热,又通过间层的空气流动带走部分热量,但是,无论哪种墙体都应该涂浅色以加强对日辐射的反射。

    3、调查结果
    统计部门调查显示,2009年陕西省普通高校毕业生人数为28万人,占全市人口的近4%,而由于多数高校的扩招,高校的总占地面积也是不断增加。只西南边大学城规划总面积就达25平方公里,其中包括18所大学,且均为新校区。
    3.1 西安音乐学院
    西安音乐学院占地8.6万平方米(129亩),教学用房60000多平方米。目前,各级在校生4800余人;由于学院特殊性,还有临时培训学生4000人。
    根据调查,西安音乐学院教学建筑能源消耗主要包括电能、天然气和汽油,其中以电能为主,天然气只在冬季供暖,汽油偶尔用来临时发电。在调查的5栋教学楼在2010至2011冬季四个月的供暖中,天然气共使用1087054m3,夏季的制冷方面,学院一共有五栋教学楼,其中,一号楼、二号楼和三号楼、四号楼是在2000年以前建造,外墙未作任何保温措施;五号楼2004年建成,但也未做外墙保温。
    四号楼的外墙面主要应用了干挂石材、干挂铝塑复合板,用涂料做保温层,窗框为深灰色断桥铝合金型材,玻璃为有色单层玻璃,传热系数6.0~6.7W/(㎡·K),这使室内空调(冷气)负载加重,同时室内供暖效率大大降低。
    五号楼是高层,共26层,窗户采用铝合金无色中空玻璃窗,传热系数为3.4~3.0 W/(㎡·K)。
    3.2 陕西教育学院长安校区
    陕西教育学院长安校区规划占地640亩,总建筑面积145100平方米,图书馆17500平方米,其他教学用房用房54000平方米。
    根据调查,学校里普通教学建筑的外墙保温材料均采用聚苯板,立面铺铝塑板,窗户采用无色中空玻璃(6mm+9mm+6mm)。图书馆外保温使用矿棉板,窗户也为相同规格的无色中空玻璃。防火措施主要为在窗台处铺设阻燃带。

    4、调查分析与改善建议
    众所周知,导热系数的大小决定了导热性能的好坏,间接影响材料的用量和建筑成本。对于严寒地区,导热性能好的材料可以大大减少保温材料的使用厚度,降低结构的用地面积和增大结构的承重能力。而除了提高材料的保温性能,保温系统的防火也十分重要。我国法律法规明确规定,超过22米的建筑严禁使用可燃保温材料,聚苯板外墙外保温系统只能用于低于22米的建筑上,高于22米的建筑大部分使用岩棉外墙外保温系统【4】。
    对于西安音乐学院内较老的教学建筑,可以进行外立面二次施工,在外墙上涂抹易施工的保温砂浆;但由于五号楼是高层,再施工相对麻烦,因此如要提高大楼的节能保温最好采取内保温装修。
    对于陕西教育学院,由于资金原因,校内教学建筑外墙保温基本采用廉价的聚苯板。然而,严格的来讲,住宅建筑均不允许采用B级耐火等级的聚苯板,因此,国家对于公共建筑在外保温防火的等级要求也很快提高。我认为,针对资金紧张的这种情况,可以考虑ATS薄抹灰岩棉板外保温系统,因为首先它的造价与普通聚苯板相当,导热系数只有0.036 W/(㎡·K),因此保温性能也十分优秀,但材质稍重,因此在国内应用并不是很广泛。
    除了利用材料保温,也可以采用绿化方法来保温遮阳,外墙即可采用攀缘植物,也可采用树木,但这种方式适用于不易受到破坏的外墙。若采用树木遮阳,还需注意树的高度和形状。

    5、结论
    通过资料收集以及实地调研,我发现,建筑的外保温在选择上受多重因素影响,包括资金、自重、防水性能、防火性能、强度,当然,使用者归根结底还是最关心的是保温系统的保温性能。西安属于寒冷地区,冬季室外气温基本在-5℃~10℃,但在调查的学院的教学建筑中,很多建筑都由于造价原因舍弃了高性能材料,从而对保温效率造成影响。个人认为,我国建筑的主流保温系统很多采用的方式都是将多种材料组合,各自取长补短,且同时能提高防火级别,这种做法应该被提倡。在高度较低的建筑物周围,可以大量采用绿化的方法减少建筑的耗能。

参考文献:
    【1】 冉茂宇,刘煜. 生态建筑. Nov,2008
    【2】 第六次全国人口普查. Nov 1,2010
    【3】 黄振利.外墙保温应用技术. 2005
    【4】 2007J13 公共建筑节能构造图集

作者:王嘉维    (西北工业大学,西安,710072)


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