新型模块化保温墙板的开发与性能研究

全国中文核心期刊中国科技核心期刊新型模块化保温墙板的开发与性能研究22222刘永刚1，，吴志敏1，，朱文祥1，，魏燕丽1，，疏志勇1，（1.江苏省建筑科学研究院有限公司，江苏南京210008；2.江苏省绿色建筑与结构安全重点实验室，江苏南京210008）摘要：开发了集保温、隔声与装饰功能于一体的新型模块化保温墙板，该模块化墙板由竹木纤维集成墙板、真空绝热板和气凝胶毡组成，具有保温隔声效果显著、耐火性能好、安装施工效率高等优点。针对该新型模块化保温墙板开展了热工与隔声性能的试验研究。结果表明，该墙板的传热系数为0.36W/（m2·K），计权隔声量为35dB，适用于被动式低能耗建筑以及既有建筑围护结构综合性能提升改造。关键词：模块化保温墙板；热工性能；隔声性能；节能改造中图分类号：TU111.4文献标识码：A文章编号：1001-7102X（2019）09-0109-04Developmentandperformancestudyofnewtypeofmodularinsulationwallboard22222LIUYonggang1，，WUZhimin1，，ZHUWenxiang1，，WEIYanli1，，SHUZhiyong1，（.，Nanjing210008，China；uProvinceKeyLaboratoryofResearchofGreenBuildingandStructuralSafety，Nanjing210008，China）Abstract：Anewtypeofmodularthermalinsulationwallboardwiththermalinsulation，soundinsulationanddecorationfunc原ularwallboardismadeupofbamboowoodfiberintegratedwallpanels，vacuuminsulationpan原xcellentinsulationandsoundinsulationperformance，goodfireresistanceandhighefficiencyininstal原landsoundinsulationpessuitableforimprovingthecomprehensiveperforultsshowthattheheattransfercoefficientofthewallboardis0.36W/（m2·K）andtheweightedsoundinsulationis35dB，Keywords：modularinsulationwallboard，thermalperformance，soundinsulationperformance，energy-savingrenovation0引言在过去的几年里，建筑外保温被广泛推崇，外保温的材料、结构、性能也越来越好，给建筑围护结构带来了保温隔热等高性能的同时，也在应用的过程中也出现了一系列的问题[6]。外保温层置于建筑物的外侧，不仅能保护外墙外表面，更能达到保温隔热、避免冷桥的效果。但是，外墙外保温的脱落、开裂、空鼓、泛霜、破损等给建筑系统带来极大的危害，并且伴随着安全问题[7]。凌宏杰等[8]基于对70余栋建筑外墙外保温系统实测与研究表明，建筑的东南朝向外立面外墙外保温更容易遭到破坏，并且发现不同的墙体与外保温组合也对保温系统性能有明显的影响。然而，与外保温相比较，内保温技术在处理好关键节点冷桥问题的前提下，能够实现与外保温相同的效果，并具有施工简便、周期短、无湿作业等优势，更适用于既有建筑改造。夏热冬冷地区的保温板厚度远小于寒冷及严寒地区，保温层影响室内建筑面积也不明显。王明民[9]通过对不同气候区的保温系统进行细致分析，发掘在外墙内保温在夏热冬冷气候区的适用性，为促进内保温系统推广提供依据。墙板晕耘宰月哉陨蕴阅陨晕郧酝粤栽耘砸陨粤蕴杂随着社会的发展，人们对生活品质的追求不断提升，既有建筑与新建建筑的能耗已经成为了全国能耗的主体，约占总能耗的30%以上[1]。无论是新建建筑还是既有建筑同时都面临着共同的问题，就是如何促使建筑高质量发展、提升建筑综合性能[2-5]。国家也相继颁布了一系列标准和规范，大力推广既有建筑改造，绿色建筑，健康建筑等。因此，减少建筑能耗，减少噪声导致的居民纠纷，如何提升建筑综合性能成为了社会关注的热点问题。基金项目：“十三五”国家重点研发计划项目（2016YFC0700702）收稿日期：2019-04-15；修订日期：2019-05-27作者简介：刘永刚，男，1969年生，山西河津人，研究员级高级工程师，研究方向：建筑节能与绿色建筑技术。地址：南京市鼓楼区北京西路12号，E-mail：fredliuyg@。·109·

刘永刚袁等院新型模块化保温墙板的开发与性能研究的保温系统研究已经相对比较成熟，但是建筑隔声问题一直存在。很多专家学者对此展开研究，胡伟和张家臣[10]基于噪声声源控制与实际设计理论的策略，分析建筑噪声产生的综合因素，为解决建筑物噪声控制提供有效依据。路晓东等[11]提出建立建筑隔声数据库，分别从材料、设计、施工、运维等方面开展噪声控制，为实现住宅内部的良好声环境做出努力。郑胜蓝[12]研究了既有建筑的隔声改造评估模型和指标体系，为各个流程和部门提供技术参考。基于以上学者的研究，对于建筑节能、建筑围护结构隔声是目前的建筑业面临的难题，研究提升建筑内部的热、声环境的技术与产品开发十分关键。本项目结合以上研究问题，开发了一种集保温、隔声与装饰功能于一体的新型模块化保温墙板，分别从开发思路和构造设计展开分析，并针对于该新型模块化保温墙板开展了热工与隔声性能试验研究，该墙板适用于被动式低能耗建筑以及既有建筑围护结构综合性能提升改造，可以有效解决墙体保温和隔声问题。（1）保温墙板与既有围护结构尽可能相对独立，保温墙板在寿命期内可根据需要进行更新与替换，材料力争实现可重复利用。（2）保温墙板实现标准化与模数化设计，在工厂加工为成品，现场实施装配化快速安装施工。（3）保温墙板构造上尽可能实现灵活多变，不仅能够满足室内不同的布局，而且能够根据不同气候区、不同建筑的保温隔热及隔声要求，对应进行优化组合。（4）保温墙板的保温隔热性能优良，效果显著。基于上述开发思路，研发了一种模块化保温墙板，主要由竹木纤维集成墙板、真空绝热板与气凝胶毡组成，此墙板集保温、隔热及装饰于一体，模块化墙板之间能够实现现场快速拼装，保温隔热效果显著。1.2模块化保温墙板主要由竹木纤维集成墙板、真空绝热板构造设计与气凝胶毡组成，如图1、图2所示。竹木纤维集成墙板位于模块化墙板的最外侧，主要起装饰作用，其断面为镂空状，有利于墙板的保温与隔声，集成墙板双侧有沿高度方向上通长的构造企口，墙板与墙板之间可通过企口及专用金属锁片拼接，并固定于室内基层墙体。真空绝热板与气凝胶毡分别位于集成墙板的背面，二者的导热系数较低，主要起保温隔热作用。集成墙板、真空绝热板及气凝胶毡三者之间用专用塑料卡扣固定于一体。11.1新型模块化保温墙板的研发近些年，外保温暴露出一些弊端及安全问题，导致外保温开发思路的耐久性与安全性处于风口尖浪，且诸如古建筑、文物等外立面受保护的建筑，外保温技术无法应用，因此，采用内保温形式进行改造显得更有优势。受传统建筑的材料应用与构造设计方面的启示，在既有建筑的改造中，围护结构的保温材料与部品应具有较好的可替换性与再利用性，以较低的代价实现整个建筑节能改造所具备的功能与性能提升，从而最大限度减少资源的消耗和建筑对环境的影响。针对既有外围护墙体节能改造用的保温墙板，基本开发思路可归结为：图1新型模块化保温墙板构造及实物图2新型模块化保温墙板组成材料模块化保温墙板进行标准化与模数化设计，目前单块墙板高度主要有2.7、3.0、3.3、3.6、3.9m等，墙板的宽度主要有·110·新型建筑材料圆园19援90.3、0.4、0.6m，厚度主要有28、38、48、58、68mm等。根据实际房间宽度的不同，墙板可采用多块集成墙板、真空绝热板及气

凝胶进行不同模数的组合拼接，墙板厚度则根据不同的保温与隔声性能要求进行计算确定。拟进行应用的墙板宽度为600的真mm空绝，总热厚板度、20为mm48mm厚的，即气凝8mm胶毡厚。其的中集，成在墙环境板、温度20mm为25厚导益时热，系真数空为绝0.019热板的W/（导m热·系K）数。为0.008W/（m·K），气凝胶毡的22.1热试工性能试验为确验内定此种容模块化保温墙板的热工性能，采用热流计法测试该墙板的热阻，如图3所示。基层墙体为240mm的空心砖墙，采用3块单块平面尺寸为600mm伊2000mm的墙板进行组装拼接并固定于基层墙体上，在该墙板内外表面共计8个不同位置布置测温热电偶测点与热流测点，采用北京时代三思测试仪器有限公司生产的SDR-32型建筑热工温度热流巡回检测仪进行测试。墙板室内侧用空调控制温度，室外侧用油汀加热控制温度，整个测试时长约为96h。图3墙板热工试验2.2墙结板果两侧分表析面的温度与热流随时间变化曲线如图4、图5所示。由图4、图5可知，墙板两侧温度上升变化较为缓慢，可近似看成温度稳定，墙板内侧温度稳定值约为14益，外侧温度稳定值约为31益。流经墙板的热流较小，平均约为5.6W·m2，图4墙板两侧温度-时间曲线刘永刚袁等院新型模块化保温墙板的开发与性能研究图5墙板表面热流-时间曲线由于热流为多维的流动，且室内侧竹纤维集成墙板为中空式，导致测得的热流呈现一定幅度的上下波动。计算得到此模块化墙板的传热系数为0.36W/（m2·K），保温效果较为理想。33.1隔声试验内性能试验为了探索此容模块化保温墙板的隔声性能，委托江苏省工程质量检测中心进行隔声性能检测。洞口尺寸为1250mm伊1250口，试验mm墙，板由与2预块留600洞口mm周伊围1200间隙mm用吸的声墙棉板填拼充接，并并嵌用水泥入至洞砂浆封堵密实。如图6所示。图6墙板隔声性能测试3.2依结据果GB/T分析19889.3—2005《声学建筑和建筑构件隔声测量》进行隔声试验，试验频率从100Hz到5000Hz的1/3倍频程中心频率，测试得该墙板的计权隔声量RW为35dB，频谱修正量Ctr为-2dB。图7为新型模块化保温墙板的隔声量与频率之间的关系。由图7可以看出，在100耀5000Hz的频率中，隔声量整体呈现增大的趋势，体现了该墙板对高频声隔声效果更好；其中，低频噪声治理与控制是建筑住噪声污染关注的难题。可以看出，该墙板对于低频噪声（低于500Hz）的隔声量平均值为32.34dB，效果很好。晕耘宰月哉陨蕴阅陨晕郧酝粤栽耘砸陨粤蕴杂·111·

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