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美國的新型建筑節能墻體材料

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美國的新型建筑節能墻體材料

發布日期:2017-03-30 作者: 點擊:

    上個世紀七十年代的能源危機后,美國政府和民眾愈加意識到節約能源的重要性。在美國,由于建筑的能源消耗占美國所有能源消耗的1/3,因此在建筑中提篼能源利用效率尤為重要,新型的節能建筑材料得到了很快的發展。本文將對幾種主要的新型節能墻體材料在美國民用建筑中的應用情況及其發展背景做一分析介紹。


  1美國新型墻體材料的發展背景美國的民用建筑主要有單體住宅和公寓式住宅兩大類,其中單體住宅占大多數,主要分布于城市的近郊、遠郊和鄉村地區。單體住宅多以天然氣和電力為主要的能源供應方式,采用獨立的供熱、空調系統。因此,美國在提篼民用建筑能源利用效率方面采取了兩方面的措施:在建筑中使用節省能源的器具和設備,在采暖、制冷、照明等方面減少能樨的消耗。一般來說采暖和制冷是建筑中使用能源最大的部分,可編程的自動調溫器等民用建筑中附加的能源利用效率控制措施能極大地減少這些系統中的能源消耗。另外,一些家庭采用了分帶加熱和制冷系統,這種系統能減少房屋中不經常使用空間熱量和冷氣的供給。


  加強圍護結構的保溫隔熱,包括門、窗、墻體、基礎、屋頂等將建筑的內、外部環境分隔開的一系列設施,在保證建筑舒適性的同時減少能源的消耗。美國使用防風雨外重窗和門來減少熱量流失。炎熱地區的窗戶采用特殊玻璃將熱童阻擋在外邊而只讓陽光進人。門窗的擋風雨條也明顯地提篼了建筑的能源使用效率。


  2新型建筑節能墻體材料圍護結構最大的一部分是墻體,在此方面,美國使用多種新型節能墻體材料來加強圍護結構的保溫隔熱:(1)外墻保溫及飾面系統(EIFS)。該系統是在上世紀70年代末最后一次能源危機時期出現的,最先應用于商業建筑,隨后開始了在民用建筑中的應用。今天,EIFS系統在商業建筑外墻使用中占17.0%,在民用建筑外墻使用中占3.5%,并且在民用建筑中的使用正以每年17.0%~18.0%的速度增長。此系統是多層復合的外墻保溫系統,在民用建筑和商業建筑中都可以應用。EIFS系統包括以下幾部分:主體部分是由聚苯乙烯泡沫塑料制成的保溫板,一般是1~ 4英寸厚,該部分以合成粘結劑或機械方式固定于建筑外墻;中間部分是持久的、防水的聚合物砂漿基層,此基層主要用于保溫板上,以玻璃纖維網來增強并傳達外力的作用;最外面部分是美觀持久的表面覆蓋層。為了防褪色、防裂,覆蓋層材料一般采用丙烯酸共聚物涂料技術,此種涂料有多種顏色和質地可以選用,具有很強的耐久性和耐腐蝕能力。在美國,利用玻璃纖維做保溫材料的空心墻體的R值介于6~ 15之間,而采用EIFS做為外墻材料后,R值最篼可以達到25.因為幾乎沒有梁或其他的構件需要穿過EIFS材料,因此大大地減少了建筑外墻的冷橋。與傳統磚、木外墻結構相比,EIFS系統可以減少空氣滲透量55%.EIFS系統提供了。


  很多的設計選擇,可以利用計算機輔助設計出各種與建筑的拱、柱、梁、墻角和裝飾造型等細部精確配合的部件,其節能、隔音、防滲透效果是普通外墻材料所無法比擬的。


  建筑保溫絕熱板系統(SIPS)。此材料可用于民用建筑和商業建筑,是高性能的墻體、樓板和屋面材料。板材的中間是聚苯乙烯泡沫或聚亞安酯泡沫夾心層,一般4到8英寸厚,兩面根據需要可采用不同的平板面層,例如在房屋建筑中兩面可以采用工程化的膠合板類木制產品。用此材料建成的建筑具有強度高、保溫效果好、造價低、施工簡單、節約能源、保護環境的特點。SIPS般4英尺寬,最大可以做到24英尺長,尺寸成系列化,很多工廠還可以根據工程需要按照實際尺寸定制,成套供應,承建商只需在工地現場進行組裝即可,真正實現了住宅生產的產業化。防火和防止蟲蟻咬噬是該產品需要重視的兩個問題,一般可以通過采用防火的面層及在施工前后向板中添加殺蟲劑的方式來解決。今天,SIPS材料正在逐漸取代戰后一直在美國民用和小型商業建筑中廣泛應用的龍骨框架、玻纖隔熱的傳統墻體保溫體系。


  隔熱水泥模板外墻系統(ICFS)。該產品是一種絕緣模板系統,主要由循環利用的聚苯乙烯泡沫塑料和水泥類的膠凝材料制成模板,用于現場澆筑混凝土墻或基礎。施工時在模板內部水平或垂直配筋,墻體建成后,該絕緣模板將做為永久墻體的一部分,形成在墻體外部和內部同時保溫絕熱的混凝土墻體?;炷翂γ嫱獍哪0宀牧蠞M足了建筑外墻所需的保溫、隔聲、防火等要求。目前使用較多的RAS-TRA材料是ICFS類材料的一種,是20世紀70年代由RASTRA公司開發,近年來在美國和加拿大廣泛采用,該材料的構造是利用內部連貫的水平和垂直的孔槽鋪設鋼筋混凝土,形成承重墻、剪力墻、過梁或建筑的其他部分,比一般的ICFS系統更加節省混凝土的用量。ICFS系統條板中還可以鋪設門窗框及管路。此外墻系統可制成標準的方塊,也可以制成用于窗臺、墻角等處的特殊構件,可采用普通木工工具在施工現場切割。由于保護性的絕熱模板提供了非常好的養護環境,該系統混凝土墻體強度要比在傳統木模板中養護的混凝土墻體強度篼50%,與傳統建筑材料相比,此種材料具有耐久、高強、隔音、防火、耐腐、節能等特點,同時也存在一些裝卸和安裝過程易破損、運輸效率低的問題,但可以采用特殊的運輸措施得到解決。


  除此之外,還有一些其他的節能材料,例如稻草磚、空氣壓實穩定土(PISE)、以及其他一些松散填充材料、平鋪和噴射的保溫材料等也都在埔體保溫隔熱中得到了很好的利用。


  3影響新型節能墻體材料使用的其他因素近年來,這幾種新型建筑節能墻體材料陸續被引進我國,但在這些材料的應用中也不能盲目照搬,我們還需要注意一些影響這些新型節能墻體材料使用的其他因素。


  第一、美國的設計師在建筑設計的前期就對如何利用各種節能建筑材料來提高能源利用效率進行了有效的規劃。


  在低能耗建筑設計方面,設計人員普遍利用ENERGY- 10等計算機軟件來輔助設計,這些軟件集合了材料選用、太陽能利用、低能耗冷卻策略、高能效建筑外型設計和機械設備能耗等各個方面。


  第二、為了保證節能建筑材料確實達到節省能源的效果,同時也為了保證供熱、制冷、照明、通風及其他機械動力系統能協同工作來有效地利用和節省能源,美國的商業建筑和民用建筑在整個服務周期中,都要進行一系列的節能測試和校正。為了明確現有房屋的能源消耗現狀,居民住戶可以按照一整套現成程序很簡單地自己來進行房屋的節能審核,也可以委托專業能源審計師來進行這項工作。美國的建筑師們認為:一旦建筑開始服役,適當的運行保養對有效的利用能源是最重要的。


  除此之外,近年來,美國在建筑節能的理念上有了一些新的變化,這些變化也不同程度地反映在對節能建筑材料的選用上。在上個世紀八十年代初美國強調的是節省能源,建筑節能的宗旨是盡量少用能源,因此人們在能源的使用上要有所犧牲,在建筑節能的激勵上是強調利它主義,而且建筑使用者在建筑節能方面所處的地位也是被動的;而本世紀初以來美國強調的是提高能源利用效率,其宗旨是更加聰明地使用能源,人們在能源的使用上力求最優化,在建筑節能的激勵上強調的是節約和效益,建筑使用者處于主動的位置。


  美國建筑在消耗大約1/3的能源的同時也制造出大約35%的溫室氣體,因此,其建筑節能事業的最終目標是發展為與環境相協調的可持續性發展系統。


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