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2018

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保溫行業知識｜呼吸式建築圍護結構讓保溫層經久耐用(yòng)

作(zuò)者：

建築圍護結構（牆體(tǐ)、屋面、底闆等）的保溫設計是節能(néng)減排與可(kě)持續發展的重要途徑，2013年北京率先提出執行建築節能(néng)75%的要求，建築保溫隔熱成為(wèi)日益關注的社會熱點。
 
 
然而，實際使用(yòng)過程中(zhōng)雨水難免會通過圍護結構表面裂縫（内部變形、密封膠脫落等）進入圍護結構内部，同時，建築圍護結構内外濕氣也會侵入保溫層内。一旦保溫層受潮，其保溫性及耐久性都将急劇下降，無法達到設計的保溫效能(néng)和使用(yòng)年限。
 
 
目前使用(yòng)廣泛的岩棉類等棉類材料受潮問題尤為(wèi)突出，對于EPS及XPS，受潮問題也不容忽視。研究表明，含水率為(wèi)5%時，EPS闆、空心微珠保溫闆和玻璃纖維棉闆的導熱系數分(fēn)别提高了60.3%、66.7%和 84.6%，有(yǒu)效熱阻大大降低。建築圍護結構的受潮不但降低保溫性能(néng)，引起保溫結構潮解粉化，而且容易産(chǎn)生黴菌，在凍融及幹濕循環下引發鋼筋鏽蝕，甚至影響建築結構的使用(yòng)壽命及使用(yòng)者的健康。
 
 
受潮影響建築保溫性能(néng)
 
 
我國(guó)GB50176-2016《民(mín)用(yòng)建築熱工(gōng)設計規範》對建築圍護結構中(zhōng)保溫材料的含濕率進行了明确要求（表1所示），要求保溫材料的含濕量限制在一定範圍，當重量濕度增量大于允許值時，保溫材料将無法發揮出應有(yǒu)的保溫效果。
 
 
北京交通大學(xué)研究者以哈爾濱、北京、上海、廣州分(fēn)别作(zuò)為(wèi)嚴寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)的代表性城市，建立熱濕傳遞模型，對不同保溫形式牆體(tǐ)達到濕穩定時的含濕率進行過研究（表2所示）。
 
 
通過對建築圍護結構中(zhōng)濕分(fēn)傳遞及積累的規律，特别是不同初始含濕率對濕穩定的影響，确定不同初始含濕率牆體(tǐ)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複合保溫牆濕熱穩定狀态下的含濕率達到20%，上海廣州等地區(qū)更是接近28%。
 
 
根據上述分(fēn)析，建築圍護結構中(zhōng)的濕氣若不及時散出，就會在結構内部發生冷凝引起受潮，破壞其熱工(gōng)性能(néng)。
 
 
我國(guó)标準對建築圍護系統防潮做出了一系列相關規定，如GB50345-2012《屋面工(gōng)程技(jì )術規範》4.4.4條規定，當嚴寒及寒冷地區(qū)屋面結構冷凝界面内側實際具(jù)有(yǒu)的蒸汽滲透阻小(xiǎo)于所需值，或其他(tā)地區(qū)室内濕氣有(yǒu)可(kě)能(néng)透過屋面結構層進入保溫層時，應設置隔氣層。隔氣層應設置在結構層上、保溫層下。
 
 
GB50693-2011《坡屋面工(gōng)程技(jì )術規範》9.2.10條補充規定，當室内濕度較大或采用(yòng)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。
 
 
《壓型鋼闆、夾芯闆屋面及牆體(tǐ)建築構造》01J925-1、06J925-2及08J925-3對防水隔氣層和防水透氣層提出了更為(wèi)明确的要求，金屬屋面包括直立鎖縫屋面及雙層鋼闆屋面，其防潮構造如下圖1及圖2所示。
 
 
呼吸式建築圍護結構
 
減少濕氣侵入 排出結構内濕氣
 
 
針對建築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(kě)能(néng)減少濕氣的侵入，另一方面允許保溫結構中(zhōng)的濕氣向外界排出，達到自然幹燥的目的。
 
 
呼吸式屋面系統防潮示意圖如圖3所示，在保溫層靠近室内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(tǐ)系中(zhōng)，防水隔氣膜可(kě)以阻止室内側潮氣向保溫層的侵入。另一側的透氣膜一方面可(kě)以作(zuò)為(wèi)第二道防水，阻止雨水的侵入；另一方面，它可(kě)以使得保溫層中(zhōng)積聚的濕氣及時排出，從而使保溫層達到自然幹燥和經久耐用(yòng)，讓建築節能(néng)更有(yǒu)效、更持久。
 
 
防水透氣膜在美國(guó)、歐洲已經有(yǒu)超過30年的應用(yòng)曆史，日本70%以上的住宅采用(yòng)防水透氣膜，主要用(yòng)來加強建築的氣密性、水密性，同時可(kě)以排出圍護結構中(zhōng)的濕氣，其産(chǎn)品以杜邦特衛強系列防水透氣膜為(wèi)代表。
 
 
我國(guó)透氣膜應用(yòng)較晚，但發展迅速，在北京國(guó)家會議中(zhōng)心、萬國(guó)城、上海迪士尼等大型項目均已使用(yòng)，北京市2008奧運指揮部發布的《奧運工(gōng)程金屬闆屋面防水工(gōng)程質(zhì)量控制指導意見》中(zhōng)特别提到了防水透氣膜的使用(yòng)。
 
 
由于防水透氣膜兼具(jù)防水及透氣功能(néng)，生産(chǎn)工(gōng)藝較為(wèi)複雜。目前生産(chǎn)工(gōng)藝主要有(yǒu)以下2種：
 
 
第一，閃蒸法，也叫瞬時溶劑揮發成網法，将高聚物(wù)溶解在溶劑中(zhōng)制成紡絲液，然後以極高的壓力和速度從噴絲孔中(zhōng)噴出。閃蒸法生産(chǎn)的防水透氣膜具(jù)有(yǒu)優良的防水透氣性，同時，片材尺寸穩定性高，适用(yòng)溫度範圍廣（-40~100℃），具(jù)有(yǒu)絕佳的強度和韌性，抗拉、抗撕裂、耐久性能(néng)優異。
 
 
第二，熱塑性吹膜擠出複合工(gōng)藝，由高分(fēn)子材料+聚烯烴微孔膜+高分(fēn)子材料通過熱複合而成。其透氣功能(néng)主要取決于内部的聚烯烴微孔膜，而液态水因其表面張力的作(zuò)用(yòng)無法通過，從而使透氣膜有(yǒu)了防水的功能(néng)。拉伸過程中(zhōng)微孔膜容易發生破壞而失去防水性，另外，其耐久性能(néng)受到包覆的高分(fēn)子材料性能(néng)限制。
 
 
建築圍護結構中(zhōng)濕氣會引起冷凝風險，需要将濕氣及時排出以保持保溫層自然幹燥，因此，建築圍護結構需要具(jù)有(yǒu)透“氣”性。而“氣”則是指氣密性或防風性能(néng)，氣密性不佳将會導緻熱量的急劇散失，導緻室内熱量直接向室外洩露和耗散，造成建築能(néng)耗的增加。因此，防水“透氣”主要是體(tǐ)現在透水蒸氣。
 
 
随着建築節能(néng)要求的日益提高，建築圍護結構的防潮成為(wèi)重中(zhōng)之重。建築圍護結構的受潮不但降低保溫性能(néng)，引起保溫結構潮解粉化，而且容易産(chǎn)生黴菌，在凍融及幹濕循環下引發鋼筋鏽蝕，甚至影響建築結構的使用(yòng)壽命及使用(yòng)者的健康。
 
 
針對建築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(kě)能(néng)減少濕氣的侵入，另一方面允許保溫結構中(zhōng)的濕氣向外界排出，使保溫結構達到自然幹燥。呼吸式建築圍護系統可(kě)以讓建築節能(néng)更有(yǒu)效、更持久，同時大大節約後期使用(yòng)和維修費用(yòng)，具(jù)有(yǒu)顯著的社會和經濟效益。
 
 
外牆保溫小(xiǎo)知識
 
 
外牆保溫材料大部分(fēn)為(wèi)複雜的毛細多(duō)孔體(tǐ)，孔隙中(zhōng)可(kě)能(néng)充滿着空氣、濕空氣、液态水,其保溫性能(néng)主要取決于材料的成分(fēn)、結構特點及熱濕狀況，而判斷材料是否保溫，一個最重要的指标就是導熱系數，影響導熱系數的主要因素有(yǒu)材料的密實性，内部孔隙大小(xiǎo)、數量、形狀，材料的濕度，材料的骨架部分(fēn)的化學(xué)性質(zhì)和工(gōng)作(zuò)溫度等，其中(zhōng)密度和濕度對保溫材料性能(néng)的影響較大。
 
 
密度對導熱系數的影響：密度即單位體(tǐ)積材料的質(zhì)量，材料骨架成分(fēn)的導熱系數相差并不很(hěn)多(duō)，非晶狀構造無機材料為(wèi)0.7~3.5kg/m3；鑽狀構造無機材料為(wèi)4.6~14 kg/m3；有(yǒu)機材料為(wèi)0.29~0.41kg/m3；塑料為(wèi)0.16~0.35kg/m3。但不同材料的導熱系數卻相差很(hěn)大，這是由于材料中(zhōng)孔隙的數和性質(zhì)狀态不同，骨架和孔隙部分(fēn)所起作(zuò)用(yòng)的大小(xiǎo)不同造成的，孔隙越多(duō)，則孔隙傳熱的影響比率越大，骨架部分(fēn)的影響就相應減小(xiǎo)，材料整體(tǐ)的導熱系數越小(xiǎo)。
 
 
濕度對導熱系數的影響：保溫材料所處的環境中(zhōng)，濕度對材料内遊離水分(fēn)的影響很(hěn)大，材料含水量的多(duō)少以重量濕度和體(tǐ)積濕度來表示。保溫材料的濕度狀況對導熱系數影響很(hěn)大，因此，防護結構的防潮構造非常重要，必須保證保溫材料不嚴重受潮，并能(néng)及時向外排出潮氣。

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