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2018
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03
保溫行業(yè)知識｜呼吸式建筑圍護結(jié)構(gòu)讓保溫層經(jīng)久耐用
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建筑圍護結(jié)構(gòu)（墻體、屋面、底板等）的保溫設(shè)計是節(jié)能減排與可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，2013年北京率先提出執(zhí)行建筑節(jié)能75%的要求，建筑保溫隔熱成為日益關(guān)注的社會熱點。
然而，實際使用過程中雨水難免會通過圍護結(jié)構(gòu)表面裂縫（內(nèi)部變形、密封膠脫落等）進入圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部，同時，建筑圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)外濕氣也會侵入保溫層內(nèi)。一旦保溫層受潮，其保溫性及耐久性都將急劇下降，無法達到設(shè)計的保溫效能和使用年限。
目前使用廣泛的巖棉類等棉類材料受潮問題尤為突出，對于EPS及XPS，受潮問題也不容忽視。研究表明，含水率為5%時，EPS板、空心微珠保溫板和玻璃纖維棉板的導熱系數(shù)分別提高了60.3%、66.7%和 84.6%，有效熱阻大大降低。建筑圍護結(jié)構(gòu)的受潮不但降低保溫性能，引起保溫結(jié)構(gòu)潮解粉化，而且容易產(chǎn)生霉菌，在凍融及干濕循環(huán)下引發(fā)鋼筋銹蝕，甚至影響建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命及使用者的健康。
受潮影響建筑保溫性能
我國GB50176-2016《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》對建筑圍護結(jié)構(gòu)中保溫材料的含濕率進行了明確要求（表1所示），要求保溫材料的含濕量限制在一定范圍，當重量濕度增量大于允許值時，保溫材料將無法發(fā)揮出應(yīng)有的保溫效果。
北京交通大學研究者以哈爾濱、北京、上海、廣州分別作為嚴寒地區(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，對不同保溫形式墻體達到濕穩(wěn)定時的含濕率進行過研究（表2所示）。
通過對建筑圍護結(jié)構(gòu)中濕分傳遞及積累的規(guī)律，特別是不同初始含濕率對濕穩(wěn)定的影響，確定不同初始含濕率墻體達到濕穩(wěn)定的時間以及最終的平衡含濕率。結(jié)果顯示：鋼筋混凝土EPS復合保溫墻濕熱穩(wěn)定狀態(tài)下的含濕率達到20%，上海廣州等地區(qū)更是接近28%。
根據(jù)上述分析，建筑圍護結(jié)構(gòu)中的濕氣若不及時散出，就會在結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生冷凝引起受潮，破壞其熱工性能。
我國標準對建筑圍護系統(tǒng)防潮做出了一系列相關(guān)規(guī)定，如GB50345-2012《屋面工程技術(shù)規(guī)范》4.4.4條規(guī)定，當嚴寒及寒冷地區(qū)屋面結(jié)構(gòu)冷凝界面內(nèi)側(cè)實際具有的蒸汽滲透阻小于所需值，或其他地區(qū)室內(nèi)濕氣有可能透過屋面結(jié)構(gòu)層進入保溫層時，應(yīng)設(shè)置隔氣層。隔氣層應(yīng)設(shè)置在結(jié)構(gòu)層上、保溫層下。
GB50693-2011《坡屋面工程技術(shù)規(guī)范》9.2.10條補充規(guī)定，當室內(nèi)濕度較大或采用纖維狀保溫材料時，保溫隔熱層下面應(yīng)設(shè)置隔氣層，保溫隔熱層上面還應(yīng)設(shè)置防水透氣墊層。
《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)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明確的要求，金屬屋面包括直立鎖縫屋面及雙層鋼板屋面，其防潮構(gòu)造如下圖1及圖2所示。
呼吸式建筑圍護結(jié)構(gòu)
減少濕氣侵入 排出結(jié)構(gòu)內(nèi)濕氣
針對建筑圍護結(jié)構(gòu)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(tǒng)，一方面盡可能減少濕氣的侵入，另一方面允許保溫結(jié)構(gòu)中的濕氣向外界排出，達到自然干燥的目的。
呼吸式屋面系統(tǒng)防潮示意圖如圖3所示，在保溫層靠近室內(nèi)一側(cè)設(shè)置防水隔氣膜，室外一側(cè)設(shè)置防水透氣膜。在這種結(jié)構(gòu)體系中，防水隔氣膜可以阻止室內(nèi)側(cè)潮氣向保溫層的侵入。另一側(cè)的透氣膜一方面可以作為第二道防水，阻止雨水的侵入；另一方面，它可以使得保溫層中積聚的濕氣及時排出，從而使保溫層達到自然干燥和經(jīng)久耐用，讓建筑節(jié)能更有效、更持久。
防水透氣膜在美國、歐洲已經(jīng)有超過30年的應(yīng)用歷史，日本70%以上的住宅采用防水透氣膜，主要用來加強建筑的氣密性、水密性，同時可以排出圍護結(jié)構(gòu)中的濕氣，其產(chǎn)品以杜邦特衛(wèi)強系列防水透氣膜為代表。
我國透氣膜應(yīng)用較晚，但發(fā)展迅速，在北京國家會議中心、萬國城、上海迪士尼等大型項目均已使用，北京市2008奧運指揮部發(fā)布的《奧運工程金屬板屋面防水工程質(zhì)量控制指導意見》中特別提到了防水透氣膜的使用。
由于防水透氣膜兼具防水及透氣功能，生產(chǎn)工藝較為復雜。目前生產(chǎn)工藝主要有以下2種：
第一，閃蒸法，也叫瞬時溶劑揮發(fā)成網(wǎng)法，將高聚物溶解在溶劑中制成紡絲液，然后以極高的壓力和速度從噴絲孔中噴出。閃蒸法生產(chǎn)的防水透氣膜具有優(yōu)良的防水透氣性，同時，片材尺寸穩(wěn)定性高，適用溫度范圍廣（-40~100℃），具有絕佳的強度和韌性，抗拉、抗撕裂、耐久性能優(yōu)異。
第二，熱塑性吹膜擠出復合工藝，由高分子材料+聚烯烴微孔膜+高分子材料通過熱復合而成。其透氣功能主要取決于內(nèi)部的聚烯烴微孔膜，而液態(tài)水因其表面張力的作用無法通過，從而使透氣膜有了防水的功能。拉伸過程中微孔膜容易發(fā)生破壞而失去防水性，另外，其耐久性能受到包覆的高分子材料性能限制。
建筑圍護結(jié)構(gòu)中濕氣會引起冷凝風險，需要將濕氣及時排出以保持保溫層自然干燥，因此，建筑圍護結(jié)構(gòu)需要具有透“氣”性。而“氣”則是指氣密性或防風性能，氣密性不佳將會導致熱量的急劇散失，導致室內(nèi)熱量直接向室外泄露和耗散，造成建筑能耗的增加。因此，防水“透氣”主要是體現(xiàn)在透水蒸氣。
隨著建筑節(jié)能要求的日益提高，建筑圍護結(jié)構(gòu)的防潮成為重中之重。建筑圍護結(jié)構(gòu)的受潮不但降低保溫性能，引起保溫結(jié)構(gòu)潮解粉化，而且容易產(chǎn)生霉菌，在凍融及干濕循環(huán)下引發(fā)鋼筋銹蝕，甚至影響建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命及使用者的健康。
針對建筑圍護結(jié)構(gòu)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(tǒng)，一方面盡可能減少濕氣的侵入，另一方面允許保溫結(jié)構(gòu)中的濕氣向外界排出，使保溫結(jié)構(gòu)達到自然干燥。呼吸式建筑圍護系統(tǒng)可以讓建筑節(jié)能更有效、更持久，同時大大節(jié)約后期使用和維修費用，具有顯著的社會和經(jīng)濟效益。
外墻保溫小知識
外墻保溫材料大部分為復雜的毛細多孔體，孔隙中可能充滿著空氣、濕空氣、液態(tài)水,其保溫性能主要取決于材料的成分、結(jié)構(gòu)特點及熱濕狀況，而判斷材料是否保溫，一個最重要的指標就是導熱系數(shù)，影響導熱系數(shù)的主要因素有材料的密實性，內(nèi)部孔隙大小、數(shù)量、形狀，材料的濕度，材料的骨架部分的化學性質(zhì)和工作溫度等，其中密度和濕度對保溫材料性能的影響較大。
密度對導熱系數(shù)的影響：密度即單位體積材料的質(zhì)量，材料骨架成分的導熱系數(shù)相差并不很多，非晶狀構(gòu)造無機材料為0.7~3.5kg/m3；鉆狀構(gòu)造無機材料為4.6~14 kg/m3；有機材料為0.29~0.41kg/m3；塑料為0.16~0.35kg/m3。但不同材料的導熱系數(shù)卻相差很大，這是由于材料中孔隙的數(shù)和性質(zhì)狀態(tài)不同，骨架和孔隙部分所起作用的大小不同造成的，孔隙越多，則孔隙傳熱的影響比率越大，骨架部分的影響就相應(yīng)減小，材料整體的導熱系數(shù)越小。
濕度對導熱系數(shù)的影響：保溫材料所處的環(huán)境中，濕度對材料內(nèi)游離水分的影響很大，材料含水量的多少以重量濕度和體積濕度來表示。保溫材料的濕度狀況對導熱系數(shù)影響很大，因此，防護結(jié)構(gòu)的防潮構(gòu)造非常重要，必須保證保溫材料不嚴重受潮，并能及時向外排出潮氣。
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