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01 保溫裝飾一體板廠家
被動(dòng)式超低能耗建筑（被動(dòng)式建筑）是指充分利用自然環(huán)境和資源，將自然通風(fēng)、自然采光、太陽能輻射和室內(nèi)非供暖熱源得熱等各種被動(dòng)式節(jié)能手段與建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫、隔熱節(jié)能技術(shù)相結(jié)合建造而成的建筑。常規(guī)的綠色建筑節(jié)能效果一般在 50%~75%，而被動(dòng)式建筑節(jié)能效果超過 90%，是未來建筑節(jié)能減排的重要途徑。
被動(dòng)式建筑具有高性能的外保溫、無熱橋設(shè)計(jì)、氣密性良好的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)等三大特征[1][2]。它對(duì)外墻、屋面、地面及門窗組成的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性要求較高，其中墻體與門窗之間的節(jié)點(diǎn)過渡又是極其薄弱的部位，一直是建筑中的能耗大戶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過過渡位置消耗的能耗約占整個(gè)建筑能耗的 40%。另外，建筑門窗周邊經(jīng)常因密封設(shè)計(jì)差導(dǎo)致室內(nèi)產(chǎn)生滲漏、霉變、結(jié)露等問題，因此過渡位置的節(jié)能、防水是被動(dòng)式建筑中極受關(guān)注的重點(diǎn)。
圖1 防水密封膜室內(nèi)外應(yīng)用
關(guān)于這種專用門窗洞口用防水密封膜材料，目前國內(nèi)尚無一家企業(yè)生產(chǎn)，國內(nèi)被動(dòng)式建筑示范項(xiàng)目[5][6]
均直接采用國外進(jìn)口產(chǎn)品。而國內(nèi)建筑防水卷材主要用于墻體及屋頂防水，比如外墻或屋頂用防水透汽膜與隔汽膜。但是國內(nèi)防水卷材生產(chǎn)廠家有近100 家，存在嚴(yán)重的產(chǎn)品同質(zhì)化問題，且國內(nèi)技術(shù)工藝水平較低，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。以往國內(nèi)防水卷材多采用編織打孔工藝，產(chǎn)品在強(qiáng)度、防水及耐久性方面與國外產(chǎn)品存在較明顯差距，近些年國內(nèi)防水卷材技術(shù)發(fā)展趨向于效仿國外無紡布層合工藝，但是因國內(nèi)民營企業(yè)研發(fā)能力弱，復(fù)合技術(shù)及成型工藝不成熟，選用基材質(zhì)量較差等問題，導(dǎo)致產(chǎn)品仍存在易剝離、透汽性差、易老化等問題。因此，市場(chǎng)競(jìng)爭力不強(qiáng)，目前宏觀形式上還是由德國、美國引領(lǐng)著高端防水材料的發(fā)展潮流。
過去國內(nèi)并無門窗洞口專用防水密封膜的概念，以往的綠色建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中也從未提及此種材料。直到2009
年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心與德國能源署在中國推廣被動(dòng)式建筑，這種防水密封膜新材料才開始被引入到國內(nèi)。2015 年出版的河北省《被動(dòng)式低能耗居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《河北標(biāo)準(zhǔn)》）中對(duì)此防水密封膜材料的性能指標(biāo)次予以規(guī)定，該標(biāo)準(zhǔn)也是國內(nèi)部關(guān)于被動(dòng)房的標(biāo)準(zhǔn)。
但《河北標(biāo)準(zhǔn)》中只是純粹照搬德國標(biāo)準(zhǔn)，材料性能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)完全采用德國標(biāo)準(zhǔn)，不利于國內(nèi)被動(dòng)式建筑及其配套新材料的發(fā)展。因此，2017 年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心牽頭編制黑龍江省《被動(dòng)式低能耗居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《黑龍江標(biāo)準(zhǔn)》），要求根據(jù)國內(nèi)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和我國不同地域氣候變化大等特點(diǎn)對(duì)新材料指標(biāo)重新規(guī)定，其中針對(duì)門窗洞口用防水密封膜材料的標(biāo)準(zhǔn)化，住建部委托中材科技南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院（以下簡稱“南京玻纖院”）承擔(dān)相關(guān)工作。目前，《黑龍江標(biāo)準(zhǔn)》的報(bào)批稿已經(jīng)完成，有關(guān)防水密封膜的指標(biāo)設(shè)定值已被收錄于《被動(dòng)式低能耗建筑——嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑》建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集（16J008-8）中。
南京玻纖院在開展防水密封膜標(biāo)準(zhǔn)化工作中主要包括兩項(xiàng)內(nèi)容：一是將德國標(biāo)準(zhǔn)與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)標(biāo)，篩選合適的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)用于防水密封膜性能檢測(cè)；二是采用對(duì)標(biāo)后確定的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)國外進(jìn)口產(chǎn)品進(jìn)行性能檢測(cè)和分析。為加深國內(nèi)對(duì)被動(dòng)式建筑門窗洞口用防水密封膜材料的了解，本文將對(duì)防水密封膜及其標(biāo)準(zhǔn)化研究進(jìn)行介紹。
02門窗洞口用防水密封膜的結(jié)構(gòu)、功能及應(yīng)用研究
門窗洞口用防水隔汽膜與防水透汽膜均是三層夾芯結(jié)構(gòu)，由上下兩層無紡布和中間一層高分子功能膜復(fù)合而成。其中無紡布主要用于增強(qiáng)力學(xué)性能和保護(hù)高分子功能膜，高分子功能膜決定防水膜的隔汽性能與透汽性能。
防水隔汽膜的中間高分子功能膜采用高分子隔汽膜，表面致密無孔，具有防水和隔汽功能。防水透汽膜的中間高分子功能膜采用高分子透汽膜，其透汽機(jī)理可分為微孔透汽和分子擴(kuò)散透汽[7]。微孔透汽的原理是高分子透汽膜表面上均勻分布大量的微孔，水蒸汽分子直徑為0.0004μm 左右，水分子直徑為100μm左右，兩者相差極大，當(dāng)高分子透汽膜表面微孔的直徑介于水蒸汽分子和水分子之間，則水蒸汽可以通過，而水分子因存在較大的表面張力而無法滲透，從而具有防水與透汽雙重功能。分子擴(kuò)散的透汽原理只適用于熱塑性聚氨酯（TPU）透汽膜，TPU 透汽膜表面致密無孔，因此具有良好的防水性能；而TPU 作為一種高分子共聚物，分子鏈由軟鏈段和硬鏈段組成，軟鏈段具有親水性，可吸附水蒸汽分子，在兩側(cè)壓力差的作用下，水蒸汽分子可沿著軟鏈段與硬鏈段間的空隙滲透，因此具備透汽性能。
由防水隔汽膜與防水透汽膜組成的門窗密封系統(tǒng)，如圖2[8]
所示，防水隔汽膜用于室內(nèi)一側(cè)，既可以阻斷室外側(cè)水蒸汽向室內(nèi)滲透，保證室內(nèi)門窗周邊的防水、防潮和防霉，又可以隔斷室內(nèi)外空氣的相互滲透，避免由空氣滲透產(chǎn)生的熱交換，保證建筑氣密性，從而減少建筑能耗。防水透汽膜用于室外一側(cè)，既可以防止雨水向墻體的滲漏，保證建筑水密性，又可以利用自身透汽性能排出墻體內(nèi)的水蒸汽，從而避免墻體內(nèi)的保溫層被水汽潤濕而失效，保障保溫節(jié)能效果[4][9]。
03 防水密封膜檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)標(biāo)工作
門窗洞口用防水密封膜主要性能包括厚度、單位面積質(zhì)量、拉伸斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率、燃燒性能和透濕性能，通過對(duì)這些性能的德國檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)以及國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析，最終以國內(nèi)建材行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)替代德國標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容見表1 所示。
04 國外防水密封膜檢測(cè)分析
采用對(duì)標(biāo)后的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)國外兩家公司的防水密封膜進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)展開分析，結(jié)果如下：
4.1 防水隔汽膜性能分析
國外兩家公司的防水隔汽膜的性能檢測(cè)結(jié)果見表2所示。
由表2
可知，兩家公司的防水隔汽膜均具有較好的綜合性能。防水膜的厚度與單位面積質(zhì)量主要由兩層無紡布和中間高分子功能膜的尺寸規(guī)格共同決定。公司Ⅰ防水隔汽膜的厚度為0.503mm，略大于公司Ⅱ的0.474mm;兩者單位面積質(zhì)量基本相近。
防水膜的拉伸性能主要由無紡布決定，取決于無紡布的厚度、材質(zhì)、成型工藝等因素。公司Ⅰ防水隔汽膜縱向的拉伸斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率分別為807N/50mm和14.5%，比公司Ⅱ的735N/50mm 和12.0% 略高;公司Ⅰ防水隔汽膜橫向的拉伸斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率分別為149N/50mm 和121%，遠(yuǎn)高于公司Ⅱ的96.8N/50mm和56.8%，因此公司Ⅰ防水隔汽膜的拉伸性能較優(yōu)于公司Ⅱ。
防水膜的燃燒性能主要取決于無紡布和高分子功能膜的材質(zhì)。經(jīng)過測(cè)試表明，兩家公司的防水隔汽膜燃燒性能均不合格，這是因?yàn)閲夥浪羝さ臒o紡布和高分子膜不具備阻燃性能。而通常國外對(duì)防水隔汽膜的燃燒性能測(cè)試之所以合格是因?yàn)閲獾臏y(cè)試對(duì)象為防水密封膜應(yīng)用后的門窗整體系統(tǒng)，并不是直接對(duì)防水密封膜進(jìn)行燃燒測(cè)試。
防水膜的透汽性能主要由透汽機(jī)理和膜厚度決定，可由透濕率、濕阻因子和水蒸汽擴(kuò)散阻力值表征。透濕率(Wp)是指在單位水蒸汽壓力差作用下，單位時(shí)間內(nèi)通過試樣單位面積的水蒸汽的質(zhì)量，透濕率越高，膜的透汽性能越好。透濕率與試樣厚度的乘積為試樣的透濕系數(shù)(δp)，而空氣的透濕系數(shù)(δa)除以試樣的透濕系數(shù)(δp)則表示試樣的濕阻因子(μ)，濕阻因子代表了試樣的抗水蒸汽透過能力，即濕阻因子越大，膜的透汽性能則越差、隔汽性能越好。濕阻因子與厚度的乘積為試樣的水蒸汽擴(kuò)散阻力(Sd)，表示試樣的水蒸汽擴(kuò)散等效空氣層厚度，Sd 值越小，膜的透汽性能越好，反之膜的隔汽性能則越好。
膜的透濕性能參數(shù)的計(jì)算關(guān)系如下：
國外公司Ⅰ防水隔汽膜的透濕率、濕阻因子和Sd值分別為6.4×10-9g/(m2·s·Pa)、7.8×104 和39.2m，而公司Ⅱ的防水隔汽膜的透濕率、濕阻因子和Sd 值分別為5.0×10-9g/(m2·s·Pa)、8.8×104 和41.7m，兩者相差不大，均具有良好的隔汽性能。
4.2 防水透汽膜性能對(duì)比分析
國外兩家公司的防水透汽膜的性能檢測(cè)結(jié)果見表3所示。
由表3 可知，公司Ⅰ防水透汽膜的厚度和單位面積質(zhì)量分別為0.574mm 和195.9g/m2，均高于公司Ⅱ的防水透汽膜，并且公司Ⅰ防水透汽膜的綜合拉伸性能要優(yōu)于公司Ⅱ，這可能是因?yàn)榍罢叩暮穸群蛦挝幻娣e質(zhì)量更高。同樣因?yàn)閮杉夜痉浪钙に貌馁|(zhì)不具備阻燃性能，因此材料本身的燃燒性能不合格。公司Ⅰ防水透汽膜的透濕率、濕阻因子和Sd 值分別為4.0×10-8g/(m2·s·Pa)、1.1×104 和6.3m， 而公司Ⅱ防水透汽膜的透濕率、濕阻因子和Sd 值分別為6.5×10-7g/(m2·s·Pa)、8.4×102 和0.41，可以發(fā)現(xiàn)公司Ⅱ的防水透汽膜的透汽性能比公司Ⅰ高一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此公司Ⅱ的防水透汽膜的透汽性能更佳。
綜上所述，國外兩家公司的防水隔汽膜的拉伸性能和隔汽性能均較好，隔汽性能幾乎相近;公司Ⅱ的防水透汽膜的拉伸性能雖然略低于公司Ⅰ，但是前者的透濕性能卻更好，更符合應(yīng)用要求。
5 《黑龍江標(biāo)準(zhǔn)》防水密封膜性能指標(biāo)
根據(jù)以上測(cè)試結(jié)果與分析，結(jié)合現(xiàn)階段國內(nèi)被動(dòng)房發(fā)展的實(shí)際需求，為正在編制的《黑龍江標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)定了門窗洞口用防水密封膜材料主要性能指標(biāo)建議值，指標(biāo)內(nèi)容見表4 所示，目前已被收錄于《被動(dòng)式低能耗建筑——嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑》建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集(16J008-8)中。
6 未來展望
從宏觀形勢(shì)上看，未來幾年將是中國被動(dòng)式建筑高速發(fā)展的黃金時(shí)期，門窗洞口用防水密封膜等新材料的市場(chǎng)需求將越來越大，具有廣闊的應(yīng)用前景。
從材料研發(fā)及應(yīng)用上來看，我國具有地域廣、氣候差別大的特點(diǎn)，比起德國因氣候單一而使防水密封膜具有較大的適用性。我國門窗洞口用防水密封膜的開發(fā)應(yīng)根據(jù)不同應(yīng)用區(qū)域的氣候特點(diǎn)，選擇不同材料來滿足多種要求，比如采用玻纖布取代高分子無紡布，將使防水膜的耐堿性能和阻燃性能得到極大地提高;比如采用數(shù)值模擬分析手段設(shè)計(jì)不同氣候區(qū)的上墻施工工藝。
從標(biāo)準(zhǔn)化方面來看，目前《黑龍江標(biāo)準(zhǔn)》中只是對(duì)防水密封膜的厚度、單位面積質(zhì)量、拉伸性能和透濕性能等予以規(guī)定，而這種防水膜材料的耐老化、延展性、剝離強(qiáng)度、防水等性能也很重要，因此未來還需要不斷地予以補(bǔ)充優(yōu)化。另外，隨著被動(dòng)式建筑不斷發(fā)展，一旦時(shí)機(jī)成熟，必將很快就會(huì)開展被動(dòng)式建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。
7 結(jié)論
被動(dòng)式建筑門窗洞口用防水密封系統(tǒng)主要由防水隔汽膜與防水透汽膜組成。防水隔汽膜用于室內(nèi)一側(cè)，防水透汽膜用于室外一側(cè)，可以完全保證門窗周邊的防水、防潮和防霉，并保障墻體內(nèi)保溫層的干燥，避免被水汽潤濕而失效，從而起到良好的保溫節(jié)能效果。
國外兩家公司的防水密封膜的拉伸性能、透汽性能和隔汽性能各有優(yōu)劣，并以國外產(chǎn)品的綜合性能檢測(cè)結(jié)果為基礎(chǔ)，制定了黑龍江標(biāo)準(zhǔn)性能指標(biāo)建議值，詳細(xì)指標(biāo)為：防水隔汽膜的縱向拉伸性能為：拉伸斷裂強(qiáng)力≥ 500N/50mm，斷裂伸長率≥ 10%;橫向拉伸性能為：拉伸斷裂強(qiáng)力≥ 80N/50mm，斷裂伸長率≥ 50%。防水透汽膜的縱向拉伸性能為：拉伸斷裂強(qiáng)力≥ 450N/50mm，斷裂伸長率≥ 10%;橫向拉伸性能為：拉伸斷裂強(qiáng)力≥ 60N/50mm， 斷裂伸長率≥ 60%。防水隔汽膜的透濕性能為：透濕率≤ 9×10-9g/(m2·s·Pa)，Sd 值≥ 30;防水透汽膜的透濕性能為透濕率：≥ 4.0×10-7g/(m2·s·Pa)，Sd 值≤ 0.5。
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