【硕士】EPS薄抹灰外墙外保温系统的应用研究

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内容简介

　　【学位年度】2007　　【摘要】　　 随着建筑节能和环境保护要求的不断提高，世界各国对建筑节能技术给予了充分的重视。40多年来，各国在建筑设计和施工、新型建筑保温材料的开发和应用、建筑节能法规的制定和实施、建筑节能产品的认证和管理等方面做了很多的工作，不但节省了大量的能源，取得了可观的经济效益，同时改善了环境，降低了对大气臭氧层的破坏。 建筑围护结构的保温是建筑节能的一个重要方面，并且其地位也日益得到加强。在建筑围护结构的保温中，又以外墙外保温的发展最为迅速。外墙外保温技术具有能显著降低K值、消除热桥、防止内墙结露、保持室内气候平稳、保护建筑物外墙，延长建筑物使用寿命，以及为建筑物(尤其是老建筑物改造项目)提供美观的外立面效果等特点，已逐步成为外墙保温的主流技术。在国外，特别是在欧洲、美国等地区外墙外保温在建筑业中得到了非常广泛的应用。从90年代初，在政府的大力提倡下，外墙外保温技术也开始在我国得到了开发和应用，市场前景非常广阔。 目前，在欧洲国家广泛应用的外墙外保温系统主要有三种。其一为膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统；二是岩棉纤维平行于墙面的外墙外保温系统；三是岩棉纤维垂直于墙面的外墙外保温系统，而美国以第一种为主，都主要以涂料饰面为主，瓷砖饰面的工程相对很少。外墙外保温系统在欧洲的应用，最初是为了弥补墙体裂缝。通过实际应用后发现，当把这种泡沫塑料板粘贴到建筑墙面以后，的确能够有效地遮蔽墙体出现的裂缝等问题，同时又发现，这种复合的墙体材料具有良好的温隔热性能，节约了能耗。同时，重质的墙体外侧复合轻质的保温系统又是最合理的墙体结构组合方式。外保温不但解决了保温问题，又减薄了对力学要求来说过于富足的墙体厚度，减少了土建成本；而这种复合的墙体结构在满足力学要求的同时还在隔音、防火防潮、热舒适性等各方面都具有最佳性能。 欧美在近40余年的应用历史中，对外墙外保温系统进行了大量的基础研究，如EPS板薄抹灰外墙外保温系统的耐久性的问题、安全性的问题；在寒冷地区中的露点问题；不同类型的系统在不同冲击荷载下的反应；试验室的测试结果与实际工程中性能的相关性等。在大量的实验研究的基础上，目前，欧洲和美国对外墙外保温已有严格的立法工作，其中包括要求对外墙外保温系统的强制认证标准，以及对于系统中相关组成材料的际准等。由于欧美国家有着相应健全的标准、严格的立法，对于外墙外保温系统的耐久性，一般都可以保证有25年的使用年限。事实上，这种系统在上述地区的实际应用历史已大大超过25年。2000年欧洲技术许可审批组织EOTA发布了名称为《带抹灰层的墙体外保温复合体系技术许可》 (ETAG 004)的标准。这个标准是欧洲外墙外保温体系几十年来成功实践的技术总结和规范。中国由于外墙外保温系统起步比较晚，在外墙外保温体系基础理论研究方面和实践应用方面的总结相对比较少，整个行业目前产品林立、质量良莠不齐，给整个行业的发展带来了很大的隐患。 本文通过对目前中国市场使用最多的EPS外墙外保温系统进行热学方面的试验，结合大连当地的使用环境，从而对EPS外墙外保温系统进行比较系统的分析，为EPS板外墙外保温系统在大连的长期应用提供理论依据。 在试验研究部分，本文分析了和EPS板外墙外保温体系相关的几个主要因素---如：太阳辐射、气温、风速对EIFS传热的影响，阐述了现场对比实验的设计和测试原理，并在对比实验设计中对上述影响因素进行了充分表征。对比实验收集了一年中大连地区的气象数据，分析了不同朝向上EIFS墙体和对比墙体在冬夏典型气候条件下一天内的截面温度分布，探讨了大连地区夏季墙体一天内的传热规律。对EIFS墙体在冬季水蒸气冷凝问题进行了验算，区分了大连地区的过渡季节。对比实验证明了在冬夏季节，EIFS房间空气温度比对比房间空气温度稳定得多，各个朝向上EIFS墙体内表面温度与室内空气温度均基本相当。保温板覆盖下的墙体结构层各截面温度基本相当，没有明显的温度梯度。在冬季，EIFS墙体的保温层与结构层之间没有出现结露迹象。 在数值模拟部分，本文推导了空调条件下墙体的传热方程和热质耦合有限元方程，利用数值模拟的方法论证了保温板厚度对隔热、保温性能的影响，比较了内、外保温墙体在隔热、保温性能上的区别。数值模拟证明了相同的保温材料和结构层排列顺序不同时，其热工性能将发生改变，对室内环境的影响也将有所不同。在相同条件下外保温墙体的温度场分布比内保温墙体更加均匀，说明前者比后者更能营造舒适的室内环境，而且后者更加容易产生由于温度场不均匀导致的温度裂缝。数值模拟还进一步说明了在保温层厚度超过50mm后，保温材料后度增加将不再会引起墙体热阻的明显增加。 　　共71页

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