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关键词:挤密苯板;聚苯板;泡沫塑料;保温砂浆;建筑密封膏
随着国民经济的快速发展,人民的生活水平普遍提高,对于住房的消费需求也在快速增长,人们对住宅的舒适性也提出了更高的要求。与此同时,改善市容市貌和人居环境解决“城中村”和城市空气污染问题,提升城市品位已成为城市建设发展战略长远目标。黑河市重点市政建设项目的棚户区改造工程,自2006年启动以来,本着改善人民生活环境质量、减轻环境污染、缓解能源紧缺矛盾大力推广建筑节能小区建设。目前,在建筑中常使用的外墙保温主要有内保温、外保温、内外混合保温等方法,下面就节能保温外墙施工方法论述。
外保温就是在外墙的墙面使用苯板、保温砂浆等保温材料,从而使建筑达到保温节能作用的施工方法。适用于北方需冬季保温地区的采暖建筑,由于保温材料置于建筑物外墙的外侧,基本上可以消除在建筑物各个部位的“热桥”影响。从而充分发挥了轻质高效保温材料的效能,达到较高的节能效果。置于建筑物外侧的保温层,大大减少了自然界温度、湿度、紫外线等对主体结构的影响,创造了舒适的室内居住环境。
现施工的建筑中,保温材料的使用以挤密苯板与聚苯板相比,抗裂能力弱于聚苯板。现阶段棚户区改造工程外墙保温施工多采用聚苯板保温。
玻璃纤维网格布作为抗裂保护层,应用在外墙外保温中,一方面它能有效的增加保护层的拉伸强度。另一方面由于能有效分散应力,将原本可以产生的裂缝分散成许多较细裂缝。从而形成抗裂作用。由于保温层的外保护开裂砂浆为碱性。玻璃纤维网格布的长期耐碱性对抗裂缝就意义重大。
1 外墙体外保温施工要点
1.1 施工工艺
当基层墙体施工并验收合格后,就可进行保温层施工,其具体施工工艺为:清理、找平基层弹、挂控制线安装、找平底端托板檐材料工具准备配粘结胶浆粘贴翻包网格布粘贴苯板检查校平填塞板缝打磨找平安装装饰线条(用苯板制成)或分格缝钉锚固钉保温层验收。
1.2 施工要点
施工工艺看起来十分简单。倮实际上操作起来却十分复杂。按照逐层渐变,柔性释放应力的原则,达到保温、抗裂的目的,在要求材料的质量合格的前提下。对实际操作施工人员也要求具有一定技术水平和责任心。否则,将直接影响整个体系的质量。保温板内外表面必须满喷界面剂。其厚度必须符合设计要求。所有外墙外侧(包括阳台及栏板外侧、天井内)均设置单面钢丝网架聚苯板。保温板安装应在墙板钢筋绑扎验收合格后进行,安装保温板时在墙板钢筋外侧绑卡水泥垫块,垫块厚度为墙板钢筋保护层厚度,以确保钢筋与保温板间的保护层(每块板内不少于6个)。保温板就位后,将经过防锈处理的Φ6L型锚筋穿透板身(提前烫孔)与剪力墙钢筋绑扎牢固。锚筋外部弯钩要与聚苯板钢丝网片绑牢,弯钩朝向要一致,锚筋伸入墙内为100mm,弯钩长度为50mm,锚筋布置间距为500mm。保温板安装完毕,专业工长及质检员需对工序进行安装质量检查,自检合格后,请监理和甲方验收,验收合格后,方可安装外侧模板。
墙体浇注砼时应分层浇注,分层振捣,分层高度应控制在500mm以内,严禁泵管正对聚苯板下料,振捣棒不得接触聚苯板,以免板受损。外阳角及洞口四角待抹灰前按规定进行钢丝角网绑扎。
在每层层间留置水平抗裂分隔缝,层间保温板外钢丝网要断开,不得相连,在抹灰前在断开的间隙内用泡沫塑料填塞严密,外表用建筑密封膏嵌缝,要求缝隙平整、严密。
保温板面抹灰前需清除表面余浆、油渍、污物及灰尘等,界面剂如有缺损应补喷。保温板面层抹灰应分层进行,依据相关工程施工经验,找平层应首先采用外墙外保温砂浆找平,厚度20mm-30mm,然后抹抗裂砂浆,且热镀锌钢丝网加强层以微露抗裂砂浆面层为宜。保温砂浆一次抹灰厚度不能过厚,否则容易出现空鼓、坠落变形,必须得底层灰初凝以后,方可进行下一层抹灰,保温板面层保护层与保温层粘结强度经检验应符合要求。
1.3 保护层施工要求
保护层的做法一般为“一布二浆”。在有加强要求的部位为“两布三浆”。保护层施工时应先铺设翻包网格布和加强网格布。然后进行墙面标准网的施工。
2 外墙外保温工程主要问题
2.1 保温隔热性能
保温隔热效率取决于保温材料的保温隔热性能和保温层的厚度,如果达不到50%或65%,主要是保温材料上的问题。保温节能材料在施工过程中应采取防潮、防水等保护措施。
2.2 空鼓、脱落、粘结不良或不能长久稳固
主要是砂浆中的有机材料老化,砂浆性能不能正常发挥,或保温层的界面处理不当,施工未按规程去做等问题。冷热桥保温处:外挑构造柱及飘窗四周采用保温砂浆抹面处理。外保温工程施工期间,以及完工后24h内,基层及环境温度不低于5℃。
2.3 裂纹、裂缝
砂浆中原材料使用不当,配方不合理,保水调湿性能力弱,砂浆抗干缩性差的问题。现场配制的保温砂浆及抗裂砂浆应配比正确,随抹随用,施工时间不得超过4h,且抗裂砂浆压折纟应小于3。面砖勾缝应采用柔性防水专用砂浆勾缝,严禁用普通砂浆替代。夏季施工应避免阳光暴晒,在5级以上大风和雨天不得施工。饰面层涂料应采用弹性防水涂料且变形量应大于150%,柔性防水腻子层的变形量应为10%-13%。
3 保温系统的稳定性及使用寿命问题
建筑外墙保温层的稳定要有一个过程,其初期稳定性,至少需要一个自然的冷热气候循环(一年),冬天冷冻、夏天暴晒,风霜雨雪,这是保温层不断适应环境气候变化,经受环境气候无情的考验,经过一个自然的冷热气候自然地循环后,保温系统仍会有一些变化。保温系统的使用寿命主要取决于各种材料本身的材性和使用寿命周期和施工工艺。
节能棚改小区以发展新型节能建材为前提,必须以足够的保温隔热材料作基础。而节能材料的发展必须与外墙保温技术相结合,才能真正发押其作用。因此,在大力推广外墙保温技术的同时,加强新型节能材料的开发和利用是节能发展的关键。在适应建筑应用需要的前提下,将新型墙体材料的发展与提高建筑性能和改善建筑功能有机地结合起来,使具有更强的生命力,未来建筑节能技术及系统,将会遵循自然客观规律,更多地体现保温系统与建筑、人、健康、生态环境和谐发展,在保温材料方面,将会更多地使用性价比较好、更环保、更安全可靠的复合型保温材料,工艺技术上将更加严格,更注重实效。
参考文献
关键词:建筑节能;外墙保温技术;节能材料
中图分类号:C94 文献标识码:A文章编号:1672-3198(2008)06-0359-02
1 外墙保温技术
节能保温墙体施工技术主要分为外墙内保温和外墙外保温两大类。
1.1 内保温技术及其特点
外墙内保温施工是在外墙结构的内部加做保温层。内保温施工速度快,操作方便灵活,可以保证施工进度。内保温应用时间较长,技术成熟,施工技术及检验标准是比较完善的。在2001年外墙保温施工中约有90%以上的工程应用内保温技术。被大面积推广的内保温技术有:增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布的做法。但内保温会多占用使用面积,“热桥”问题不易解决,容易引起开裂,还会影响施工速度,影响居民的二次装修,且内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温在技术上的不合理性,决定了其必然要被外保温所替代。
1.2 外保温技术及其特点
外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。外保温与内保温相比,技术合理,有其明显的优越性,使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料,外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的结构工程,也适用于旧楼改造,适用于范围广,技术含量高;外保温包在主体结构的外侧,能够保护主体结构,延长建筑物的寿命;有效减少了建筑结构的热桥,增加建筑的有效空间;同时消除了冷凝,提高了居住的舒适度。
目前比较成熟的外墙保温技术主要有以下几种:
(1)外挂式外保温。外挂式的保温材料有岩(矿)棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫板(简称聚苯板,EPS、XPS)、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等。其中聚苯板因具有优良的物理性能和廉价的成本,已经在全世界范围内的外墙保温外挂技术中被广泛应用。该外挂技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件将保温材料贴、挂在外墙上,然后抹抗裂砂浆,压入玻璃纤维网格布形成保护层,最后加做装饰面。还有一种做法是用专用的固定件将不易吸水的各种保温板固定在外墙上,然后将铝板、天然石材、彩色玻璃等外挂在预先制作的龙骨上,直接形成装饰面。由贝聿铭先生设计的中国银行总行办公楼的外保温就是采用的这种设计。这种外挂式的外保温安装费时,施工难度大,且施工占用主导工期,待主体验收完后才可以进行施工。在进行高层施工时,施工人员的安全不易得到保障。
(2)聚苯板与墙体一次浇注成型。该技术是在混凝土框一剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内,在即将浇注的墙体外侧,然后浇注混凝土,混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体。该技术解决了外挂式外保温的主要问题,其优势是很明显的。由于外墙主体与保温层一次成型,工期大大缩短,且施工人员的安全性得到了保证。而且在冬季施工时,聚苯板起保温作用,可减少围护保温措施。但在浇注混凝土时要注意均匀、连续浇注,否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错茬,影响后序施工。其中内置的聚苯板可以是双面钢丝网的,也可以是单面钢丝网的。双面钢丝网聚苯板与混凝土的连接主要是依靠内侧钢丝网架与墙体外侧配筋相绑扎及混凝土与聚苯板的粘接力以及斜插钢筋,L型钢等与混凝土墙体的锚固力,结合性能比较好。与双钢丝网相比较,单面钢丝网技术因取消了内侧钢丝网和安装保温板前的板外侧抹灰,节省了工时和材料。其造价可降低10%左右。但此两种做法都采用了钢丝网架,造价较高,且钢材是热的良导体,直接传热,会降低墙体的保温效果。我们对于混凝土与无网架聚苯板一次成型复合墙体进行了试验研究。试验结果表明,在混凝土中水泥浆量合适的条件下,直接自用混凝土作为粘接剂来粘合聚苯板是完全可能的。当我们对聚苯板的背面进行处理之后,其与混凝土的粘接力进一步提高(其平均粘接强度可以达到0.07Mpa,而且破坏均发生在聚苯板内)。此技术取消了钢丝网架,其保温性能提高,而且板的成本再次降低。在经过对其长期耐久性论证之后,工程中可以推广使用。
(3)聚苯颗粒保温料浆外墙保温。
将废弃的聚苯乙烯塑料(简称EPS)加工破碎为0.5-4mm的颗粒,作为轻集料来配制保温砂浆。该技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护面层(或是面层防渗抗裂二合一砂浆层)。其中ZL胶粉聚苯颗粒保温材料及技术在1998年就被建设部列为国家级工法。这种工法是目前被广泛认可的外墙保温技术。该施工技术简便,可以减少劳动强度,提高工作效率;不受结构质量差异的影响,对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平,直接用保温料浆找补即可,避免了别的保温施工技术因找平抹灰过厚而脱落的现象。同时该技术解决了外墙保温工程中因使用条件恶劣造成界面易脱粘空鼓、面层易开裂等问题,从而实现外墙外保温技术的重要突破。与别的外保温相比较,在达到同样保温效果的情况下,其成本较低,可降低房屋建筑造价。例如与聚苯板外保温相比较,每平方米可降低25元左右。在天津云琅新居高层外墙保温工程中采用的就是此种技术。此外,节能保温墙体技术中还有墙体做成夹层,把珍珠岩、木屑、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料(也可以现场发泡)等填入夹层中,形成保温层。
2 外墙保温节能材料
节能材料属于保温绝热材料。绝热材料是指用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流。传递的材料或者材料复合体,既包括保温材料,也包括保冷材料。绝热材料的意义,一方面是为了满足建筑空间或热工设备的热环境,另一方面是为了节约能源。随着世界范围内能源的日趋紧张,绝热材料在节能方面的意义日显突出。仅就一般的居民采暖的空调而言,通过使用绝热围护材料,可在现在的基础上节能50%-80%。据日本的节能实践证明,每使用1吨绝热材料,可节约标准煤3吨/年,其节能效益是材料生产成本的10倍。因此,有些国家将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的第五大能源。外墙保温主要是靠保温绝热材料作为建筑围护,开发和应用高效的保温绝热材料是保证建筑节能的有效措施。目前世界各发达国家,均对绝热材料的生产和应用十分重视,之所以建筑节能工作做得好,与他们重视和发展保温材料是分不开的。
2.1 绝热材料诉性能
绝热,就是要最大限度地阻抗热流的传递,因此要求绝热材料必须具有大的热阻和小的导热系数。从材料的组成上看,一般有机高分了的导热系数都小于无机材料;非金属的导热系数小于金属材料;气态物质的导热系数小于液态物质,液态物质小于固体。所以在条件允许的情况下,应尽量使用有机高分子材料或无定型的无机材料,这对于保温绝热是有利的。
从材料的结构上看,当材料的表观密度降低、孔隙率增大,材料内部的孔隙为大量封闭的微小孔时,材料的导热系数的比较小的。对于泡沫塑料制品,要满足保温绝热材料的要求其最佳的表观密度为16~40KG/M3。
由于孔隙的存在,材料的潮湿的环境下,不可避免地要吸水,而水的导热系数(0。5815W/MK)比静止空气的导热系数(0。0233W/MK)要大很多,因此,当环境温度增大时,材料的平衡含水率增大,材料的导热系数将会降低。所以作为保温绝热材料,材料自身的吸湿率要尽量低,如不可避免时,要对材料进行憎水处理或用防水材料包覆。
另外,保温绝热材料还必须能抵抗一定的冲击荷载,具有与使用环境相一致的机械强度,其粘结性能要好,还得有小的收缩率及与环境相适应的耐久性。
2.2 常用的保温绝热材料
能满足上述性能要求而用于建筑外保温的节能材料主要有:聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS及XPS)、岩(矿)棉板、玻璃棉毡以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等。以上各种材料所具有一个共同的特点就是在材料内部都有大量的封闭孔,它们的表观密度都较小,这也是作为保温隔热材料所必备的。它们的性能对比见表1。
岩(矿)棉和玻璃保护网有时统称为矿物棉,它们都属于无机材料,岩棉不燃烧,价格较低,在满足保温隔热性能的同时还能够具有一定的隔声效果。但岩棉的质量优劣相差很大,保温性能好的密度低,其搞拉强度也低,耐久性比较差。
玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处,但其手感好于岩棉,可改善工人的劳动条件。但它的价格较岩棉为高。
聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主要原料,经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小,导热系数小,吸水率低,隔音性能好,机械强度高,而且尺寸精度高,结构均匀。因此在外墙保温中其占有率很高。
硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常优越的绝热性能,它的导热系数之低(0。025W/M•K)是其化材料所无法与之相比的。
同时其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水汽性能,由于不需要额外的绝缘防潮,简化了施工程序,降低工程造价。但因其价格较高、而且易燃,这就限制了它的使用。
聚苯颗粒保温料浆是由聚苯颗粒和保温胶粉料分别按配比包装组成。
保温胶粉料采用预混干拌技术在工厂将水泥与高分子材料、引气剂等各种添加剂混均后包装,使用时按配比加水在搅拌机中搅拌成浆体后再加入聚苯颗粒,充分搅拌后形成塑性良好的膏状体,将其抹于墙体干燥后便形成保温性能优良的隔热层。此种材料施工方便,保温性能良好。其中聚苯颗粒可以采用工业品,也可以以采用废旧聚苯保温板经机械破碎后的颗粒,这对于防制白色污染、保护环境十分有益的。但此种保温材料吸水率较其他材料为高,使用时必须加做抗裂防水层。抗裂防水保护层材料由抗裂水泥砂浆复合玻纤网组成,可长期有效控制防护裂缝的产生。
3 结语
1加气混凝土
加气混凝土建材是一种性能优越的轻质、保温、用途广泛的新型建筑材料。目前我国加气混凝土产品的表观密度一般为500~700km/m3,仅为黏土砖的1/3,故可使建筑物的自重大大减轻。加气混凝土内部存在大量微小气孔,使其热导率大大降低,其值一般为0.11~0.27W(mk),故其保温性能良好。加气混凝土单一墙体保温体系优势表现为:
1)原材料主要是工业废料—粉煤灰,我国粉煤灰资源丰富,分布面广;
2)制造工业化程度高;
3)施工简单,工序少,效率高;
4)在造价上比外保温复合体系有很大优势;5)耐久性好;6)产品可一材多用,既可以做成板材、砌块等。
2石膏砌块
石膏砌块的优点如下:
1)节能:石膏砌块在整个生产过程中耗能低,石膏仅为水泥的30%,石灰的40%左右,大大节约能源。石膏砌块有良好的保温隔热性能,用200mm的石膏板墙代替370mm普通外墙砖厚,可达到60%的节能效果。位美国卡罗来纳州的国民石膏公司(NationalGypsum)正在测试一种含有胶囊物质的新型石膏板,该物质可以通过吸热来给建筑物被动降温。这些胶囊物质由德国慕尼黑弗劳恩霍夫研究所与巴斯大合作研发。
2)环保:石膏属绿色环保材料,生产过程不产生污染物气味。使用过程中不释放有害气体,无放射性和重金属危害。用石膏制造各种石膏建材,其生产和应用过程不排放废气、废渣、废水和对人体有害的物质,不污染环境。
3)轻质、高强、经济:100mm厚空心石膏砌块墙体约70km/m2。据估算,石膏空心砌块墙体较砖墙建筑物的总重量可减少8%,相应地基础用钢可减少5%,每平方米的造价可减少3%,且室内面积可增加1%~2%。据估算,石膏空心砌块整体墙较砖墙建筑物的总重量可减少30%,每平方米造价降低15%。石膏砌块的主要技术参数见表2。
3植物纤维建材
我国是一个农业大国,秸秆资源丰富,每年都有大量农作物秸秆没有好好的利用,每年各种农作物秸秆的产量高达6亿多t。目前我国的秸秆资源主要用于燃料、饲料、肥料以及原始的工业原料(草纸),其利用率仅为30%左右,余下的未能得到充分的利用,若仅仅作为焚烧处理不仅浪费了资源还污染了环境。
植物纤维建材是指以植物纤维(如稻草、稻壳、麦秸等)为主要原料加工而成的一类新型节能环保型墙体材料。与其他材料复合后可用于建筑物内非承重墙。植物纤维建材的推广,对节约能源,保护环境具有重大意义。植物纤维可以制成草砖,纸面草板、稻壳板等。
3.1秸秆砌块
秸秆砌块的耗能为14MJ/m3。秸秆砌块的防火指标为F90,秸秆砌块的墙体可以适用于1~2层建筑。秸秆砌块建筑可达到低耗能房屋(passive-house)的标准:耗电量为15kwh/m2,墙体密度为kg/m3,可抵抗老鼠、黄蜂和白蚁的侵蚀。
3.2草砖
草砖的保温性能远高于黏土砖和混凝土,是性能优越、造价低廉的保温材料,一般情况下,草砖墙体的热阻是相同厚度黏土砖墙体的6倍以上。用秸秆草砖建造单层房屋,其综合造价不高于300元/m2。对于2层的草砖房建筑,若采用非承重草砖,其造价视承重结构体系不同而异。目前,吉林建筑工程学院草砖节能住宅课题组建成的国内第1栋2层轻钢草砖住宅,其综合造价为500元/m2左右。而当地的单层红砖砌体建筑平均价格为650元/m2,相比之下草砖建筑具有很大的价格优势。
可持续发展理念是指“既要满足当代人的需要,又不危及后代人其需求能力需要的发展。可持续发展理论的提出使建筑理论领域出现了重大变革,可持续发展建筑的明显特征是能源的低消耗。
在众多的能源资源中,太阳能、风能是可再生的绿色能源。建筑优化利用太阳能、风能,高效节能可持续的设计原则,是建筑节能的一个重要发展方向。
二、节能型材料与技术应用
(一)太阳能、风能新技术的应用
太阳风能是自然存在的绿色能源,应用好该能源,节能意义重大。随着国家节能政策的出台,各种能源措施相继得以应用。如果建筑节能不利用无处不在、清洁无污染的太阳能、风能,实在是一个巨大浪费。太阳能集热技术发展、风能发电技术的应用到今天,无论在技术上的集热效率方面,还是商业上的性价比方面,都以具备了大规模推广使用的条件。但要达到与住宅建筑一体化,在安装形式、安全性、寿命及建筑物的协调美观方面,还需进一步改进,具体着重以下几个方面:集热器必须作为建筑物的一部分,二者在美学效果上有机结合。集热器寿命不小于建筑物寿命,至少在一定的维护下能达到此寿命。贮水箱与集热器宜分体安装,强制循环,减少对建筑物本体的依赖,扩大其利用范围。集热器应代替部分常规材料,降低总体造价。
(二)外墙保温技术及节能材料
一般在建筑中,护结构的热损耗较大,护结构中墙体又占了很大的份额。墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个重要环节,应用节能环保建筑材料实施外墙保温新技术是建筑节能的主要实现方式。节能保温墙体施工技术主要分为外墙内保温和外墙外保温两大类。
外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术,外保温与内保温相比其技术合理,有明显的优越性,使用同样规格,同样尺寸和性能的保温材料,外保温相对于内保温节约空间,保温性能好。外保温适用范围广,技术含量高。目前,比较成熟的外墙保温技术主要有以下几种:(1)外挂式保温。外挂的保温材料有岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫板等。该技术是采用黏结砂浆和专用的固定件将保温材料贴、挂在外墙上,然后,抹玻璃纤维网形成保护层,最后加做装饰面。(2)聚苯板与墙体一次浇筑成型。该技术是在砼框剪结构中将聚苯板内置于建筑模板内,在即将浇注的墙体砼外侧,然后浇注砼。该技术弥补了外挂式外保温个别空鼓的缺陷。(3)聚苯颗粒保温料浆外墙保温。将废弃的聚苯乙烯加工粉碎成为≤0.5mm的颗粒,做轻集料浆。该技术包含保温层、抗裂保护层和抗渗保护层,这种做法是目前被广泛认可的外墙保温技术。
(三)屋面保温与材料选择
建筑屋面的传热损失在建筑维护结构的传热损失中约占9%,且对居住环境的舒适影响很大,因此加强屋面的保温隔热性能是建筑节能,也是改善顶层居住环境的一个重要措施。传统的屋面保温技术不仅保温性能差、热量损失多,而且施工困难,搬运慢,需要做隔气层、排气孔;施工工期长,施工条件苛刻,屋顶结构负荷较大,容易老化,到一定时候就要翻修。可是倒置式屋面是一种新型的节能型的屋面保温防水形式,随着材料科学的发展,挤塑聚苯乙烯等新型材料的发展应用,终于使倒置式屋面的设计应用提供了材料基础。倒置式屋面与普通屋面相比较,主要有如下优点:构造简单,避免浪费。不必设置屋面排气系统,防水层受到保护,避免了热应力,紫外线,以及其他因素对防水层的破坏。出色的抗湿性能,使其有长期稳定的保温隔热性能,与抗压性能。
三、从技术方面加强节能建筑构造设计
(一)墙体设计
建筑外墙是建筑室内空间的“外衣”,是室内外空间的一道屏蔽,墙体的面积和构造设计决定室内的小气候,因此,建筑外墙设计是建筑节能设计的一个重要组成部分;节能建筑墙体设计主要从墙体构造设计和材料选择方面着手,提高墙体的热工性能,达到隔热、保温的目的。传统的建筑保温以采用厚重、密实的围护结构为主,此结构热工性能稳定,蓄热能力强,持续供暖时室内热损失小,对于间隙供暖的房间能维持室内空气温度稳定。但随着建筑保温材料的发展,具有自重轻、占用建筑面积小的新型保温材料被广泛应用。在研究建筑节能墙体设计过程中,对新型节能墙体的研究重点在材料的选择和构造做法上。目前,节能型墙体主要有煤矸石烧结多孔砖,砼免烧砖;基本上采用复合外墙,少数采用单一材料外墙。复合外墙主要有内保温复合外墙、保温材料夹心复合、外保温复合外墙#种做法。
(二)屋面构造设计
围护结构节能设计中,屋面由于直接受太阳辐射面积大、时间长而成为节能设计的关键部位,又由于屋面其他因素的影响,屋面保温结构不宜选择容重大、导热系数高的材料,以防屋面重量、厚度过大,同时保温材料对防水性能要求较高,因此,节能屋面设计考虑因素较多。传统的屋面做法将防水层置于整个屋面的最外层,如果采用倒置式屋面,保温层放在防水层的外侧-构造形式,这样就减少了黑色防水层对太阳辐射热的吸收和向室内辐射放热,减轻空调的热负荷;由于屋面结构层不直接被太阳辐射,表面温度升降幅度也比较小。不过倒置式屋面对保温材料要求较高,目前主要采用不吸水的挤塑聚苯板做保温层;其次蓄水屋顶也具有一定的节能作用,蓄水屋顶是在平屋顶上蓄一定深度的水层,利用水的比热大的优势,作为隔热材料,蓄水屋顶不仅在气候干热、白天多风地区是非常有效的隔热形式,在湿热地区效果也很明显。
【关键词】建筑节能材料;检测手段;技术分析
近年来,建筑节能材料得到了蓬勃发展,出现了品类众多的应用材料。然而,建筑节能材料的使用受地理环境的影响较大,不同地区使用的效果不同,各地区也对材料的使用功能有不同的要求,这就要求建筑节能材料因地制宜的发展,保证建筑工程的质量。作为建筑节能材料质量控制的重要环节,其检测手段与检测技术至关重要,是推广新材料应用和推广的重要保证,对促进建筑节能材料进一步发展重要意义。
1建筑节能的概述
建筑节能材料主要是指在建筑工程中使用的材料在满足同等需要或达到相同目的的条件下,尽可能降低能耗。不同建筑的用途所使用的节能检测标准不同,如公共建筑的节能检测需要依据JGJ/T177《公共建筑节能检测标准》对建筑室内的温度、湿度、采光度、水泵系统等进行节能检测;居住形建筑节能则需要依据JGJ132《居住建筑节能检测标准》对围护结构主体部位传热系数、室外管网水利平衡、好点输热比等方面进行节能检测。根据《中国建筑节能业发展前景与投资战略规划分析报告前瞻》统计显示,目前我国建筑节能状况不容乐观。首先,我国建筑能耗占社会总能耗大约为1/3,并逐年呈上升趋势,远高于发达国家水平,逐渐成为我国经济发展的软肋。其次,高耗能建筑比例加大,能源危机加剧。估算到2020年建筑耗能将达1089亿吨标准,如果不注意建筑设计,注重建筑节能材料的运用,将直接导致能源危机的加剧。
2常见的建筑节能材料
(1)节能墙体材料:节能墙体材料是近几年发展起来的新型节能材料,目前逐步代替了高耗能、高污染不具有节能功效的实心砖等传统材料,如混凝土空心砖、保温的夹心砌块、混凝土夹心聚苯板等材料。在建筑施工中,可集中节能材料一起使用,达到建筑具有隔热保温的功效。由于该种节能材料保温作用还可防止墙体龟裂现象,且质量轻、力学性能好等众多优点,已经普遍应用于各中建筑领域。此外,该种节能材料的原材料都是对其它原料的二次利用,成本低,没有破坏环境资源,间接的对环境起到了保护作用。
(2)防水材料:建筑防水材料是指能够有效的防止雨水、地下、地表水、腐蚀性液体、蒸汽等侵入建筑物内的材料,起到对建筑无保护的作用,延长建筑的寿命,减少建筑垃圾。目前来说,防水材料主要有沥青油毡、防水涂料以及高分子卷材等产品。对于不同的建筑类型需要采取不同的防水材料,要因地制宜,在使用时可多种材料交叉使用,增强防水效果。
(3)保温材料:建筑节能保温材料是指能对建筑物起到保温作用,避免热量流失的材料,通常使用较多较为常用的是聚苯乙烯泡沫板保温材料,可应用在墙体、屋面以及楼板等方面,该种节能材料质量轻、孔隙封闭,导热系数小,不易渗水,适用于小于70°C的温度,在我国如新疆等温差较大地区,也能够保持其原有的特性,同时遇火后材料出现收缩现象,阻止有毒气体的燃烧,并且具有隔音效果。
3建筑节能材料检测技术的分析
在建筑节能材料应用前需要对其节能效益进行检测评估,其主要方式是检测节能材料的质量,根据质检中心对节能材料样品的检测的结果,工作人员可以对施工中应用到的材料特点性能进行了解,并根据施工工艺和经验,对材料的使用做出相应的调整。常见的建筑节能材料检测技术有以下几种方法:
3.1胶粉聚苯颗粒、玻化微珠等保温浆料的检测
在建筑工程中,由于胶粉聚苯颗粒保温浆料节能效益突出,造价成本低,使其应用范围相对广泛,是理想的建筑节能材料之一。通常胶粉聚苯颗粒保温浆料是由胶粉料和聚苯颗粒组成的,在施工时,需要和由玻化微珠骨料和改性干粉粘结剂均匀混合后形成的单组份混砂浆加水搅拌均匀,然后喷在基层墙体上,形成外墙保温层,该种保温浆料的干密度直接关系到其保温性能和力学性能,胶粉聚苯颗粒保温浆料的干密度试件的尺寸为300.00mm×300.00mm×30.00mm,玻化微珠保温浆料干密度试件尺寸为70.70mm×70.70mm×70.70mm,抗压强度试件的尺寸为100.00mm×100.00mm×100.00mm。在制备保温浆料标准试件时,需要按照规定的的配比进行规范操作,在混合物搅拌均匀的过程中,允许油灰刀沿插捣数次,沿搅拌物试膜顶面削平高出的部分,对成型后的试件要进行覆膜养护。
3.2对胶粘剂、抹面胶浆的检测
目前,我国对胶黏剂、抹面胶浆的检测核心是对材料浸水拉伸粘结强度指标的测定,对这一指标测定所依据的标准是目前我国建筑业标准《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》JG149中规定的《陶瓷墙地砖胶黏剂》JG/T547的养护条件和《建筑室内用腻子》JG/T3049的实验方法。其检测的具体方法是:将试样向上水平放置在标准砂浆上面,注入的水需距离砂浆块表面约5mm,静置一周后取出试件侧面放置,在50°C左右的恒温箱内做干燥处理,然后置于实验条件下24小时后用于实验。
3.3耐碱网布的检测
对耐碱网布的检测需要按照《增强材料机织物试验方法》GB/T7689.1的规定,测定初始断裂强力和伸长值。其具体做法可采用以下方式:将试验样品侵入常温20°C左右的氢氧化钠溶液中,加盖封闭浸泡28天后取出样品,用自来水清洗5分钟后用流动自来水浸泡5分钟,然后在63°C左右的恒温箱中烘干,1小时后取出,在实验环境下24小时后进行耐碱指标测试。
3.4对导热系数的检测
对建筑节能材料导热系数的检测是评价材料保温性能的重要指标。稳态法和非稳态法是测定材料导热系数的两种重要方法,在测定时需要依据《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热办法》GB10294中规定的标准进行。
4对节能材料检测技术的建议
建筑节能材料的检测不仅是保证整个建筑工程质量的关键环节,也是实现建筑业真正节能环保的重要保障,因此,通过不断实践,对在建筑节能材料的检测有以下几点建议:首先,在对材料的耐碱网布检测时,需要充分考虑环境的影响。例如,假定处于碱性环境中,重点考察材料的耐碱性,需要保证材料在应用后不受损。其次,对材料粘结性的测定时,需要注意此类材料应用的范围,对于主要应用于墙体的节能材料就需要考虑其耐久性、安全性、抗压性等性能并作好各个方面的力学性能的测验。
5结语
建筑节能是建筑业不断发展的产物,也是目前国家节能环保战略的重要一环。通过节能建筑材料的推广应用,促进我国建筑节能水平的提升,就需要对建筑节能材料的检测技术不断创新,提高检测的准确性,保证建筑节能材料的质量,促使建筑节能材料的健康发展。
参考文献:
[1]顾丰英,郑庆华.建筑节能材料监测应注意的问题探析[J].科技创新与应用,2015.
[2]刘红开.建筑节能材料发展及检测技术应用研究[J].中华民居,2014.
关键词:建筑墙体;节能保温材料;检测技术
中图分类号:TE08文献标识码: A
随着建筑行业的快速发展,建筑能耗不断增加,建筑节能的顺利展开,标志着建筑技术的发展,是建筑行业展开可持续发展的重要步骤。因为建筑外墙墙体的面积占总建筑面积的百分之四十左右,而一般采取的节能措施是提高建筑的保温隔热,所以建筑墙体节能保温材料及其检测技术在全部建筑节能之中就有着非常重要的作用。
1 墙体节能保温材料
1.1 保温隔热材料
保温隔热材料应当要具有小的导热系数和大的热阻,此外,保温绝热材料还要有力学性能,可以抵制冲击荷载,具备和使用环境一致的机械强度,其粘结性能比较好,还要有与环境相适应的耐久性和小的收缩率,比较常用的外墙保温隔热材料有以下的几种。
挤塑聚苯乙烯泡沫板:其主要以聚苯乙烯树脂或者其共聚物为成分,加入较少的添加剂,通过加热挤塑成型而制成的具有闭孔构造的硬质泡沫塑料,英文的缩写是XPS。这种材料有较好的防潮、抗湿性能和抗冲击、高抗压能力,并具有导热系数和吸水率都很低的好处。
模塑聚苯乙烯泡沫板:其是可发性聚乙烯珠粒径加热预发泡之后在模具之中加热成型而成的内部具备很多封闭微孔的材料,英文的缩写是EPS。其导热系数小,表观密度小,吸水率低,机械强度高,隔音性能好,并且尺寸的精度高,结构匀称。
胶粉聚苯颗粒保温砂浆:其主要是由聚合物胶粉和胶粉聚苯颗粒轻骨料组成,是复合聚苯颗粒墙体保温系统中的主要保温材料。复合聚苯颗粒外墙外保温系统是现场成型的保温系统。这种系统由胶粉聚苯颗粒保温层、界面层、外饰面层、砂浆复合玻纤网格布构成,集墙体保温和修饰功能于一体,并且材料配套齐全、适用范围广,工艺合理、简便,能满足我国大多地区不同气候的建筑节能需求。
硬质聚氨酯防水保温材料:其主要的原料是多元醇和异氰酸酯两种,而且其应当和抗老化剂、催化剂、发泡剂的等助剂配合使用,之后依据规定的比例把其混合匀称,再使用现场无氟发泡、高压喷涂等措施,进而形成一种高分子聚物的新型防水保温材料。这种材料不但性能优良、工艺成熟,而且综合性价比也比较高。
1.2 胶粘剂及抹面胶浆
胶粘剂是墙体保温系统的重要材料之一,有着连接保温层和墙面的作用,其性能的好与坏直接影响着整个墙体保温系统的抗裂、耐水、耐久、耐候性。产品形式有以下两种:一种是在工厂生产的液状胶粘剂,另一种是在工厂里预混合好的干粉状胶粘剂。聚合物抹面胶浆,是由水泥基或者其它无机胶接材料、填料、高分子聚合物以及其它外加剂等制作而成,用作墙体保温系统的抹面砂浆和粘结剂。
1.3 增强网
其铺设在抹面胶浆之内,加强抹面层的抗冲击和抗裂性能,饰面层做涂料的时候,选用耐碱玻璃纤维网格布,在饰面层粘贴饰面砖的时候,选用镀锌电焊网。
2 检测技术的方法
2.1 导热系数
导热系数是评判保温材料绝热性能主要技术的根据,大多选取的都是基于稳态法的平板导热系数测定仪测定材料的导热系数。保温材料特别是保温浆料类,养护期到后应当放置烘箱中,再展开检测。检测之前应当把试样夹持两面打磨平坦,特别是模子边角处,保持样品匀称一致,避免冷热板和试样之间造成间隙,影响到结果的精确性。
2.2 保温材料的试件制作
制作成型的试样所用的水泥砂浆,表面不应当太光滑,应当适当的打毛,不然会减小浆料的附着力。除此之外,在拉伸粘结强度试件制作结束后,在确保浆料厚度的条件下,应当适当给予一定的外力,使得试件的每个构成部分粘结得更加严紧,防止出现空隙,避免由于试件制作问题而致使抗拉强度不达标或者破坏界面不精确的问题。
2.3 表观密度计算
在计算EPS板的表观密度的时候,因为其密度小于30kg/m3,根据《橡胶和泡沫塑料表观密度的测定》,这个时候空气浮力的原因比较大,不能被忽略,应当要把握试验室的温度,当室温在23℃、大气压为常压(101325Pa)的时候,测出的表观密度的基础之上再加上1.220kg/m3,才是正确的表观密度。
3 建筑墙体节能保温材料的检测技术
3.1 常规建筑墙体保温材料的检测项目
其主要的检测技术有:一是对保温材料的密度、导热系数、抗压强度的检测;二是粘结强度、粘结材料的检测;三是增强网的抗腐蚀性能、力学性能的检测。
3.2 建筑墙体节能保温材料检测中出现的问题
3.2.1 检测项目标准不同。地方标准和国家标准的检测参数以及判定指标都不一样,加大了实际操作的难度。在展开聚苯乙烯泡沫塑料检测的时候,国家标准规定的检测项目注意有五项,分别是压缩强度、抗拉强度、导热系数、尺寸稳定性、表现密度,但是有些地方的规定标准不同,导致检测项目会有缺项出现。比如在《绝热用模塑聚苯乙烯塑料》中就欠缺对抗拉强度展开检测,因此为了与检测项目的要求相符合,就要把国家标准和地方标准结合起来。
3.2.2 检测方法繁多,不易确定。现阶段在展开保温材料检测的时候,地方、国家、行业的检测方法比较繁多,不易确定。在展开加强网内耐碱网格布的耐碱断裂强力检测的时候,不相同的检测方法在其试件制备、试验周期等都会不同;如果挑选的检查方式对墙体保温系统类型和产品依据的要求不能及时确定,就非常容易造成混乱,致使检测标准发生错选的情况。
3.2.3 建筑墙体节能保温材料检测的设备不齐全。在展开节能保温材料检测的时候,仍然没有完整的检测设备,对导热系数展开试验检测的时候,较多的检测部门是运用平板、导热系数测定仪展开测定,并且应当为平板导热仪配备给予恒定压紧力的配置,进而改进板与试件的热接触。应当在展开绝热材料检测的时候,保证给予的压力低于2.5千帕。但实际上大多仪器都没配备给予恒定压紧力的配置,导致不能对夹紧力展开判断,不同的夹紧力将会导致试验结果产生误差。
3.2.4 节能保温材料试验报告格式没有具体的规范。由于建筑墙体节能保温材料试验报告格式的不规范,因此导致检测部门所出的试验报告信息不具体,规范性非常差。比如在常规检测项目之中对钢筋、混凝土等都制定了详细的试验报告的模式,而在展开节能保温检测项目之中,大多数行业标准和地方标准都没有制度出标准模式,致使信息格式无法与要求相符合,致使试验报告模式繁多。
3.3 解决问题的主要方法
第一是提高节能标准规范的学习,做好人员的实际操作和理论知识的培训,加强检测人员的检测技术水平;第二是地方及国家进一步改进标准规范,确定判定指标和检测参数;第三是通过检测协会等组织,确定节能保温材料的标准格式;第四是购买比较先进的检测仪器设备或者是对现有设备进行改造。
4 结语
综上所述,建筑保温节能工作持续健康的发展,是一项长时间的任务。在墙体保温材料的发展方面,在国家的大力提倡下,会有越来越多的新型保温材料出现,将极大推动我国建筑节能的快速发展。在节能检测中应当要提高认识,实行全过程的监控严格实施,依法促进建筑节能的检测工作。
参考文献
[1]王皓伟,徐延安;浅析建筑墙体节能材料与检测[J].科技创新导报,2011(02).
【关键词】建筑节能材料; 检测技术;现状;研究
一、建筑节能检测技术的现状分析
建筑节能理念已经成为世界各国建筑业发展中的重要理论指示,对于建筑节能检测技术的应用与发展世界各国也都做出了很多的努力。以下来探讨我们应当吸取哪些先进检测技术方法。
1、国内节能测试技术现状。国内建筑节能检测方法随着建筑节能的逐步深入与发展。近几年来,全国各省节能办公室纷纷筹建建筑节能检测中心。目前,国内外评价建筑节能是否达标,一般采用两种方法:一种是在热源(冷源)处直接测取采暖耗煤量指标(耗电量指标),然后求出建筑物的耗热量指标(耗冷量指标),此法称为热(冷)源法。第二种是在建筑物处直接测取建筑物的耗热量指标(耗冷量指标),然后求出采暖耗煤量指标(耗电量指标),此法称为建筑热工法。目前大多采用建筑热工法现场测量。其中最关键的一项指标是建筑保温隔热建筑墙体的传热系数。
2、国外建筑节能检测方法。国外在建筑节能领域注重建筑节能设计规范、标准的制定适应社会的发展需要;注重建筑节能设计的严格审查和建筑施工过程中建筑质量的保证;而对建成后的建筑除个别研究需要外,做节能检测的工作较少。因此,对于适合我国建筑节能需要的建筑墙体热工缺陷的检测技术方法的研究尚属空白。
二、常用的建筑节能材料
1、建筑主体的节能材料。(1) 轻集料砌块、粉煤灰及矿渣砖:矿渣、粉煤灰及粉煤灰陶粒是主要的工业废渣,利用工业废渣生产砖,既有利于节约土地,又可使工业废渣得到大量应用,使其具有很好的社会效益。轻集料砌块、粉煤灰及矿渣砖强度较高、可承重、隔热保温性能好、资源丰富、价格经济。(2) 混凝土空心砌块、混凝土多孔砖:混凝土空心砌块、混凝土多孔砖是建筑砌块的主要品种,由于中间中空或多孔有一定的隔热保温性能,加之制取方便,生产工艺成熟,砌筑简单,因此成为国内外主要的墙体材料。(3) 加气混凝土砌块:单一材料墙体即可达到50 %的目标,广泛用于框架结构住宅的填充墙或与砖墙组成复合墙体。
2、其他新型节能材料。(1) 保温砂浆:保温隔热砂浆是以水泥、膨胀珍珠岩等为主体材料,并添加纤维素等其他外加剂的复合保温隔热材料。具有强度高、产品不燃,而且由于多孔导热系数极低,和易性好、保温隔热性能好、成本低、加水拌和后粘聚性好、易施工等特点,对墙面处理过的房屋夏季室内气温比未处理过的房屋低2 ℃~3 ℃,空调能耗节约15 %左右,且每年的空调运行时间可比未处理前缩短20 d 左右,是夏热冬冷地区节能建筑较理想的复合保温隔热材料,是新一代绿色环保的保温材料。(2) 聚苯乙烯泡沫板:成型工艺产品一般包括EPS 板和XPS板两种类型。经加热预发后在模具中加热成型或挤压成型的白色物体,其有微细闭孔的结构特点,主要用于建筑墙体,屋面保温,复合板保温,冷库、空调、车辆、船舶的保温隔热,地板采暖,装潢雕刻等,用途非常广泛。(3) 硬质聚氨酯防水保温材料:聚氨酯保温复合板是由两层防水彩色涂层钢板或其他金属作面板,中间注入阻燃型聚氨酯硬质泡沫复合而成,是当今世界公认的最佳隔热保温材料。可用于大型工业厂房、仓库、展览馆、体育馆、冷库、净化车间等各种建筑的屋面和墙体,集保温、隔热、承重、防水于一体,色彩丰富、造型美观。具有自重轻、承载能力高、保温隔热性好、防火性能好、使用灵活的优点。 (4) 节能型保温隔热复合墙体。我国目前正在广泛推广使用新型墙体材料。采用节能型保温隔热复合墙体,节能效果显著。
三、建筑节能材料的检测技术分析
1、胶粘剂、抹面胶浆检测。在国家建筑工程行业标准《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》( JG149- 2003) 中, 对胶粘剂、抹面胶浆的浸水拉伸粘结强度试验是引用标准《陶瓷墙地砖胶粘剂》JG/T547- 1994 的养护条件和《建筑室内用腻子》JG/T3049- 1998 的试验方法。其做法是: 将填涂胶粘剂、抹面胶浆的水泥砂浆块试样的胶粘剂、抹面胶浆层向上, 水平置于标准砂浆上面, 然后注水到水面距离砂浆块表面约5mm处, 静置7d 后将试件取出并侧面放置, 在50℃±3℃恒温干燥箱内干燥24h, 然后于试验条件下放置24h 后进行试验。
2、胶粉聚苯颗粒保温浆料检测。胶粉聚苯颗粒保温浆料由胶粉料和聚苯颗粒等组成, 施工时加水搅拌均匀, 抹或喷在基层墙面上形成保温层, 其保温性能和力学性能都与干密度密切相关。胶粉聚苯颗粒保温浆料干密度试件尺寸为300mm×300mm×30mm、抗压强度试件的尺寸为100mm×100mm×100mm。制备胶粉聚苯颗粒保温浆料标准试件, 应按产品说明书中规定的比例和方法, 将水、胶粉料和聚苯颗粒搅拌至均匀, 用油灰刀将标准浆料逐层加满并略高出试模, 用油灰刀沿模壁插数次, 然后用抹子抹平; 试成型后用聚乙烯薄膜覆盖, 并按要求进行养护。
3、导热系数检测的影响因素。导热系数是评价保温材料绝热性能的主要技术依据, 其物理意义为: 在稳态传热条件下, 当其两侧温差为1℃时, 在单位时间内通过单位面积的热量。测量材料导热系数的方法主要分为稳态法和非稳态法, 依据国家标准《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》GB10294- 88 。我们采用基于稳态法的平板导热系数测定仪测定材料的导热系数。 冷热板夹紧力和试件厚度。《标准》指出, 平板导热仪应配备可施加恒定压紧力的装置, 以改善试件与板的热接触或在板间保持一个准确的间距。测定绝热材料时, 施加的压力一般不大于2.5kPa。但实际情况是, 目前多数仪器均不配备可显示恒定压紧力的装置, 试验者无从判断夹紧力大小。夹紧力不同, 则导致试件尤其是可压缩试件测定状态的厚度不同, 给试验结果带来误差。依据《标准》, 由于热膨胀和冷、热板的夹紧力, 试件的厚度可能在变化, 因此, 建议在实际的试验温度和压力下测量试件厚度; 或在装置之外,重现试验条件下试件所受压力, 测量其厚度。对于可压缩试件( 如半硬质玻璃棉板或矿棉板) , 为了减少误差, 我们采用厚度反控制夹紧力的方法, 即先将样品置于压力机上, 施加规范规定的夹紧力, 记录该夹紧力时试件的厚度; 然后将试件置于平板导热仪中, 通过夹紧后厚度调节,反推知夹紧力基本达到要求, 然后进行试验。
结束语
随着城镇化建设的不断推进,建筑行业的迅速发展,使得我国能源消耗日趋严重。我国的建筑能耗量超过全国总用能量的1/3,居耗能首位,与此同时,住宅的使用能耗也在逐年增长,造成的一系列环境问题将最终影响住宅建设的可持续发展,要实现建筑节能,必须对建筑节能材料检测,因此对建筑节能材料检测技术的研究具有重要的意义。
参考文献:
[1]刘岩,高伊琳.建筑节能技术的应用[J].辽宁建材,2004