这篇文章的侧重点是讲述北美最新的建筑保温理念、技术以及相关的建筑实践、材料和应用技术。文章共分为五个部分,建筑保温历史、问题、答案、教训和对策。
目前中国的建筑行业应该认真的研究和评估所有现存的建筑材料和应用技术,并选择和应用最先进的技术手段。文章中介绍的加拿大安健能保温体系a代表了建筑保温的一种新技术和新潮流,它是可以提高建筑性能和延长建筑寿命的新型保温体系。
建筑保温历史
当今,建筑工程技术的发展速度是前所未有的。纵观历史,建筑行业历来对新的思想和变革采取抵触。这种抵触有时可以理解,因为科学家和建造商们需要做很大努力才能全面了解新的建筑材料、建筑技术和建筑体系。在变革过程中,尽管常常会有错误和失误,但也证实了早期的一些建筑理论并不都完全正确。现在建筑业的同行们基本上认可解决与建筑科学方面有关的问题的办法,过去所犯的一些错误得到了更正。我们有必要先回顾一下建筑保温历史,再来看早期建筑科学理论给我们带来了哪些问题,而后我们又是如何利用先进的建筑技术和施工手段解决这些问题的。
第一次以商品形式出现的保温产品是在上个世纪40年代,但它真正被建筑市场所接受却是在70年代早期的能源危机时。那时,随着能源费用的不断攀升,对建筑保温的兴趣开始不断增强。人们很快意识到保温材料的应用可以使我们节省费用,更重要的是使我们的生活环境变得更加舒适。这种舒适主要体现在适宜的室内温度和室外噪音的减少。这些足以使保温成为建筑必不可少的一部分,特别是在寒冷(取暖)和炎热(制冷)的气候环境中。为了改善生活舒适条件,人们开始将保温安装在已建建筑中。但很快就发现了一个新的问题
-- 潮气在建筑维护结构内的聚积导致了这些建筑不同程度的受损,那些曾经历了几十年甚至上百年毫无问题的建筑正在受到损害,建筑的寿命在减少,有的甚至不到50年。
问题
人们发现使用了保温材料的建筑维护结构空腔内(如外墙、屋顶处等)的温差增大,导致了潮气的集聚,冷凝的产生。在对建筑科学研究证据不足和理解不透的情况下,人们试图用增设防潮层(VDR)
来尽快解决潮气的问题。冷凝的问题似乎在一定程度上得到了解决。但仍有一些建筑继续有潮气产生的问题未能得以解决。
此后,人们认识到简单的增设防潮层并不是解决问题的全部答案,因为潮气的集聚不仅仅是因为潮气渗透,还有其它因素。我们都知道气流是传带潮气更有效的传播工具,因此控制带有潮气的空气流动是改善建筑外维护结构性能最有效的办法。实验室研究证明,在建筑外维护结构空腔内,空气流动形式传播的潮气至少是以渗透形式传播的潮气的100倍。而空气隔绝层与防潮层最本质的区别是空气隔绝层必须连续封住建筑外维护结构才能有效,防潮层要求则不是如此严格。这一阐述十分重要,因为如果空气隔绝层不能完全达到连续性,建筑将会有空气和因空气传播的潮气侵入。后果是可能或许已经有冷凝产生,造成建筑结构的损坏或因霉菌的产生导致糟糕的室内空气质量。因此,如果简单的下个结论,建筑应该有两种,或是空气密封的建筑,或是完全不密封的建筑。
R热阻值(1/K热导系数)一直被建筑界作为衡量建筑保温性能的指标。我们却常常忘记建筑保温性能的好坏是由很多因素共同决定的。一个简单的事实是R热阻值仅仅定义了材料在热传导形式的热阻能力。而且它仅为所选用保温材料的热阻值,而非整体建筑外维护结构的热阻值。人们常以为将满足建筑规范热阻值要求的材料放到建筑的外围护结构,建筑物的保温就能达到设计的要求。事实上,大多数建筑并不能达标。原因之一是保温材料的安装没有达到100%密封,致使空气渗漏入建筑物内。另一个原因是人们没有将热对流考虑到热传播公式里,而热对流有时可能会占建筑总热损失(获取)的40%。尽管玻璃纤维等保温材料有很好的热阻值(R),但热对流所造成的建筑热损失(获取)会大大降低它们实际的保温值。因此,我们应该考虑整个建筑外维护结构的整体保温性能,而不是仅仅根据某一种保温材料的R热阻值来决定某个建筑的保温情况。
答案
如果在一个建筑设计中,温度是必须要考虑的因素之一(大多数区域属于这个范围),那麽如我们前面所述,这个建筑的外维护结构应有两种方式进行建造。很通透或很密封,任何介于两者之间的体系都可能会出现问题。其实我们很清楚在炎热或寒冷的地区要想建造一个通透的建筑是很不切实际的,因此我们只有第二个选择,建造密封好的建筑。
今天我们已经意识到,建造一个全密封的建筑外维护结构是控制我们环境的重要环节。控制我们的环境意味着减少能量消耗,但并不意味降低我们的生活舒适程度。为此我们需要有良好的通风体系,一来可以确保健康的室内空气质量,二来有助延长建筑的寿命。现在人类活动于室内的时间越来越多,因此上述两点变得十分重要。在北美很多的人90%以上的时间是在室内,这也就是我们为什麽用如此多的时间和精力来研究如何防止霉菌的原因。低略的施工技术、粗糙的细部处理和不正确的材料选择都可能引起霉菌的产生。无论霉菌是因何产生,如果我们没有足够的防范准备,霉菌的出现将给我们带来灾难。近来人们已开始认识到我们过去花了过多的精力试图阻止潮气进入建筑物的外维护结构,却忽略了如何使建筑在受潮气侵入后能自然排潮达到干燥这一点。我们在选择和评估新的建筑材料和技术时,我们应该将排潮自干功能作为十分重要的因素来考虑。
今天,轻钢龙骨等轻质材料已得到了广泛的应用,但它们对水的抗拒能力只是砖、石材和砌块等传统材料的百分之一。因潮气造成的问题到处存在,而且变得十分严重。为此,我们开始从大量和盲目的使用防潮层的做法转向寻求可“呼吸”的建筑材料和外墙构造。我们必须建造具有可控机械通风能力的、可“呼吸”(具有排潮自干功能)但“密封”(控制空气渗漏)的建筑。
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