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公共建筑外墙保温节能改造应合理选用技术

公共建筑外墙保温节能改造应合理选用技术

来源:时间:2007-12-07 点击:
一、既有公共建筑的基本特点
    外墙装修档次较高而且多样化:既有大型公共建筑(如宾馆、医院、办公楼等)大多为高档次装饰,主要有粘贴面砖、水泥砂浆艺术抹面造型、干挂石材、玻璃或铝塑板幕墙、真石漆以及欧式外立面造型等不同形式。
     墙体构造多样化:墙体为砼剪力墙;框架填充砌筑黏土砖或各种砌块;黏土砖砌筑。砌体有实心和空心砌块之别,也有砼预制大板块结构。
     建筑物功能多样化且对室内温度条件要求高:大多数既有公共建筑物的客房、会议室、餐厅、娱乐场所、大堂等均要求冬季温度在20℃以上且应稳定,夏季要求温度在24℃以下且应稳定。
     外墙、门窗等外围护结构大多保温隔热效果差:目前,很多既有的公共建筑物仍为上世纪80~90年代的铝合金窗、单玻塑钢窗,或者单玻塑钢窗和铝合金窗组成双层窗方式,其传热系数远远高于现行国家节能标准要求的1~3倍,保温隔热性能差。而且,这些建筑物的外墙厚度和材质也决定了这些建筑物的外墙传热系数按照现行的国家节能标准要求也要相差1~3倍以上。以哈尔滨市为例,80年代建造的490毫米厚黏土实心砖墙体,其传热系数为1.65,而国家节能50%%的标准仅为0.52,相差3倍以上。这些建筑保温效果差,室内温度不稳定,通过采暖和空调都存在巨大的能源浪费。
二、外保温改造应保证的几个基本技术目标
    对外墙进行保温节能改造是对建筑物外观和建筑物能耗水平、室内使用舒适度等性能的综合提升,不仅涉及改造后能否满足国家节能标准、日常运行能耗费用等相关政策,更重要的是还涉及未来建筑物外立面安全性和表观质量稳定性。因此,外保温改造应保证以下几方面的基本技术目标:(1)外保温工程长久安全可靠性:外保温是建筑物暴露在大气环境条件中最表层的工程构造。风吹、雨淋、日晒、冬冻、夏热等全部影响因素均由其直接承受。保温工程各构造层连接可靠性和稳定性未来几十年使用过程中能否发生开裂、脱落的根本性技术原因。任何一种外保温技术系统必须从产品、工程构造、施工工艺等全方位保证工程长久安全性可靠,确保几十年使用中不发生安全事故。(2)外保温工程表观质量长期稳定性:外保温工程的饰面层和保护层无论涂料饰面、面砖饰面或其他饰面,均在松软的保温层表面完成,每天都在复杂的热应力作用下发生着冷缩热胀。而保护层大多为刚性材质,收缩率较大,易发生涂料饰面开裂、面砖饰面砖缝开裂,进而产生渗水、冻胀、粉化等持续破坏作用,易导致表观质量出现问题。因而外保温技术系统必须从技术上保证表观质量的长期稳定,保证外保温工程表面不开裂、不渗水、不鼓泡、不大面积产生脱皮、面砖不脱落、幕墙不变形等表观质量问题。(3)外保温工程热工性能的长期稳定性:如今,国家提出推行能效评价和能效标识制度,对建筑节能实施验收和长期监管,这就要求外保温不仅完工时要达到验收标准,而且在标准要求的使用期内应持续保持验收时的标准。但外保温工程往往由于材料不合格、技术不完善、施工不规范,出现开裂、渗水、粉化、热桥效应等问题,保温效果随时间推移而变差或丧失,从而形成重复投资、损失浪费等综合性问题。外保温技术系统必须从保温材料性能、技术系统完善性、施工过程规范性、使用过程管理制度化等方面确保外保温热工性能长期稳定有效。(4)外保温工程寿命符合设计要求:国家《外保温工程技术规程》规定外保温工程有效使用年限应不低于25年,这是欧美国家将近40年的建筑节能技术推广总结后而产生的技术规定。
三、外墙保温改造过程中可能产生的问题及技术规避措施
     外墙保温改造过程是一个系统工程,应该从立项、热工设计标准、适应个性工程的外保温技术选择、施工方案设计、施工组织、工程验收、工程使用管理、全面综合策划和实施等环节认真考虑。在策划实施流程中,应注意到可能产生重要影响的一系列问题,并通过相应的技术措施予以规避,从而使外保温改造投资不因盲目性和不合理性产生失误。从技术和经济角度有以下若干应注意的方面:
    (1)节能改造方案及节能标准设定
    节能标准设定依据:国家规定了外墙、屋面、门窗的传热系数,因此立项时应对门窗、屋面、外墙导热系数进行评价,务必清楚其和国家当前最高标准的差距,从而决策门窗、屋面、外墙改造的整体方案,切忌盲目改造,造成重复投入的“拉链工程”现象,得不偿失。
     节能标准的确立:应按国家建筑节能设计标准当前最高标准设定外墙传热系数,计算外保温层厚度,以免随着国家既有建筑节能改造持续推进出现不合理的决策。在外墙改造工程中,特别是对于高层建筑或高档外装饰建筑的外围护结构门窗、屋面、外墙等的改造,其施工难度、工程量、经济投入以及对周边干扰都非常大。
     (2)适用性外保温技术的合理选择
     目前,市场上推广应用的外保温技术系统已有多种,对于既有建筑特别是公共建筑外保温改造,并非任何一种外保温技术都适用。一要注意所选择外保温技术对建筑物所在气候区域气候特点的对应性,严寒地区、沿海多风多雨高湿度地区、温差大而干燥地区等对外保温技术各有不同的特点要求。二要注意外保温技术是否能满足本建筑物的外装饰要求,有些外保温技术无法在高层粘贴面砖,有些则不能满足防潮防渗要求。三要注意外保温技术是否能确保本建筑物长久安全,特别是轻质砌块类建筑物墙体本身多年之后已出现碳化、粉化,存在无法埋入锚栓的问题。有些建筑原外饰面难以去除,直接施工粘接EPS板类无法确保粘接强度等。四要注意外保温材料导热系数较大(例如EPS板为0.041),在严寒地区200毫米厚以下的砼剪力墙保温层厚度将达到130毫米以上,可能无法处理门窗口等节点,致使外墙保温改造不能形成符合设计要求。五是更要注意外保温技术未形成完整的技术系统,根本无法正常使用或不能形成符合设计要求的外保温工程。
     (3)外保温改造施工方案和施工组织给业主带来的影响
     既有工程外保温改造施工是一个完整的分包项目。施工前期的施工方案准备和施工组织不当,将会带来工程质量、安全事故、环境干扰、防火安全、正常营业受到干扰或投诉、市容市貌罚款、施工工期难以保证、相关部位损坏等诸多问题,给业主带来不良影响或某些损失。因此项目承包单位能否提供完整、可供操作的外保温施工方案,包括施工资质、安全资质、专业施工及管理能力,真正做到从业技术、人员、管理、设备、资质、专业能力综合形成承包能力至关重要,片面认可某一方面或用不具备综合能力的“关系”,极易产生意料之外的麻烦。因为既有建筑外保温改造在一定程度上比新建工程还具有复杂性。
     (4)外保温改造工程施工带来的环境问题
     外保温改造往往都是在建筑物正常使用中进行,因此外保温施工会因噪声、粉尘、垃圾或大量湿作业造成对正常工作、生活的干扰,也有可能在拆除过程中造成相关部位例如门窗等的不必要损坏,而这些往往都是外保温技术自身特点所决定的。例如粘接EPS板或XPS板,必须去除原外饰面,否则无法粘接牢靠。另外,在建筑物正常使用中进行外保温改造施工,往往会由于技术选择不当,误选易发生火灾的保温材料或其他产品,在施工中发生火灾,对建筑物或室内人员造成伤害,而产生一系列难以理顺的麻烦。
     (5)外保温工程改造后验收可能带来的不利影响
    在此方面,欧洲一些国家做出了表率,欧洲国家一旦出现能效测评不达标现象会发生星级资格限定、一定的经济处罚、不能悬挂能效标识而影响正常运营等一系列意外损失。因此外保温改造工程应从设计方案、施工、验收全过程都严格按国家相关标准进行,不能带有随意性和盲目性。目前,我国已制订出了强制推行建筑节能工程的能效测评和能效标识制度,即将开始实施。
     (6)外保温技术选择时易发生的重大失误可能带来严重后果
     外保温技术是近几年来刚刚被建设行业知晓的一项新专业技术,而既有公共建筑业主单位对此尚很生疏、知之不多,因此在进行外保温改造选择技术时最易听熟人介绍,或仿效已改造单位的做法或只按价格定取舍,轻易做出对外保温技术的选择决定。若不经过专业人员或技术提供单位完整的论证而盲目选用,或者随意在一家购买保温材料,去另一家买配套材料,之后由施工人员在现场进行技术组合,往往会带来工程开裂、脱落、验收不达标等问题,甚至发生工程重新施工的严重问题。类似的事故已多次发生,应该引起警惕。
四、选择外保温技术应遵循的原则及必备的技术依据
     (1)用正确的外保温技术理念评价、选择外保温技术系统,而不能简单地只选择外保温材料。一项完善的外保温技术应由一个单位以系统工程去研发形成,并由一个单位配套提供外保温技术全部产品和施工方案以及现场二次设计,另外还包括全过程技术服务,也只有这样才能确保工程的正确施工和质量水平。因此,选择外保温技术只能选择完整的技术系统,不能只评价保温材料。
      (2)完善的外保温技术必须能有效地克服外保温工程破坏因素影响,确保外保温工程使用寿命。外保温工程是工程技术,必须用工程质量的保证条件对应分析技术成熟性。因此必须全面了解破坏外保温工程质量影响其使用寿命的破坏因素有哪些、破坏的机理是什么,从而正确评价外保温技术的成熟性。其中,外保温工程最应关注的常见破坏因素和偶发破坏因素有:外保温工程由于每时每刻都要承受风、雨、雪、冻胀、热、外表保护层重力剪切荷载等变化影响,尤其北方采暖地区,春秋两季每天巨大的昼夜温差,白天冰变水、夜间水变冰无限次数循环,墙体裂纹后内部积水形成巨大的冻胀破坏力会给外保温工程严重破坏。沿海多风多雨地区,随着建筑物高度的增长,巨大的风荷载迅速增加,当外保温工程表面产生裂纹时,风力形成的巨大负风压对粘接EPS(XPS)板类有空腔外保温工程将是致命性的破坏必须从技术上给以足够的重视,系统性地评价外保温技术完善完整性:外保温技术必须有效克服常见破坏因素和偶发破坏因素的影响,只有在自身形成完善完整的技术系统条件下才能满足工程寿命耐久要求。外保温技术只有经过对产品性能、应用技术、施工技术、工程技术系统研发、试验、应用后,才能形成完善的技术体系。
     (3)完整的外保温技术系统应具有全项系统的检测依据
     外保温技术只有通过一系列检测,验证其是否符合相关技术标准,才能对其技术完整性做出初步判断。按国家目前相关技术标准要求,应具有以下3种检测报告。
     保温及所有配套产品性能检测报告。这些报告一是由具有相关检测资质单位出具;二是各种产品检测应是完整指标体系的检测,而不是某一项或某几项指标的检测;三是检测结论应该是肯定全部合格。
     技术系统性能检测报告。一是要包括抗风压、抗渗、抗冲击、抗冻融等全项整体性能指标;二是要全部按相关标准检测合格;三是报告单位应具有相关检验资质。
     技术系统耐候性能检测报告。一是要完成温湿循环80次、冷热循环不少于5次;二是要通过检测后符合相关标准要求合格;三是要由具检测资质的检测单位完成检测。四是检测报告要在两年有效期内。
      以上检测报告一是要满足以上所述条件;二是要在有效期内;三是要全部都形成一个技术系统的全项检测不可有缺失。尤其是要关注耐候性能检测报告,因为这是预测技术系统使用寿命的重要依据。
     (4)拟选择的技术系统应有真实可供考察的工程实例
     外保温市场目前很混乱,鱼龙混杂者往往以种种手段蒙骗客户,考察其技术应用工程,验证其技术成熟性往往成为一个重要检验环节。
     (5)对拟选择技术的评价论证会
     由企业单位内部或外部聘请相关技术人员或当地专家组织专项外保温技术评价论证会,往往是正确选择外保温技术的必要过程。特别是大型或重要工程或有缺陷工程尤显必要。
     (6)对技术提供企业的考证是不宜省略的过程
     通过网上或建设主管部门对拟提供技术的企业资质和从事外保温行业业绩的考察,可以有效避开低劣技术。只有那些真正具有研发能力同时从业历史较长的,特别在多种气候区域推广技术系统的企业,提供外保温技术才具有较强的可信度。     
五、外保温技术对既有公共建筑改造适应性对比(详表见下方)
     综上所述,从外保温工程长期安全可靠性、表观质量长期稳定性、热工性能满足国家节能标准要求三大方面综合评价,应优选聚氨酯外保温技术,对于贴面砖工程及沿海多风多雨地区和寒冷地区各种饰面外保温尤为重要。 六、适用技术选择程序
     改造立项确立后,选择适用外保温技术成为最重要工作。而选择决策一般处于两种状况。一是本单位比较了解外保温技术的发展情况;二是本单位对外保温技术了解很少。前者易于作出正确的选择,后者难以作出正确选择。综合建筑物的不同情况,以及外保温行业目前的应用状态、改造工程的层高、投资额、外饰面要求等多种因素条件,对外保温技术选择应慎重决策,以免产生投资改造后无法达到预期目标或返工重来等严重后果。笔者认为应先确定节能标准和外墙饰面种类标准后再进行下步工作,将会减少很多不必要过程。另外,论证会必须对拟选外保温技术系统的完整性和成熟性,依据技术文件和检测报告进行全方位的论证,特别是该技术对本项目建筑物具体状态的适用程度做出准确判断尤为重要。其次才是性价比合理性分析,若不对技术使用程度做出正确判断而一味追求低造价,往往易产生技术性失误,后果不仅不会节省投资,反而易造成更大的经济投入或工程质量缺陷。
 七、外保温改造施工应注意的技术问题
     (1)既有建筑外保温改造工程施工,不能等同于新建工程可以直接进行外保温施工。首先要对建筑物外墙、屋面、门窗实际状态进行认真实测实量,特别要对年久失修的建筑物外墙粉化、碳化深度、外饰面牢固性(例如面砖或抹面砂浆是否空鼓、开裂、脱落等)、女儿墙部位外移程度等进行全面检查,必要时需作现场检测,并拟订整改技术方案,然后再进行外保温施工。
     (2)施工中必须按已确认外保温工程技术方案和施工方案。严格实施,不能随意改变设计方案中重要技术内容。例如保温材料材质、厚度、技术构造等,且施工时应按预订检验项目和检验程序严格把关,不能不对施工过程检验而只做最终验收检验。
     (3)施工队伍必须具有外保温专业施工资质。不能由一般土建队伍或装修队伍进行外保温改造工程施工。
     (4)施工中严格做好明火作业管理,保温材料在明火中易发生较大火灾事故。施工过程、材料保管、保温层在墙成型后但未完成保护层施工前,都要有严格的防火措施。
     (5)避免采用拆除原外饰面后方能进行外保温施工的技术。特别是高层建筑,大量的建筑垃圾严重扰民,对周边环境的污染,对相邻部位的损害等,将引发一系列麻烦。而采用可以直接在外墙表面施工的外保温技术,则全面避免以上烦扰和额外投资。
八、既有公共建筑外保温改造工程的验收
     既有公共建筑外保温工程作为专项工程,应有严格的验收过程,应形成工程档案,以便在建筑使用过程中对建筑的管理和维护。
    (1)按改造设计方案和施工方案规定的应验收项目分别做好施工过程分项验收和完工后总体验收。施工过程中分项验收主要针对隐蔽项目(例如保温层、厚度、保温层厚度、锚栓连结强度、龙骨安装等)专项抽检,并形成验收记录文件存档。依据相关验收标准对主要配套产品抽验并形成专项检测报告存档。改造工程完工后,依据相关验收标准对建筑外墙进行总体验收并形成有效文件存档。
     (2)保温改造后墙体热工性能检验。外围护结构热工缺陷检测可以采用红外热像仪,在供热或空调系统正常运行后进行,可以快速测评缺陷部位和程度。外墙平均传热系数检测,采用热统计法或其他有效测试法,在施工后30~60天左右,外墙保温工程基本处于常态,供热或空调系统正常运行后进行,持续时间不少于96小时,测试后对数据进行综合计算,验收时应重点检测窗口部位热桥状态。
     (3)外保温工程以面砖饰面时,应在完工后或施工中对完工部位达到养护标准时间后进行粘结强度拉拔试验并形成文件存档。
     (4)工程验收档案中应将下列检验报告齐备编档。保温材料及各种配套产品有效期内检测报告,技术系统抗风压、抗渗、抗冲击、耐火反应、耐冻融及耐候老化检测报告。其他相关规定应有的检测报告。
九、.既有公共建筑合理节能改造的几点建议
     一是不论进行哪项改造,立项时都应先对相关联改造做总体策划,并拟订合理的改造顺序,然后再对先行改造项目进行具体实施;二是门窗若属应改造项目,应和外墙改造同步进行或先于外墙改造实施;三是建筑节能改造立项后,应充分了解国家建筑节能设计标准,严守设计标准、能效测评和标识、建筑节能管理条例等一系列相关标准,并依此对节能改造技术方案进行设计、论证;四是建筑节能改造项目往往无法事前由设计单位做出详尽设计而后实施。(全文完)作者系中国建筑学会建材分会保温材料及应用技术专业委员会副主任、哈尔滨天硕建材工业有限公司总经理。康玉范
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