被動(dòng)式節(jié)能建筑密封膠的選用

      1、前　言

      “被動(dòng)式建筑”（國內(nèi)也有稱作“被動(dòng)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(hù)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(duì)采暖和制冷需求降到最低。在此基礎(chǔ)上，通過各種被動(dòng)式建筑手段，如自然通風(fēng)、自然采光、太陽能輻射得熱等措施，盡可能實(shí)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(duì)主動(dòng)式的機(jī)械采暖和制冷系統(tǒng)的使用。

      “被動(dòng)式”房屋在屋面和外墻的圍護(hù)措施、外墻保溫以及門窗的高阻熱性四個(gè)方面做了改進(jìn)。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(shí)維護(hù)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(shí)，地?zé)岜?、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(xiàn)。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(dòng)式房屋比普通建筑可節(jié)省高達(dá)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(dòng)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(duì)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(jī)理，建筑密封材料通常分為熱熔型和化學(xué)固化型兩種。熱熔型密封膠主要為丁基密封膠，化學(xué)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(diǎn)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(diǎn)，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?fù)锨浴＞哿蛎芊饽z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(diǎn)，如耐紫外線、耐臭氧、耐化學(xué)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(fù)氨基甲酸酯基團(tuán)(NHCOO ) 的大分子化合物的統(tǒng)稱。它是由有機(jī)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(tuán)。聚氨酯密封膠具有如下特點(diǎn)：優(yōu)良的耐磨性；低溫柔軟性；性能可調(diào)節(jié)范圍較廣；機(jī)械強(qiáng)度大；粘結(jié)性好；彈性好，具有優(yōu)良復(fù)原性，可適合于動(dòng)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(fēng)擋、側(cè)風(fēng)擋玻璃的粘接和密封。

      3、被動(dòng)式節(jié)能建筑密封膠

      選用建議被動(dòng)式節(jié)能建筑選用密封膠時(shí)應(yīng)充分考慮密封膠自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、質(zhì)量及使用壽命等綜合因素合理進(jìn)行選用，有如下建議：

      3.1 被動(dòng)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(huì)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(fēng)、隔聲、立面造型，這就對(duì)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1.0 W/m2·K，2013 年達(dá)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(gè)幅員遼闊的國家，氣候區(qū)域的復(fù)雜性相當(dāng)于整個(gè)歐洲。從北到南共分為5 大氣候分區(qū)，分別為嚴(yán)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(duì)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(dá)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(dá)到2.0W/m2·K，東北地區(qū)需要達(dá)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(shì)在必行。

      被動(dòng)式節(jié)能門窗的U 值達(dá)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(duì)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(duì)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(duì)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(dòng)式節(jié)能建筑中空玻璃的理想材料。對(duì)于我國嚴(yán)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(dòng)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(fēng)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(qiáng)度、抗反復(fù)拉伸、壓縮和剝離粘結(jié)強(qiáng)度。符合歐盟ETAG002 標(biāo)準(zhǔn)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(jì)年限相同（符合國標(biāo)GB16776標(biāo)準(zhǔn)要求的硅酮結(jié)構(gòu)膠提供10 年質(zhì)量保證）；與符合國標(biāo)GB16776 要求的硅酮結(jié)構(gòu)膠相比有以下特點(diǎn)；（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(xué)性能（除常規(guī)的拉伸性能要求外，增加了剪切、撕裂、機(jī)械疲勞、蠕變檢測(cè)項(xiàng)目，全面考慮了結(jié)構(gòu)密封膠在實(shí)際使用過程中所受到的各種復(fù)雜外力）。（4）力學(xué)性能的衰減率低（要求各種條件老化后的力學(xué)性能與初始條件下的力學(xué)性能的比值≥ 75%）。因此，符合歐盟ETAG002標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)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(dòng)式節(jié)能建筑門窗裝配用膠建議

      被動(dòng)式節(jié)能建筑是一個(gè)嚴(yán)格的整體密封系統(tǒng)，對(duì)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(dòng)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(gè)能源消耗大國，正面臨著日益嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)房屋相比，被動(dòng)式房屋隔熱性能更強(qiáng)，能源消耗極低，已成為人類未來建筑節(jié)能發(fā)展的趨勢(shì)。被動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，上述兩標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)在2015-2016 年實(shí)施。另外，我國硅酮結(jié)構(gòu)膠國家標(biāo)準(zhǔn)GB16776《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》，也已按歐盟標(biāo)準(zhǔn)ETAG002標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)修訂。在不久的將來，我國門窗、幕墻用密封膠標(biāo)準(zhǔn)更加完善、合理，更適合被動(dòng)式節(jié)能建筑使用，將推動(dòng)被動(dòng)式節(jié)能建筑在我國的大力推廣。