被動式節(jié)能建筑密封膠的選用

1、前言
　　
　　“被動式建筑”（國內(nèi)也有稱作“被動房”、“超低能耗建筑”）起源于德國，是指采用各種節(jié)能技術(shù)構(gòu)造最佳的建筑圍護結(jié)構(gòu)，最大限度地提高建筑保溫隔熱性能和氣密性，使建筑物對采暖和制冷需求降到最低。在此基礎(chǔ)上，通過各種被動式建筑手段，如自然通風、自然采光、太陽能輻射得熱等措施，盡可能實現(xiàn)室內(nèi)舒適的熱濕環(huán)境和采光環(huán)境，最大限度降低或取消對主動式的機械采暖和制冷系統(tǒng)的使用。
　　
　　“被動式”房屋在屋面和外墻的圍護措施、外墻保溫以及門窗的高阻熱性四個方面做了改進。加上遮陽，玻璃幕墻以及新能源技術(shù)的利用，降低能耗的同時維護房屋的環(huán)境。新技術(shù)使用和新材料的應(yīng)用使房屋結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)顯著降低。同時，地熱泵、太陽能等技術(shù)的采用和推廣也為節(jié)能環(huán)保作了很大貢獻。屋內(nèi)熱量的保存和室外熱量的阻隔都能夠有效控制。不僅節(jié)約能耗，還能夠保證室內(nèi)的舒適。一般而言，被動式房屋比普通建筑可節(jié)省高達90%的能耗，理論上可將采暖和供熱能耗降低到零或接近零的水平。被動式房屋的核心是節(jié)能、環(huán)保，節(jié)能環(huán)保的關(guān)鍵就是建筑物自身的密閉性，密封材料的性能、質(zhì)量、使用壽命等對建筑物自身的密閉性起著舉足輕重的作用。
　　
　　2、常用建筑密封材料
　　
　　性能介紹：按照材料的固化機理，建筑密封材料通常分為熱熔型和化學固化型兩種。熱熔型密封膠主要為丁基密封膠，化學固化型密封膠主要有聚硫類、硅酮類、聚氨酯類密封膠等，各類密封膠的性能特點如下：
　　
　　2.1丁基密封膠
　　
　　丁基密封膠主要成分是聚異丁烯、丁基橡膠（是異戊二烯與異丁烯的共聚物，其中異丁烯占97%~99%），聚異丁烯的結(jié)構(gòu)式為：

　　聚異丁烯的主鏈既長又直且呈線性結(jié)構(gòu)，分子鏈高度飽和，這種特殊的結(jié)構(gòu)使丁基密封膠具有極低的氣透性、良好的防水性和電絕緣性及良好的低溫柔軟性等特點，通常用于建筑中空玻璃的第一道密封。
　　
　　2.2聚硫密封膠
　　
　　聚硫密封膠的主要成分是液體聚硫橡膠，聚硫橡膠的分子式為HS(C2H4OCH2OC2H4SS)n-C2H4OCH2OC2H4SH，分子鏈為飽和的C-C鍵和S-S鍵，且支鏈末端含有活潑的端巰基（-SH），因而使聚硫密封膠具有良好的耐溶劑、耐老化、耐沖擊性能，以及較低的透氣率和優(yōu)良的低溫撓曲性。聚硫密封膠是中空玻璃行業(yè)使用最早也是目前使用較為廣泛的一類材料。
　　
　　2.3硅酮密封膠
　　
　　硅酮密封膠的主要成分是聚二甲基硅氧烷，聚二甲基硅氧烷的結(jié)構(gòu)式為:

　　硅橡膠主鏈為Si-O鍵結(jié)構(gòu)，大分子主鏈呈線型螺旋卷曲狀有序形態(tài)，側(cè)鏈烴基具有多樣性，因而使硅酮密封膠具有一系列的優(yōu)點，如耐紫外線、耐臭氧、耐化學介質(zhì)、耐高低溫、耐老化、耐稀酸和某些溶劑侵蝕等。硅酮密封膠主要用于隱框、半隱框玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)粘接密封及建筑門窗、幕墻接縫的耐候防水密封。
　　
　　2.4聚氨酯密封膠
　　
　　聚氨酯全稱為聚氨基甲酸酯，是主鏈上含有重復氨基甲酸酯基團(NHCOO)的大分子化合物的統(tǒng)稱。它是由有機二異氰酸酯或多異氰酸酯與二羥基或多羥基化合物加聚而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外，還可含有醚、酯、脲、縮二脲、脲基甲酸酯等基團。聚氨酯密封膠具有如下特點：優(yōu)良的耐磨性；低溫柔軟性；性能可調(diào)節(jié)范圍較廣；機械強度大；粘結(jié)性好；彈性好，具有優(yōu)良復原性，可適合于動態(tài)接縫；耐候性好；耐油性能優(yōu)良；耐生物老化。目前多用于汽車前風擋、側(cè)風擋玻璃的粘接和密封。

、被動式節(jié)能建筑密封膠
　　
　　選用建議被動式節(jié)能建筑選用密封膠時應(yīng)充分考慮密封膠自身的結(jié)構(gòu)特點、質(zhì)量及使用壽命等綜合因素合理進行選用，有如下建議：
　　
　　3.1被動式節(jié)能建筑的門窗（或明框玻璃幕墻）中空玻璃的用膠建議
　　
　　眾所周知，建筑能耗占社會總能耗的近40%，其中門窗的能耗約占建筑能耗的50%，可見門窗節(jié)能是建筑節(jié)能的關(guān)鍵。門窗既是能源得失的敏感部位，又關(guān)系到采光、通風、隔聲、立面造型，這就對門窗的節(jié)能提出了更高的要求。
　　
　　德國門窗的節(jié)能走在全球的前列，2010年德國整窗的U值（K值）降低到1.0W/m2·K，2013年達到0.8W/m2·K左右，門窗的傳熱系數(shù)要求基本向墻體靠近。中國是一個幅員遼闊的國家，氣候區(qū)域的復雜性相當于整個歐洲。從北到南共分為5大氣候分區(qū)，分別為嚴寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)、溫和地區(qū)。
　　
　　針對各區(qū)的氣候條件，門窗的熱工要求也不一樣，越靠北傳熱系數(shù)要求越低。為了達到建筑節(jié)能70%的要求，現(xiàn)在北京地區(qū)整窗U值需要達到2.0W/m2·K，東北地區(qū)需要達到1.5W/m2·K�？梢�，我國門窗的傳熱系數(shù)與德國相比差距甚大。因此，我國門窗的節(jié)能勢在必行。
　　
　　被動式節(jié)能門窗的U值達到1.0W/m2·K以下，建筑門窗用中空玻璃必須選用雙道密封（丁基膠為第一道密封膠、聚硫或硅酮密封膠為中空玻璃的第二道密封膠）的LOW-E中空玻璃或充氣中空玻璃。對于不同類型外道膠制作的中空玻璃，其使用壽命相差較大。對于普通中空玻璃，同等條件下聚硫型中空玻璃的使用壽命約是硅酮型中空玻璃壽命的2倍；對于充氣中空玻璃，同等條件下聚硫型中空玻璃的使用壽命約是硅酮型中空玻璃壽命的4.4倍。因此，丁基＋聚硫密封的雙道LOW-E中空玻璃或充氣中空玻璃是被動式節(jié)能建筑中空玻璃的理想材料。對于我國嚴寒地區(qū)、寒冷地區(qū)，為保證中空玻璃的使用壽命，應(yīng)選用耐高寒聚硫密封膠為二道密封膠的LOW-E中空玻璃或充氣中空玻璃。
　　
　　3.2被動式節(jié)能建筑中的隱框
　　
　　半隱框玻璃幕墻的用膠建議硅酮結(jié)構(gòu)密封膠是隱框、半隱框玻璃幕墻的關(guān)鍵材料，它連接著板塊與金屬構(gòu)架，在幕墻的使用過程中，承受著風荷載及玻璃的自重荷載，直接關(guān)系到建筑幕墻結(jié)構(gòu)的耐久性及安全性。因此，要求硅酮結(jié)構(gòu)密封膠必須具有較高的抗張、抗剪強度、抗反復拉伸、壓縮和剝離粘結(jié)強度。符合歐盟ETAG002標準要求的硅酮結(jié)構(gòu)密封膠可提供25年的質(zhì)量保證與幕墻的設(shè)計年限相同（符合國標GB16776標準要求的硅酮結(jié)構(gòu)膠提供10年質(zhì)量保證）；與符合國標GB16776要求的硅酮結(jié)構(gòu)膠相比有以下特點；（1）能很好的保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性和一致性，（2）具有優(yōu)良的耐環(huán)境（如水紫外老化、鹽霧、酸霧等）老化能力；（3）優(yōu)良的力學性能（除常規(guī)的拉伸性能要求外，增加了剪切、撕裂、機械疲勞、蠕變檢測項目，全面考慮了結(jié)構(gòu)密封膠在實際使用過程中所受到的各種復雜外力）。（4）力學性能的衰減率低（要求各種條件老化后的力學性能與初始條件下的力學性能的比值≥75%）。因此，符合歐盟ETAG002標準要求的硅酮結(jié)構(gòu)密封膠與之配套的耐候密封膠是被動式節(jié)能建筑中的隱框、半隱框玻璃幕墻的理想材料。
　　
　　3.3被動式節(jié)能建筑門窗裝配用膠建議
　　
　　被動式節(jié)能建筑是一個嚴格的整體密封系統(tǒng)，對各類接縫如窗框與墻體、玻璃與窗框等接縫的密封性能要求較高。接縫用密封膠應(yīng)與玻璃、窗框型材、混凝土墻體等材料具有優(yōu)良的粘結(jié)性能，并具有良好的耐環(huán)境老化能力。有質(zhì)量保證的、粘結(jié)性能、老化性能等綜合性能優(yōu)異的中性硅酮密封膠是被動式節(jié)能建筑門窗裝配的理想材料。
　　
　　4、結(jié)語
　　
　　中國作為一個能源消耗大國，正面臨著日益嚴峻的能源和環(huán)境的挑戰(zhàn)，節(jié)能環(huán)保是我國的長期基本國策。與標準房屋相比，被動式房屋隔熱性能更強，能源消耗極低，已成為人類未來建筑節(jié)能發(fā)展的趨勢。被動式節(jié)能建筑用密封膠必將朝著高質(zhì)量、長壽命方向發(fā)展。目前，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部已按照歐盟相關(guān)標準起草制定了《建筑門窗幕墻用中空玻璃彈性密封膠》及《建筑幕墻用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》建工行業(yè)標準，上述兩標準預計在2015-2016年實施。另外，我國硅酮結(jié)構(gòu)膠國家標準GB16776《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》，也已按歐盟標準ETAG002標準啟動修訂。在不久的將來，我國門窗、幕墻用密封膠標準更加完善、合理，更適合被動式節(jié)能建筑使用，將推動被動式節(jié)能建筑在我國的大力推廣。