全球能源消耗比例中，建筑耗能占總能源消耗的比重較高。近年來建筑外墻保溫技術成為建筑耗能節(jié)約設計中的主流技術，是我國綠色生態(tài)節(jié)能設計中的主流形式。傳統(tǒng)建筑外墻方法能耗較大且保溫性能較差。提出將聚氨酯硬泡技術運用于建筑外墻保溫中，硬質聚氨酯泡沫是較優(yōu)異的阻熱保溫材料。首先，分析了現有的澆注聚氨酯硬泡保溫、噴涂聚氨酯硬泡保溫、粘貼聚氨酯硬泡保溫等聚氨酯高效保溫節(jié)能技術。對以上三種方式的系統(tǒng)構成、操作流程及優(yōu)勢分別闡述;其次，通過實驗對聚氨酯硬泡技術系統(tǒng)性能參數進行分析，探討導熱系數及粘貼強度對聚氨酯泡沫保溫的影響;最后，通過實際監(jiān)測建筑室內溫度，運用聚氨酯硬泡技術后室內溫度明顯上升。實驗證明，聚氨酯硬泡技術應用于建筑節(jié)能設計中，不僅降低了能耗，提高了室內溫度，而且大大降低了住宅單位面積二氧化碳的排放量，達到了綠色節(jié)能設計的目的。
關鍵詞：建筑耗能;聚氨酯硬泡技術;外墻保溫
據資源利用司與發(fā)改委數據統(tǒng)計，我國去年能源利用比例為32%，同比發(fā)達國家低10%，而且單位產出的能源消耗則超過世界平均水平的20%。能源消耗問題現已成為限制我國經濟發(fā)展的關鍵因素之一， 解決能源問題需節(jié)約開采，降低能耗，另外也要 提高能源的利用效率。
數據表明在總能耗中建筑的能源消耗大概占29%，因此節(jié)約建筑能耗則是我國節(jié)約總能耗 的關鍵一個步驟。因為對建筑能耗節(jié)約的需要不斷增加，建筑外圍護結構綠色節(jié)能設計技術 也應運而生并快速發(fā)展，現今保溫技術成為了建筑節(jié)能技術的基礎技術之一。
目前我國建筑節(jié)能水平有限，在建筑耗能中外圍護結構的熱耗能占很大的比例，所以整個節(jié)能的關鍵環(huán)節(jié)是建筑墻體節(jié)能技術， 因此節(jié)約建筑能耗的關鍵辦法是要研究外墻保溫技術與采用節(jié)能材料。我國建筑保溫節(jié)能方法主要采用外墻外保溫方法，這種方法主要是把保溫材料用粘連材料固定在外墻上，在保溫材料外表面增加一層玻璃纖維網，在將涂刷粘結膠漿 讓保溫材料和墻體相互結合起來。
1 聚氨酯硬泡外墻外保溫系統(tǒng)
1.1 噴涂法聚氨酯硬泡外墻外保溫
(1)施工過程
噴涂法聚氨酯硬泡技術現場作業(yè)時，包括兩種方法：涂料飾面法及面磚飾面方法。基本構成 為：聚氨酯隔潮底漆、噴涂硬質聚氨酯泡沫保溫層、涂刷抗裂膩子、刷飾面涂料或者抗裂聚合物、 防護網、面磚飾面保護層。
施工作業(yè)流程為：①基層清掃浮灰，整理凹凸不平物②抹灰找平③刷聚氨酯隔潮底漆④噴涂硬質泡沫保溫層⑤保溫表層處理⑥抗裂聚合物砂漿找平⑦保護層
(2)注意要點
?、儆操|聚氨酯泡沫外墻外保溫應是非常有效的保溫系統(tǒng)，諸如熱橋部位包括墻體的梁柱、 室外陽臺及門窗洞口等位置需著重增加保溫效果，在不容易噴涂的部位應該用涂抹的方法增加 保溫層或粘貼聚氨酯保溫材料，并且要先于噴涂操作前。②基底墻體的凹凸程度不能大于3 mm， 若超過此范圍應先將基底墻體找平后再進行施工噴涂作業(yè)。基底墻體的干燥程度應是水分含量不超過8%。③需要對墻面和噴槍的距離進行合理設置，同時要保證噴槍具有精確的移動速度。④在硬質聚氨酯泡沫外墻外保溫作業(yè)時，需要將環(huán)境溫度提高到10℃以上，將作業(yè)風力提高到5級以上，風速超過10M/s，且雨天進行作業(yè)。
(3)噴涂聚氨酯硬泡技術的優(yōu)勢
噴涂法形成聚氨酯保溫層和墻體能夠達到無縫銜接，可以做到有效保溫的作用，保證了導熱系數低的要求，保溫效果優(yōu)于EPS、XPS保溫材料。由于該種材料是優(yōu)良的粘結材料，與基層墻體結合性較好，當受到不利溫度或濕度影響時，仍然不與基底墻體分離，并能夠保證在潮濕環(huán)境中具有穩(wěn)定的性能。另外，硬質聚氨酯泡沫是高強度且高穩(wěn)定性的化學材料，若墻體變形時也具備良好的適應能力和抗裂能力，確保整體系統(tǒng)狀態(tài)的穩(wěn)定。
1.2 澆注法聚氨酯硬泡外墻保溫
(1)施工過程
澆注法聚氨酯硬泡沫保溫外墻主要由4個部分組成：硬質聚氨酯泡沫保溫層、外墻基底墻體、 聚合物混合砂漿保護層、界面層。其施工工藝包括兩種：可拆模板及置入式模板，前者模板拆除可重復使用，所以更符合建筑節(jié)能設計要求，下面主要介紹可拆模板澆注法作業(yè)流程。
施工流程為：①基底墻體進行治理;②在基礎板表面添加隔離劑;③澆注聚氨酯硬泡沫;④ 對澆注模板進行拆卸;⑤界面層處理;⑥抹灰找平;⑦涂刷涂料。
(2)注意要點
?、偈┕きh(huán)境溫度要在10℃以上，墻面水分的含量不得超過8%，在雨天無防雨設施的情況下不能進行施工。②在進行模板澆注時，模板固定牢固，在一定的時間間隔后進行分批加入，且澆注量不能過多，防止模板變形開裂，泡沫密度在35~60kg/m3。③該模板需要進行保溫表層的界面處理，模板完成后應檢查模板是否有殘缺，保證模板保溫層穩(wěn)定性。
(3)澆注法聚氨酯硬泡技術優(yōu)缺點
澆注法硬質聚氨酯泡沫外墻保溫和噴涂法對比不受環(huán)境條件的制約，對施工人員的技術水平要求不高。澆注法模板表面的平整度較高，施工作業(yè)時也利于操作。但澆注法施工時在封閉 的模腔內進行聚氨酯發(fā)泡，如何更好地緩解在澆注模板初期產生的漲裂問題，一直是澆注法聚氨酯外墻保溫施工的難點。
1.3 粘貼法聚氨酯硬泡外墻保溫
利用粘貼法進行聚氨酯硬泡板外墻保溫過程中，包含含聚氨酯硬泡保溫板抹灰系統(tǒng)及帶飾面層的聚氨酯硬泡保溫板系統(tǒng)?；窘M成系統(tǒng)為：水泥砂漿找平層、基底墻體、硬質聚氨酯泡沫保溫板、水泥砂漿網格布、涂料飾面、聚合物粘結砂漿、固定栓等。
施工方法包括條涂法和點框法。點框法將混合好的粘結膠漿涂抹于硬質聚氨酯泡沫板周圍，采用標注尺寸的聚苯板，膠漿涂抹于板面中間位置的8個點，點直徑為100 mm，膠漿涂抹范圍應不少于板面的60%。條涂法是將粘結膠漿涂抹在板材背面，利用專用抹子保持45°角刮掉多余部分膠漿。涂抹膠漿后，立刻將保溫板材粘貼在墻體上，粘貼動作要輕、力道均勻。應按照建筑外墻腳部位自下而上的方向粘貼粘貼聚氨酯泡沫板，板材貼牢固后，使用專用工具將板邊抹平，保證板與板之間平行對齊。
綜合以上聚氨酯硬泡技術，目前常用技術為噴涂法聚氨酯外墻保溫技術，該方法技術難度不 復雜且優(yōu)勢明顯。
2 聚氨酯硬泡技術系統(tǒng)性能參數
2.1 硬質聚氨酯泡沫參數
2.1.1導熱系數
硬質聚氨酯泡沫作為保溫隔熱的材料之一，導熱系數高低是檢驗保溫材料好壞的一項重要 指標，保證導熱系數低且穩(wěn)定是研究硬質聚氨酯泡沫保溫材料的技術難點。實驗表明，對聚氨酯導熱系數產生影響的因素較多。
(1)影響硬泡聚氨酯導熱系數的因素
根據熱阻的概念，熱流通過單元體的導熱熱阻為，公式如下：
RF =L/(AλF) (1)
其中通熱面積為：
A =L2 (2)
因此
RF =1/(LλF) (3)
其中，λF 為硬泡綜合導熱系數?？紤]到單元體中導熱，輻射對傳熱及氣固相共熱作用下，
綜合導熱系數為：
λF =λG +λS +λC (4)
其中，λC 是代表輻射導熱系數;λG 代表固相導熱系數;λS 代表氣相導熱系數
分析結果證明，硬泡孔徑小，泡孔里氣體對流傳熱造成的損失熱量能夠忽略不進行計算。硬泡導熱系數大小，是由泡孔內氣體導熱數值決定的。
(2)泡孔內不同氣體成分的導熱系數
含不同泡孔里的氣體成分，會對硬質泡沫導熱系數產生的不同影響，具體數據如表1所示。
由表1可看出，當發(fā)泡劑采用CO2時聚氨酯泡沫導熱系數最高，可以合理調整氣體的比例來改變導熱系數的數值。
(3)陳化過程對導熱系數的影響
聚氨酯在發(fā)泡進程里，跟著材料粘度的提高，泡孔構造會不停的增強，一直到泡孔整體閉合產生閉孔。噴涂法的硬質聚氨酯泡沫，陳化過程中乳白時間為3~4 s，拉絲時間10~15 s，不粘時間15~20 s，15min硬化。不一樣的陳化時間對導熱系數產生的干擾數據如表2所示。
從表2可以發(fā)現，聚氨酯硬泡沫在初始階段，導熱系數低，通過24h后，在陳化時間增加進程泡孔里發(fā)泡劑已經相對穩(wěn)定，因此導熱系數也趨于穩(wěn)定情況。
(4)密度的影響
①密度對導熱系數的影響
硬質聚氨酯泡沫的導熱系數和密度聯系緊密，密度如果發(fā)生變化，導熱系數也會隨之改變。具體數據如表3所示。
根據表3數據可看出，密度值為31.5 kg/m3其 導熱系數為0.0231 W/m·K;但當密度在35~60 kg/ m3時，導熱系數明顯降低;在密度超過60kg/m3 時，導熱系數也隨之增大，表明聚氨酯硬質泡沫在35~60 kg/m3范圍內的導熱系數為最佳。四種樣品導熱系數曲線如圖1所示。
?、诿芏葘郯滨ビ操|泡沫性能的影響
作為外墻保溫性能的材料，尤其是當場噴涂型硬泡，要考慮它自身材料的承重情況，在沒有 任何方法的情況下，載重量要≤65 kg/m2，密度不應該<35 kg/m3，綜合各方因素影響，密度不應該> 60 kg/m3,具體性能數據如表4所示。
由表4觀察出，密度增大時抗壓強度及抗拉強度也隨著增大，但導熱系數趨于穩(wěn)定時在密度 為40~55 kg/m3范圍內，所以在配制聚氨酯硬質泡沫時密度值應選取在此范圍。
2.1.2粘合強度
聚氨酯硬泡為聚氨酯材料中的一類，結構中含有極性基團，提高了對其他材料的粘合性。特 別是噴涂法施工作用中，具有極佳的粘接效果。具體數據如表5所示。
表5給出數據顯示，不同材質墻體表現出與聚氨酯的粘合強度也不同，以上表中4種材質粘合強度最高的則是砂漿墻體。具體粘合強度曲線圖如圖2所示。
2.1.3聚氨酯硬泡外墻保溫效果
由于采用了聚氨酯硬泡外墻保溫措施，減少了圍護結構的溫度應力，對柱體結構起了保護作 用，增加了柱體結構的使用壽命，且提高室內冬季的室溫度數，能夠達到聚氨酯硬泡外墻保溫效果。
3 結論
綠色節(jié)能設計是建筑耗能節(jié)約的主要設計趨勢，但目前我國建筑節(jié)能水平遠遠低于發(fā)達國 家水平，尤其北方寒冷冬季的取暖措施，給環(huán)境帶來了沉重負擔。在建筑耗能中以外圍護結構中的墻體耗能最大，所以文中利用聚氨酯硬泡外墻保溫技術對外墻進行保溫措施，通過此種技術的應用，保護了墻體的主體機構，增加了建筑物的使用壽命;減少了潮氣對墻體的侵蝕，并且提高室內溫度;施工作業(yè)過程中對環(huán)境污染小，操作簡單便捷，綜合各種因素聚氨酯硬泡技術是綠色節(jié)能的主要形式。
