建筑外墙节能新体系研究 ——空腔反射绝热表皮

论文摘要

建筑节能对节能整体工作的推进意义重大。改进建筑外围护结构的保温隔热性能是建筑节能中非常重要的一步。近年来推广使用的外墙外保温技术获得了较外墙内保温、自保温、夹芯保温等构造形式更好的节能效果,值得进一步研究推广。本文在研究已有的各种外保温技术后,发现目前外保温技术的设计思路几乎是单一的,均以阻止热传导为目标。故保温效果完全依赖某种导热系数低的多孔轻质材料的必要厚度来达到,导致出现一些普遍存在而难以克服的缺憾。比如:1)很难满足节能65%和更高的节能要求;2)系统的耐久性和面层开裂脱落仍有疑虑;3)多数保温材料和构造的防火性能不佳;4)多数保温材料是潜在的环保负荷;5)没有自主知识产权;6)对隔热、排湿等热工性能考虑不足。毫无疑问,这诸多缺憾制约着外保温技术的应用和发展。自然界中热量的传递有热传导,对流和热辐射三种基本方式,建筑外墙也不例外。在有封闭空气间层时,三种传热方式中传热量最大的是热辐射,约占传热总量的70%,其次为对流约占20%,热传导最小仅仅占10%。我们没有理由把外保温技术的设计思路局限在阻止热传导这样一个狭窄的领域里。应该针对传热量最大的热辐射这个主要矛盾来考虑和解决问题。所以笔者认为,设计更高效、先进的外保温体系,首先必须紧紧抓住阻绝热辐射这个关键;其次,充分利用空腔中空气(导热系数仅0.02w/m.k)的绝热性能增强冬季保温效果,并且充分利用空腔中空气的对流换热解决夏季隔热问题;而将阻止热传导放到辅助和补充的位置去。外保温技术的突破和创新发展,必须从思路和概念上来一次革命。本文提出了“空腔反射绝热表皮构造”新概念,即:建筑外墙除了结构体(骨骼)外,还应该有生态体均有的“表皮”。这个“表皮”是建筑的“环境过滤器”(杨经文语),所以“表皮”应该是独立的构造部分并以恰当的方法连接到结构体上。“空腔反射绝热表皮”就是采用热工学基本原理设计的建筑外墙新型保温隔热方案。它的特点是:利用强反射材料阻绝热辐射,利用可控制的进、排风口使空腔内空气达到保温或隔热效果,必要时再辅助设置多孔轻质材料保温层。本文研究、建立了一种建筑外墙节能新体系。该体系主要由三个部分构成:1)强反射材料层;2)空气间层;3)干挂墙板。由于反射材料很薄,故保温隔热构造层的自重大幅度减少;在现代工艺条件下,反射材料几乎可以附着在任何材料表面,这就为未来逐步开发各种材质的绝热表皮创造了条件、埋下了伏笔;反射材料大多数都不燃烧,较之目前多用的聚笨类材料在安全使用上有了更大的保障;同时,耐久性和环保性能也好得多。该体系包含了低端和高端的“空腔反射绝热表皮”,可适应不同经济发展地区的条件。该体系工艺成熟、工业化水平高、容易实现,安装也方便快捷。本文还对该体系可能面临的问题进行了讨论并提出了作者的解决方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 研究目的
• 1.3 研究方法
• 1.4 建筑节能发展、研究现状
• 1.4.1 建筑节能概念的演进
• 1.4.2 建筑节能研究与实践的重要性和紧迫性
• 1.4.3 国外建筑节能政策和法规建设
• 1.4.4 国外节能技术概述
• 1.4.5 国内建筑节能发展、研究状况
• 1.4.6 建筑表皮构造的研究
• 1.5 本章小结
• 2 建筑外墙热传递及常用绝热方法
• 2.1 热传递的方式及特点
• 2.1.1 热传导
• 2.1.2 对流传热
• 2.1.3 辐射传热
• 2.2 外墙常见保温构造做法及特点
• 2.2.1 外墙内保温
• 2.2.2 外墙夹芯保温
• 2.2.3 外墙外保温
• 2.2.4 外墙保温形式的比较
• 2.2.5 外墙外保温在国外的发展
• 2.2.6 外墙外保温在我国的发展应用
• 2.2.7 目前外墙外保温的常用形式
• 2.3 外墙外保温尚存在的问题
• 2.3.1 聚苯板薄抹灰外保温存在的不足
• 2.3.2 水泥砂浆厚抹灰钢丝网架保温板外保温存在的不足
• 2.3.3 无网聚苯板外保温外饰面粘贴面砖的缺陷
• 2.4 本章小结
• 3 阻绝热传递的新途径
• 3.1 回视绝热材料
• 3.1.1 多孔材料
• 3.1.2 反射材料
• 3.2 反射热辐射材料的作用
• 3.3 空气间层的作用
• 3.4 本章小结
• 4 空腔反射绝热表皮体系设计
• 4.1 设计构思
• 4.2 空腔反射绝热表皮的组成及工作原理
• 4.3 反射绝热板设计
• 4.3.1 基材板选择
• 4.3.2 玻璃钢反射绝热板设计
• 4.3.3 反射辐射热材料
• 4.3.4 中空水泥反射保温板（低端）
• 4.4 空腔、空气层及进风口、排风口
• 4.4.1 空腔
• 4.4.2 进风口、排风口构造
• 4.5 干挂支承连接件
• 4.6 蓄热墙体
• 4.7 本章小结
• 5 主要结论
• 5.1 本文的主要创新点和成果
• 5.2 需要深入研究的问题
• 5.3 课题研究在我国的应用展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的科研成果