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約設計中的主流技術，是我國綠色生態節能設計中的主流形式。傳統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能技術。對以上三種方式的系統構成、操作流程及優勢分別闡述;其次，通過實驗對聚氨酯硬泡技術系統性能參數進行分析，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
據資源利用司與發改委數據統計，我國去年能源利用比例為32%，同比發達國家低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展的關鍵因素之一， 解決能源問題需節約開采，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%，因此節約建筑能耗則是我國節約總能耗 的關鍵一個步驟。因為對建筑能耗節約的需要不斷增加，建筑外圍護結構綠色節能設計技術 也應運而生并快速發展，現今保溫技術成為了建筑節能技術的基礎技術之一。
目前我國建筑節能水平有限，在建筑耗能中外圍護結構的熱耗能占很大的比例，所以整個節能的關鍵環節是建筑墻體節能技術， 因此節約建筑能耗的關鍵辦法是要研究外墻保溫技術與采用節能材料。我國建筑保溫節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
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時，包括兩種方法：涂料飾面法及面磚飾面方法?；緲嫵?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
①硬質聚氨酯泡沫外墻外保溫應是非常有效的保溫系統，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?；讐w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時，需要將環境溫度提高到10℃以上，將作業風力提高到5級以上，風速超過10M/s，且雨天進行作業。
(3)噴涂聚氨酯硬泡技術的優勢
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，保溫效果優于EPS、XPS保溫材料。由于該種材料是優良的粘結材料，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境中具有穩定的性能。另外，硬質聚氨酯泡沫是高強度且高穩定性的化學材料，若墻體變形時也具備良好的適應能力和抗裂能力，確保整體系統狀態的穩定。
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，所以更符合建筑節能設計要求，下面主要介紹可拆模板澆注法作業流程。
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
①施工環境溫度要在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，保證模板保溫層穩定性。
(3)澆注法聚氨酯硬泡技術優缺點
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及帶飾面層的聚氨酯硬泡保溫板系統?；窘M成系統為：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 復雜且優勢明顯。
2 聚氨酯硬泡技術系統性能參數
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泡劑已經相對穩定，因此導熱系數也趨于穩定情況。
(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。
②密度對聚氨酯硬質泡沫性能的影響
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
綠色節能設計是建筑耗能節約的主要設計趨勢，但目前我國建筑節能水平遠遠低于發達國 家水平，尤其北方寒冷冬季的取暖措施，給環境帶來了沉重負擔。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;施工作業過程中對環境污染小，操作簡單便捷，綜合各種因素聚氨酯硬泡技術是綠色節能的主要形式。
標簽： 聚氨酯
