集裝箱活動房圍護結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計

2013年4月8日

近年來，隨著世界各地自然災(zāi)害的頻頻發(fā)生以及對礦產(chǎn)資源的加緊開發(fā)，災(zāi)民臨時安置房和油田礦山現(xiàn)場辦公居住房的需求量不斷增長，堅固耐用、搬運容易、安裝便捷的集裝箱活動房因而得到迅速發(fā)展。順應(yīng)當(dāng)今建筑節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟的潮流，加強集裝箱活動房圍護結(jié)構(gòu)的保溫技術(shù)研究，已成為集裝箱活動房發(fā)展的必然趨勢。

1 圍護結(jié)構(gòu)保溫設(shè)計目標及標準

1.1 室內(nèi)熱舒適性

室內(nèi)熱舒適性是人們對室內(nèi)熱環(huán)境感到滿意的一種主觀感覺。影響室內(nèi)熱舒適性的因素，除了人體的新陳代謝率、衣著情況等主觀因素外，主要包括室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度、空氣流動速度和環(huán)境熱輻射等多個室內(nèi)客觀因素。環(huán)境熱輻射是由可能進入室內(nèi)的太陽輻射及人體與房屋墻壁、地面、屋頂?shù)戎車h(huán)境界面之間的輻射熱交換組成的。室內(nèi)空氣溫度是影響室內(nèi)熱舒適性的主要因素。

根據(jù)國家標準《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》，民居舒適性室內(nèi)熱環(huán)境要求如表1所示。

民居舒適性室內(nèi)熱環(huán)境要求

提高圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能及門窗的保溫性和氣密性，可以有效地改善集裝箱活動房室內(nèi)的熱環(huán)境。

1.2 建筑圍護結(jié)構(gòu)保溫與隔熱的區(qū)別

建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能是指在冬季室內(nèi)外條件下，圍護結(jié)構(gòu)阻止由室內(nèi)向室外傳熱，從而使室內(nèi)保持適當(dāng)溫度的能力。圍護結(jié)構(gòu)的隔熱性能是指在夏季自然通風(fēng)情況下，圍護結(jié)構(gòu)在室外綜合溫度（由室外空氣和太陽輻射合成）和室內(nèi)空氣溫度波動作用下，使其內(nèi)表面保持適當(dāng)溫度的能力。兩者的主要區(qū)別在于：

（1）傳熱過程不同。保溫性能反映的是冬季由室內(nèi)向室外的傳熱過程，隔熱性能反映的是夏季由室外向室內(nèi)以及由室內(nèi)向室外的傳熱過程。冬季室外氣溫在一天中波動很小，其傳熱過程以穩(wěn)定傳熱為主；夏季室外氣溫和太陽輻射在一天中隨時間有較大的變化，是周期性的不穩(wěn)定傳熱。

（2）評價指標不同。保溫性能通常用傳熱系數(shù)K值（單位：W（/m2?K））或傳熱阻RO值（單位：（m2?K）/W）來評價。隔熱性能通常用夏季室外計算溫度條件下，圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面最高溫度值來評價。在現(xiàn)行節(jié)能設(shè)計標準中，隔熱直接用圍護結(jié)構(gòu)的熱惰性指標（D值）來衡量，透明玻璃可用遮陽系數(shù)SC來評價。

（3）構(gòu)造措施不同。冬季保溫一般只要求提高圍護結(jié)構(gòu)的熱阻，可采用輕質(zhì)多孔或纖維類材料，通過復(fù)合保溫或自保溫來滿足節(jié)能要求。夏季隔熱不僅要求圍護結(jié)構(gòu)有較大的熱阻，而且要求有較好的熱穩(wěn)定性（即D值較大）；外窗還應(yīng)該提高玻璃的遮陽系數(shù)或設(shè)置遮陽，以減少太陽輻射熱。

2 圍護結(jié)構(gòu)保溫設(shè)計要求

2.1 保溫形式

在進行集裝箱活動房圍護結(jié)構(gòu)保溫設(shè)計時，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、集裝箱活動房的結(jié)構(gòu)特點、多式聯(lián)運條件以及經(jīng)濟性方面的要求，考慮保溫形式（即采用外保溫還是內(nèi)保溫），通過最小總熱阻的計算，確定保溫構(gòu)造與厚度。對夏熱冬冷地區(qū)，既要考慮建筑外圍護結(jié)構(gòu)的隔熱，又要考慮冬季建筑外圍護結(jié)構(gòu)的保溫。

因多式聯(lián)運過程中的起吊、堆碼、栓固等要求，以及港口、堆場作業(yè)條件和海陸運輸環(huán)境的限制，集裝箱活動房圍護結(jié)構(gòu)通常采用內(nèi)保溫形式。

2.2 保溫材料

盡可能采用熱導(dǎo)系數(shù)小的高效保溫隔熱材料，以減少保溫層的厚度，提高室內(nèi)使用面積。

保溫隔熱材料按材質(zhì)可分為無機保溫隔熱材料、有機保溫隔熱材料和金屬絕熱材料3大類；按形態(tài)又可分為纖維狀保溫隔熱材料、多孔（微孔、氣泡）狀保溫隔熱材料、層狀保溫隔熱材料等幾種。保溫隔熱材料的性能取決于材料的熱導(dǎo)系數(shù)，熱導(dǎo)系數(shù)愈小，其保溫隔熱的性能則愈好。保溫隔熱材料的熱導(dǎo)系數(shù)與其成分、表觀密度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及傳熱時的平均溫度和材料的含水率有關(guān)。在建筑圍護結(jié)構(gòu)中最常用的絕熱保溫材料有模塑聚苯乙烯泡沫塑料、擠塑聚苯乙烯泡沫塑料、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、巖棉板、玻璃棉等。

2.3 防火性能

保溫系統(tǒng)防火性能的相關(guān)文獻表明，對于低層住宅（3層以下），各國規(guī)范對建筑構(gòu)件的耐火極限要求均為0.5~1.0h，對建筑構(gòu)件燃燒性能的要求以我國規(guī)范最為嚴格。在進行集裝箱活動房圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)保溫設(shè)計時，可遵循《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GBJ16—1987、《住宅建筑規(guī)范》GB50368—2005和《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(guī)范》GB50222—1995的相關(guān)規(guī)定，采用不燃或難燃材料，如礦棉板（氈）、玻璃棉板等；若采用泡沫塑料類材料，其燃燒性能應(yīng)達到B1級。

2.4 健康與環(huán)境保護

保溫隔熱材料應(yīng)采用不對室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生污染的環(huán)保材料，即不含有放射性、致癌以及其他污染室內(nèi)環(huán)境的物質(zhì)。目前，我國對室內(nèi)環(huán)境污染的控制有《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》GB50325—2001和《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》GB/T18883—2002等2項標準。

2.5 內(nèi)裝飾設(shè)計

（1）集裝箱活動房圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)保溫設(shè)計應(yīng)兼顧圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)裝飾設(shè)計，力求保溫隔熱材料和內(nèi)裝飾材料的一體化裝修，實現(xiàn)內(nèi)裝修過程的標準化、工業(yè)化，提高內(nèi)裝修的勞動生產(chǎn)率，提升內(nèi)裝修的質(zhì)量和水平。

在多式聯(lián)運過程中，集裝箱活動房受起吊、插舉、堆碼等裝運作業(yè)以及海陸運輸?shù)念嶔ず驼饎拥戎T多因素影響，箱體不可避免地產(chǎn)生變形。為防止內(nèi)裝飾材料及其接縫的開裂，內(nèi)裝飾材料宜采用橫向和縱向抗彎模量較高且有一定韌性的裝飾材料，不得直接用脆性材料裝飾，如瓷磚貼面和石材貼面等。內(nèi)裝飾板接縫宜采用明縫或壓條處理，如需無縫處理，應(yīng)嚴格按嵌縫工藝進行操作，選用具有較高的自黏結(jié)能力和強度、一定的韌性和較好的施工性能的接縫膠和接縫帶。

（2）集裝箱活動房內(nèi)墻面或天花板上需固定或懸掛重物時，應(yīng)事先在箱體上預(yù)埋襯板。

（3）保溫設(shè)計應(yīng)確保內(nèi)表面不結(jié)露，即內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)空氣的露點溫度。結(jié)露會使圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面潮濕、霉變甚至淌水，惡化室內(nèi)衛(wèi)生條件。內(nèi)保溫圍護結(jié)構(gòu)的露點位置是在靠近外墻內(nèi)側(cè)的表面存在結(jié)構(gòu)冷（熱）橋的部位，這些部位因內(nèi)外溫差過大常產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。在內(nèi)保溫設(shè)計中應(yīng)避免結(jié)構(gòu)冷（熱）橋的存在。

3 集裝箱活動房圍護結(jié)構(gòu)常用的內(nèi)保溫系統(tǒng)

3.1 彩鋼夾芯板內(nèi)保溫系統(tǒng)

彩鋼夾芯板是將彩色涂層鋼板面板及彩色涂層鋼板或鍍鋅鋼板底板與保溫芯材通過黏結(jié)劑（或發(fā)泡）復(fù)合而成的保溫圍護板材，按保溫芯材的不同可分為硬質(zhì)聚氨酯夾芯板、聚苯乙烯（或擠塑聚苯乙烯）夾芯板和巖棉夾芯板。彩鋼夾芯板間采用咬合連接形式，用于潮濕場所的，可預(yù)先在面板表面高頻熱合PVC飾面。彩鋼夾芯板內(nèi)保溫系統(tǒng)一般用于干箱箱體結(jié)構(gòu)、對保溫性能要求不高的集裝箱式活動房。

3.2 龍骨內(nèi)保溫系統(tǒng)

龍骨內(nèi)保溫系統(tǒng)是配合石膏板、纖維水泥板、硅酸鈣板、氧化鎂板等內(nèi)墻裝飾板而采取的一種內(nèi)保溫方式。箱體結(jié)構(gòu)結(jié)合輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的構(gòu)造特點。薄板輕鋼龍骨既作為結(jié)構(gòu)承載件，也作為內(nèi)墻板的固定基礎(chǔ)，外側(cè)板可為干箱大波筋、平板、墻面壓型板等多種截面形式，龍骨間通常填充巖棉和玻璃棉等纖維狀保溫材料。

3.3 復(fù)合保溫石膏板內(nèi)保溫系統(tǒng)

歐洲于20世紀70年代初開始在建筑上應(yīng)用復(fù)合保溫石膏板內(nèi)保溫系統(tǒng)，經(jīng)過近40年的大規(guī)模工程實踐和考驗，已形成完善的技術(shù)標準，成為歐洲主流的建筑圍護結(jié)構(gòu)保溫系統(tǒng)。自2006年由以拉法基為代表的外資建材企業(yè)引進到我國之后，該系統(tǒng)已通過建筑行業(yè)的一系列理論和檢測論證，發(fā)布相關(guān)技術(shù)規(guī)程和圖集，并成功應(yīng)用于許多工程項目中。復(fù)合保溫石膏板兼有石膏板的裝飾性和保溫材料的出色保溫性能，實現(xiàn)集裝箱活動房保溫材料和內(nèi)墻裝飾板的一體化裝修，提升內(nèi)裝修效率。

3.4 聚氨酯內(nèi)保溫系統(tǒng)

聚氨酯內(nèi)保溫系統(tǒng)是結(jié)合冷箱發(fā)泡技術(shù)而形成的一種集裝箱活動房圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)保溫系統(tǒng)，其主要工藝特點是預(yù)先對集裝箱活動房各圍護結(jié)構(gòu)進行聚氨酯模壓注射發(fā)泡，從而形成頂、側(cè)、底等幾大總裝部件，總裝后，再對各整體部件交界處進行二次發(fā)泡。聚氨酯內(nèi)保溫系統(tǒng)適用于各種形式的箱體結(jié)構(gòu)，相對于EPS，XPS等保溫材料具有不可比擬的優(yōu)勢：

（1）保溫效能好 聚氨酯硬泡的熱導(dǎo)系數(shù)≤0.024W（/mK），是EPS，XPS等保溫材料中熱工性能最好的的保溫材料。模壓注射聚氨酯硬泡能適應(yīng)各種形狀截面，形成連續(xù)有效的保溫層，避免空氣通過縫隙或空腔流通而產(chǎn)生的冷（熱）橋現(xiàn)象。

（2）黏附力強 聚氨酯硬泡能與混凝土、木材、鋼材、瀝青、橡膠等材料粘結(jié)牢固。模壓注射聚氨酯硬泡能與箱體、內(nèi)墻裝飾板有效結(jié)合，即使在最不利的溫度與濕度，以及自重、正常碰撞等諸多因素的影響下，保溫層仍保持穩(wěn)定性，不出現(xiàn)與箱體和內(nèi)墻裝飾板的分離、脫落現(xiàn)象。

（3）防火性能較好 聚氨酯硬泡添加阻燃劑后是一種難燃、自熄碳化的材料，且無XPS，EPS遇火及高溫而熔滴造成墻體脫落的的缺陷，其防火性能可達到B2級。

（4）防水性能好 由于聚氨酯硬泡屬于閉孔結(jié)構(gòu)，閉孔率90%，吸水率≤4%，能很好地阻斷水和水蒸氣的滲透，能使保溫系統(tǒng)長期保持在良好、穩(wěn)定的絕熱狀況。

（5）抗裂性能好 聚氨酯硬泡是一種柔性較好的材料，抗外界變形能力強，在外力、溫度、濕度等變形作用下，不易發(fā)生裂縫，有效地保證體系的穩(wěn)定性和耐久性。

（6）環(huán)保性能好 聚氨酯硬泡屬于三維熱固交聯(lián)結(jié)構(gòu)，是一種化學(xué)穩(wěn)定性較高的材料，其發(fā)泡劑可用無氟或半氟型的，因而不會產(chǎn)生有害氣體，不會對室內(nèi)環(huán)境和臭氧層造成危害。

（7）施工便捷 模壓注射的施工可以進行機械化作業(yè)，效率高。聚氨酯施工對集裝箱活動房外形適應(yīng)能力強，能全方面保證復(fù)雜部位的保溫效果。

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