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被动式节能建筑密封胶的选用

2015-01-30 09:02:38 作者: 来源:中国玻璃网 我要评论0

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1、前言
  
  “被动式建筑”(国内也有称作“被动房”、“超低能耗建筑”)起源于德国,是指采用各种节能技术构造最佳的建筑围护结构,最大限度地提高建筑保温隔热性能和气密性,使建筑物对采暖和制冷需求降到最低。在此基础上,通过各种被动式建筑手段,如自然通风、自然采光、太阳能辐射得热等措施,尽可能实现室内舒适的热湿环境和采光环境,最大限度降低或取消对主动式的机械采暖和制冷系统的使用。
  
  “被动式”房屋在屋面和外墙的围护措施、外墙保温以及门窗的高阻热性四个方面做了改进。加上遮阳,玻璃幕墙以及新能源技术的利用,降低能耗的同时维护房屋的环境。新技术使用和新材料的应用使房屋结构的传热系数显著降低。同时,地热泵、太阳能等技术的采用和推广也为节能环保作了很大贡献。屋内热量的保存和室外热量的阻隔都能够有效控制。不仅节约能耗,还能够保证室内的舒适。一般而言,被动式房屋比普通建筑可节省高达90%的能耗,理论上可将采暖和供热能耗降低到零或接近零的水平。被动式房屋的核心是节能、环保,节能环保的关键就是建筑物自身的密闭性,密封材料的性能、质量、使用寿命等对建筑物自身的密闭性起着举足轻重的作用。
  
  2、常用建筑密封材料
  
  性能介绍:按照材料的固化机理,建筑密封材料通常分为热熔型和化学固化型两种。热熔型密封胶主要为丁基密封胶,化学固化型密封胶主要有聚硫类、硅酮类、聚氨酯类密封胶等,各类密封胶的性能特点如下:
  
  2.1丁基密封胶
  
  丁基密封胶主要成分是聚异丁烯、丁基橡胶(是异戊二烯与异丁烯的共聚物,其中异丁烯占97%~99%),聚异丁烯的结构式为:

 

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  聚异丁烯的主链既长又直且呈线性结构,分子链高度饱和,这种特殊的结构使丁基密封胶具有极低的气透性、良好的防水性和电绝缘性及良好的低温柔软性等特点,通常用于建筑中空玻璃的第一道密封。
  
  2.2聚硫密封胶
  
  聚硫密封胶的主要成分是液体聚硫橡胶,聚硫橡胶的分子式为HS(C2H4OCH2OC2H4SS)n-C2H4OCH2OC2H4SH,分子链为饱和的C-C键和S-S键,且支链末端含有活泼的端巯基(-SH),因而使聚硫密封胶具有良好的耐溶剂、耐老化、耐冲击性能,以及较低的透气率和优良的低温挠曲性。聚硫密封胶是中空玻璃行业使用最早也是目前使用较为广泛的一类材料。
  
  2.3硅酮密封胶
  
  硅酮密封胶的主要成分是聚二甲基硅氧烷,聚二甲基硅氧烷的结构式为:

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  硅橡胶主链为Si-O键结构,大分子主链呈线型螺旋卷曲状有序形态,侧链烃基具有多样性,因而使硅酮密封胶具有一系列的优点,如耐紫外线、耐臭氧、耐化学介质、耐高低温、耐老化、耐稀酸和某些溶剂侵蚀等。硅酮密封胶主要用于隐框、半隐框玻璃幕墙的结构粘接密封及建筑窗、幕墙接缝的耐候防水密封。
  
  2.4聚氨酯密封胶
  
  聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯,是主链上含有重复氨基甲酸酯基团(NHCOO)的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外,还可含有醚、酯、脲、缩二脲、脲基甲酸酯等基团。聚氨酯密封胶具有如下特点:优良的耐磨性;低温柔软性;性能可调节范围较广;机械强度大;粘结性好;弹性好,具有优良复原性,可适合于动态接缝;耐候性好;耐油性能优良;耐生物老化。目前多用于汽车前风挡、侧风挡玻璃的粘接和密封。

、被动式节能建筑密封胶
  
  选用建议被动式节能建筑选用密封胶时应充分考虑密封胶自身的结构特点、质量及使用寿命等综合因素合理进行选用,有如下建议:
  
  3.1被动式节能建筑的窗(或明框玻璃幕墙中空玻璃的用胶建议
  
  众所周知,建筑能耗占社会总能耗的近40%,其中门窗的能耗约占建筑能耗的50%,可见门窗节能是建筑节能的关键。门窗既是能源得失的敏感部位,又关系到采光、通风、隔声、立面造型,这就对门窗的节能提出了更高的要求。
  
  德国门窗的节能走在全球的前列,2010年德国整窗的U值(K值)降低到1.0W/m2·K,2013年达到0.8W/m2·K左右,门窗的传热系数要求基本向墙体靠近。中国是一个幅员辽阔的国家,气候区域的复杂性相当于整个欧洲。从北到南共分为5大气候分区,分别为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区。
  
  针对各区的气候条件,门窗的热工要求也不一样,越靠北传热系数要求越低。为了达到建筑节能70%的要求,现在北京地区整窗U值需要达到2.0W/m2·K,东北地区需要达到1.5W/m2·K。可见,我国门窗的传热系数与德国相比差距甚大。因此,我国门窗的节能势在必行。
  
  被动式节能门窗的U值达到1.0W/m2·K以下,建筑门窗用中空玻璃必须选用双道密封(丁基胶为第一道密封胶、聚硫或硅酮密封胶为中空玻璃的第二道密封胶)的LOW-E中空玻璃或充气中空玻璃。对于不同类型外道胶制作的中空玻璃,其使用寿命相差较大。对于普通中空玻璃,同等条件下聚硫型中空玻璃的使用寿命约是硅酮型中空玻璃寿命的2倍;对于充气中空玻璃,同等条件下聚硫型中空玻璃的使用寿命约是硅酮型中空玻璃寿命的4.4倍。因此,丁基+聚硫密封的双道LOW-E中空玻璃或充气中空玻璃是被动式节能建筑中空玻璃的理想材料。对于我国严寒地区、寒冷地区,为保证中空玻璃的使用寿命,应选用耐高寒聚硫密封胶为二道密封胶的LOW-E中空玻璃或充气中空玻璃。
  
  3.2被动式节能建筑中的隐框
  
  半隐框玻璃幕墙的用胶建议硅酮结构密封胶是隐框、半隐框玻璃幕墙的关键材料,它连接着板块与金属构架,在幕墙的使用过程中,承受着风荷载及玻璃的自重荷载,直接关系到建筑幕墙结构的耐久性及安全性。因此,要求硅酮结构密封胶必须具有较高的抗张、抗剪强度、抗反复拉伸、压缩和剥离粘结强度。符合欧盟ETAG002标准要求的硅酮结构密封胶可提供25年的质量保证与幕墙的设计年限相同(符合国标GB16776标准要求的硅酮结构胶提供10年质量保证);与符合国标GB16776要求的硅酮结构胶相比有以下特点;(1)能很好的保证产品的稳定性和一致性,(2)具有优良的耐环境(如水紫外老化、盐雾、酸雾等)老化能力;(3)优良的力学性能(除常规的拉伸性能要求外,增加了剪切、撕裂、机械疲劳、蠕变检测项目,全面考虑了结构密封胶在实际使用过程中所受到的各种复杂外力)。(4)力学性能的衰减率低(要求各种条件老化后的力学性能与初始条件下的力学性能的比值≥75%)。因此,符合欧盟ETAG002标准要求的硅酮结构密封胶与之配套的耐候密封胶是被动式节能建筑中的隐框、半隐框玻璃幕墙的理想材料。
  
  3.3被动式节能建筑门窗装配用胶建议
  
  被动式节能建筑是一个严格的整体密封系统,对各类接缝如窗框与墙体、玻璃与窗框等接缝的密封性能要求较高。接缝用密封胶应与玻璃、窗框型材、混凝土墙体等材料具有优良的粘结性能,并具有良好的耐环境老化能力。有质量保证的、粘结性能、老化性能等综合性能优异的中性硅酮密封胶是被动式节能建筑门窗装配的理想材料。
  
  4、结语
  
  中国作为一个能源消耗大国,正面临着日益严峻的能源和环境的挑战,节能环保是我国的长期基本国策。与标准房屋相比,被动式房屋隔热性能更强,能源消耗极低,已成为人类未来建筑节能发展的趋势。被动式节能建筑用密封胶必将朝着高质量、长寿命方向发展。目前,住房和城乡建设部已按照欧盟相关标准起草制定了《建筑门窗幕墙用中空玻璃弹性密封胶》及《建筑幕墙用硅酮结构密封胶》建工行业标准,上述两标准预计在2015-2016年实施。另外,我国硅酮结构胶国家标准GB16776《建筑用硅酮结构密封胶》,也已按欧盟标准ETAG002标准启动修订。在不久的将来,我国门窗、幕墙用密封胶标准更加完善、合理,更适合被动式节能建筑使用,将推动被动式节能建筑在我国的大力推广。

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