一种轻钢保温一体板及其应用与建造方法

技术领域

本发明属于建筑技术领域，具体涉及一种轻钢保温一体板及其在超低能耗建筑房屋中的应用与装配建造方法。

背景技术

在全球气候变暖、能源短缺的背景下，以高能效、低排放为核心的建筑节能正为实现国家的能源安全和可持续发展起到至关重要的作用。建筑保温是建筑节能的重要环节，其实是为了提高建筑本身的保温性能。现有的一些建筑外墙使用8-10cm的挤塑板或者聚苯板，其导热系数高，保温隔热效果差，气密性差，室内、外冷热量和冷热空气交流量大，不能保证屋内的温度，夏天热，冬天冷。超低能耗建筑房屋是指不通过传统的采暖方式和主动的空调形式来实现舒适的冬季和夏季室内环境的建筑，采用被动式设计使建筑对采暖和空调的需求最小化。超低能耗建筑房屋可以用非常小的能耗将室内调节到合适的温度，非常环保。

在超低能耗建筑房屋中，构件往往具有比较特殊的保温结构，尽可能地减少房屋内热量的损耗。如中国专利CN209243997U公开一种被动式空腔模块墙体及被动式房屋，包括设置在两平行面内的第一墙体和第二墙体，两个墙体之间形成混凝土现浇空腔。在墙体表面铺设石墨烯层，提升被动式墙体的保温节能效果。石墨烯层具有高强度、高密度、抗腐蚀阻燃、高保温等特点，但是其价格昂贵，应用于建筑上，使建筑成本大幅上升。且现有的高节能墙体结构复杂、安装施工不便。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种轻钢保温一体板及其在超低能耗建筑房屋中的应用与建造方法，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明中的一种轻钢保温一体板及其超低能耗建筑房屋中的应用与建造方法，节能减排性能好，且成本低，建造施工操作简单、安装稳固。

本发明的第一目的是提供一种轻钢保温一体板，具体如下：

一种轻钢保温一体板，所述轻钢保温一体板包括薄壁轻钢框架与石墨聚苯板。

进一步地，所述石墨聚苯板与所述薄壁轻钢框架通过热压一体成型。

进一步地，所述石墨聚苯板镶嵌在所述薄壁轻钢框架内，所述石墨聚苯板的厚度大于或等于所述薄壁轻钢框架的厚度。

进一步地，所述薄壁轻钢框架由薄壁轻钢压成的C型钢构成。

进一步地，所述石墨聚苯板包括具有凸起部的第一石墨聚苯层和具有凹槽部的第二石墨聚苯层。所述凹槽部与所述凸起部相适配，使得第一石墨聚苯层与第二石墨聚苯层组合拼接简单。

进一步地，所述石墨聚苯板的材质包括100重量份的聚苯乙烯和1.75～5重量份的天然石墨。

本发明的第二目的是提供一种超低能耗建筑房屋，具体如下：

一种超低能耗建筑房屋，将所述的轻钢保温一体板应用于超低能耗建筑房屋中。轻钢保温一体板支撑结构与保温结构一体成型，结构简单，便于安装施工，且其中的石墨聚苯板与单纯的聚苯乙烯板或石墨烯板相比，既具有聚苯乙烯板的隔热性能也具有石墨的性能，且价格远低于石墨烯板，物美价廉。

进一步地，将所述的轻钢保温一体板作为屋顶面板和外墙体应用于超低能耗建筑房屋中。

进一步地，所述外墙体上安装有被动门窗，所述被动门窗外侧边框为隔热型材。所述隔热型材的材质为石墨聚苯乙烯。所述石墨聚苯乙烯包括100重量份的聚苯乙烯和1.75～5重量份的天然石墨。该设置避免了被动门窗与外墙体连接处产生的热传导，杜绝了热桥的产生。

进一步地，所述屋顶面板内设有第一复合面板。

更进一步地，所述第一复合面板包括由内到外依次设置的第一装饰保温面板、第一隔音层和第一内防水层，其中所述第一装饰保温面板为第一OSB面板，所述第一OSB面板是由经过硼酸盐改性后的木片和木条压缩制成。第一OSB面板由经过硼酸盐改性后的木片和木条压缩制成，有助于第一OSB面板免受白蚁、霉菌和真菌的侵害。且第一OSB面板是由木片和木条压缩制成的板材，具有木材优异的保温性能，且其表面具有美丽的自然纹路，且表面光滑，将第一OSB面板置于最内层，可免去室内天花板的装饰，形成自然的木式风格。第一隔音层为聚酯纤维板，聚酯纤维板，密度高，它的降噪指数能够达到0.79(GB47-83)，吸声指数也很高，能够达到NBC＝0.81(GB-47-83)，且是一种环保隔音材料，不会释放污染物，能够代替海绵、玻璃纤维、岩棉等有害的传统隔音吸音板，适用于室内装修。第一内防水层为防水隔汽膜，通过防水隔汽膜形成一道封闭的气密层，阻断房间内外空气在气压差作用下产生的相互渗透，减少热交换次数，提高节能效果，且通过防水隔汽膜隔断外侧水汽向内侧渗透，起到防水和防潮作用。优选地，第一复合面板亦安装于超低能耗建筑房屋底部，使得同一楼层单元室内底部与顶部的第一复合面板分别与室内四周的第二复合面板的底部和顶部密封连接，且第一装饰保温面板与第二装饰保温面板连接闭合，第一隔音层与第二隔音层连接闭合，第一内防水层与第二内防水层连接闭合，构成了层层封闭的空间，分别起到很好的保温装饰、隔音、防水防潮气密的效果，提升房屋的节能性。

进一步地，所述屋顶面板外依次设有第一红外反射层和第一外防水层。第一红外反射层的材质为碳化锆，通过第一红外反射层可有效向外反射红外线，进而降低室内和室外的热交换，有效隔热。第一外防水层为防水透气膜，通过在最外层设置允许水汽排出、阻止水渗入的防水透气膜，能够有效提高屋顶面板的使用寿命和使用效果。

进一步地，所述外墙体内设有第二复合面板。

更进一步地，所述第二复合面板包括由内到外依次设置的第二装饰保温面板、第二隔音层和第二内防水层。第二装饰保温面板为第二OSB面板，第二OSB面板是由木片和木条压缩制成的板材，其表面具有美丽的自然纹路，且表面光滑，将第二OSB面板置于最内层，可免去室内墙面的装饰，形成自然的木式风格，亦可在其光滑表面进行墙纸墙布等装饰，使得内墙装饰简便、易于操作。且由于第二OSB面板由木片和木条压缩制成，其具有木材优异的保温性能。第二隔音层为聚酯纤维板。第二内防水层为防水隔汽膜，通过防水隔汽膜形成一道封闭的气密层，阻断室内外空气在气压差作用下产生的相互渗透，减少热交换次数，提高节能效果，且通过防水隔汽膜隔断外侧水汽向内侧渗透，起到防水和防潮作用。

进一步地，所述外墙体外依次设有第二红外反射层和第二外防水层。第二红外反射层的材质为碳化锆，通过第二红外反射层可有效向外反射红外线，进而降低室内和室外的热交换，有效隔热；第二外防水层为防水透气膜，通过在最外层设置允许水汽排出、阻止水渗入的防水透气膜，能够有效提高外墙体的使用寿命和使用效果。

本申请的第三目的是提供一种上述超低能耗建筑房屋的建造方法，包括以下步骤：

步骤1：在工厂内完成轻钢保温一体板的制作；

步骤2：将步骤1中制作好的轻钢保温一体板运输至施工现场；

步骤3：根据设计方案，将轻钢保温一体板组装装配成超低能耗建筑房屋。

进一步地，所述建造方法，包括以下步骤：

步骤1：在工厂内完成屋顶面板、外墙体、被动门窗、第一复合面板和第二复合面板的制作；

步骤2：将步骤1中制作好的部件运输至施工现场；

步骤3：根据设计方案，将外墙体搭建构成隔热围护结构；将第二复合面板、第二红外反射层和第二外防水层安装在外墙体上；

步骤4：按照步骤3，将第二个至第N个楼层单元依次搭建于第一个楼层单元的上方；

步骤5：将所有楼层单元的被动门窗均安装在外墙体上；

步骤6：搭建屋顶面板，将第一复合面板、第一红外反射层和第一外防水层安装在屋顶面板上。

更进一步地，所述步骤1中，外墙体和屋顶面板的制作均如下：

将带有凸起部的第一石墨聚苯层置于薄壁轻钢框架的一侧，然后将带有凹槽部的第二石墨聚苯层置于薄壁轻钢框架另一侧，通过热压成型使得第一石墨聚苯层与第二石墨聚苯层之间、第一石墨聚苯层与薄壁轻钢框架之间以及第二石墨聚苯层与薄壁轻钢框架之间均连接，石墨聚苯板镶嵌在薄壁轻钢框架内，石墨聚苯板厚度大于或等于薄壁轻钢框架厚度。

更进一步地，所述步骤1中，第一复合面板的制作如下：

将第一内防水层粘贴在第一隔音层的一面上，然后将第一装饰保温面板粘贴在第一隔音层的另一面上。

更进一步地，所述步骤1中，第二复合面板的制作如下：

将第二内防水层粘贴在第二隔音层的一面上，然后将第二装饰保温面板粘贴在第二隔音层的另一面上。

更进一步地，所述步骤3中，可将第二红外反射层粘贴在远离室内的外墙体的一面上，然后将第二外防水层粘贴在第二红外反射层上。

更进一步地，所述步骤6中，可将第一红外反射层粘贴在远离室内的屋顶面板的一面上，然后将第一外防水层粘贴在第一红外反射层上。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的轻钢保温一体板，通过将薄壁轻钢框架与石墨聚苯板热压一体成型，既具有良好的支撑结构，还具有良好的隔热阻燃性能，且大大降低了建筑材料成本，结构简单，便于使用，具有很好的应用前景。

2、本发明提供的超低能耗建筑房屋，通过将轻钢保温一体板直接应用于超低能耗建筑房屋的屋面与墙面，既保证了超低能耗建筑房屋良好的隔热阻燃性能，能够节能减排，且大大降低了建筑材料成本。且轻钢保温一体板结构简单，便于安装施工。另外，通过第一复合面板和第二复合面板等材料的合理设置及整体的巧妙布局形成了便于装配的建筑模块，各建筑模块连接紧密，避免了热桥的产生，使超低能耗建筑房屋具有很好的隔热保温性能、气密性能以及防水隔音性能，达到了良好的节能减排效果。

3、本发明提供的超低能耗建筑房屋的建造方法，各建筑模块连接简单、安装稳固，没有大量的装模拆模过程，不需要技能高超的施工人员即可完成安装且能够保证安装后超低能耗建筑房屋的节能减排效果，大大提高了施工效率。

附图说明

图1为实施例1、2中一种轻钢保温一体板的结构示意图；

图2为实施例5、6中一种超低能耗建筑房屋的结构示意图；

图3为实施例7、8中一种超低能耗建筑房屋的结构示意图；

图4为实施例9中一种超低能耗建筑房屋的结构示意图；

图5为图4中屋顶面板整体结构的放大图；

图6为图4中外墙体整体结构的放大图。

图中序号：1、轻钢保温一体板；2、薄壁轻钢框架；3、石墨聚苯板；301、凸起部；302、第一石墨聚苯层；303、凹槽部；304、第二石墨聚苯层；4、屋顶面板；5、外墙体；6、被动门窗；7、第一复合面板；8、第一红外反射层；9、第一外防水层；10、第一装饰保温面板；11、第二复合面板；12、第二装饰保温面板；13、第二隔音层；14、第二内防水层；15、第二红外反射层；16、第二外防水层；17、第一隔音层；18、第一内防水层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1一种轻钢保温一体板

一种轻钢保温一体板，如图1所示，轻钢保温一体板1包括薄壁轻钢框架2与石墨聚苯板3。其中，石墨聚苯板3镶嵌在薄壁轻钢框架2内，石墨聚苯板3与薄壁轻钢框架2通过热压一体成型，石墨聚苯板3与薄壁轻钢框架2厚度一致。具体地，薄壁轻钢框架2由薄壁轻钢压成的C型钢构成。

实施例2一种轻钢保温一体板

一种轻钢保温一体板，如图1所示，与实施例1的区别在于，其中的石墨聚苯板3包括100重量份的聚苯乙烯和1.75～5重量份的天然石墨。其余设置与实施例1相同。

实施例3一种轻钢保温一体板

一种轻钢保温一体板，与实施例1的区别在于，其中的石墨聚苯板3包括具有凸起部301的第一石墨聚苯层302和具有凹槽部303的第二石墨聚苯层304。该设置便于石墨聚苯板3在薄壁轻钢框架2内的镶嵌拼装，便于热压成型。其余设置与实施例1相同。

实施例4一种轻钢保温一体板

一种轻钢保温一体板，与实施例1的区别在于，其中的石墨聚苯板3的材质包括100重量份的聚苯乙烯和1.75～5重量份的天然石墨。另外，石墨聚苯板3包括具有凸起部301的第一石墨聚苯层302和具有凹槽部303的第二石墨聚苯层304。其余设置与实施例1相同。

实施例5一种轻钢保温一体板

一种轻钢保温一体板，与实施例1的区别在于，其中石墨聚苯板3厚度大于薄壁轻钢框架2厚度，石墨聚苯板3与薄壁轻钢框架2的厚度比为1.2:1。其余设置与实施例1相同。

实施例6一种轻钢保温一体板

一种轻钢保温一体板，与实施例1的区别在于，其中石墨聚苯板3厚度大于薄壁轻钢框架2厚度，石墨聚苯板3与薄壁轻钢框架2的厚度比为1.5:1。其余设置与实施例1相同。

实施例7一种轻钢保温一体板

一种轻钢保温一体板，与实施例1的区别在于，其中石墨聚苯板3厚度大于薄壁轻钢框架2厚度，石墨聚苯板3与薄壁轻钢框架2的厚度比为2:1。其余设置与实施例1相同。

测试1

以市售的聚苯乙烯泡沫保温板作为对照(一号对照、二号对照)检测本发明实施例1-7的轻钢保温一体板的保温阻燃性能。具体地，将一号对照、二号对照和实施例1-7的轻钢保温一体板按照GB/T 10295-2008，测试其导热系数；按照GB8624-2012对材料的燃烧性能评级；各测试结果如表1所示：

另外，对实施例1-7提供的轻钢保温一体板中的石墨聚苯板3进行相关性能的单独测试。具体地，按照GB/T 8811-2008，测试尺寸稳定性(％)；按照GB8813-2008，测试压缩强度(kPa)；按照GB/T 8810-2005，测试吸水率(体积分数，％)；按照GB/T8812.1-2007，测试熔结性(断裂弯曲负荷，N)；按照GB/T2411-1998，测试水蒸气透过系数(ng/(Pa·m·s))；各测试结果如表2所示：

通过上表1可知，本实施例1-7所提供的轻钢保温一体板，其阻燃等级均达到B2，属于难燃材料制品，且其导热系数均符合小于等于0.041W/(m·K)的标准要求，由此可见，实施例1-7所得的轻钢保温一体板阻燃性好、导热系数低，保温性能与阻燃性能兼备。

通过上表2可知，本实施例1-7中的石墨聚苯板3结构尺寸稳定性好，均符合小于等于3％的指标要求；且压缩强度高，均符合大于等于100kPa的指标要求；且吸水率低，均符合小于等于4％的指标要求；且熔结性高，均符合大于等于25N的指标要求；且水蒸气透过系数低，均符合小于等于4.5ng/(Pa·m·s)的指标要求。将其与薄壁轻钢框架2热压成的轻钢保温一体板故亦具有结构尺寸稳定性好、压缩强度高、吸水率低、熔结性高和水蒸气透过系数低的优点，因此实施例1-7获得的轻钢保温一体板结构稳定性好，支撑能力、防水能力、保温能力、阻燃能力均备，同时结构简单、成本低，便于施工安装，可大面积推广使用。

实施例8一种超低能耗建筑房屋

一种超低能耗建筑房屋，如图2所示，将实施例1中的轻钢保温一体板1作为屋顶面板4和外墙体5应用于超低能耗建筑房屋中。在外墙体5上安装被动门窗6，被动门窗6外侧边框的材质与外墙体5中的石墨聚苯板3的材质完全相同，均为石墨聚苯乙烯。该设置避免了被动门窗6与外墙体5连接处产生的热传导，杜绝了热桥的产生。

上述超低能耗建筑房屋的建造方法，包括以下步骤：

步骤1：在工厂内完成轻钢保温一体板1的制作；

步骤2：将步骤1中制作好的轻钢保温一体板1运输至施工现场；

步骤3：根据设计方案，将轻钢保温一体板1组装装配成超低能耗建筑房屋。

具体地，上述建造方法中，包括以下步骤：

步骤1：在工厂内完成被动门窗6、外墙体5和屋顶面板4的制作；

步骤2：将步骤1中制作好的部件运输至施工现场；

步骤3：根据设计方案，将外墙体5搭建构成隔热围护结构；

步骤4：按照步骤3，将第二个至第N个楼层单元依次搭建于第一个楼层单元的上方；

步骤5：将所有楼层单元的被动门窗6均安装在外墙体5上；

步骤6：搭建屋顶面板4，将屋顶面板4安装于最上层楼层单元的隔热围护结构上。

实施例9一种超低能耗建筑房屋

一种超低能耗建筑房屋，如图2所示，与实施例8的区别在于，将实施例2中的轻钢保温一体板1作为屋顶面板4和外墙体5应用于超低能耗建筑房屋中。其余设置与实施例8相同。

实施例10一种超低能耗建筑房屋

一种超低能耗建筑房屋，如图3所示，与实施例8的区别在于，将实施例3中的轻钢保温一体板1作为屋顶面板4和外墙体5应用于超低能耗建筑房屋中。其余设置与实施例8相同。

实施例11一种超低能耗建筑房屋

一种超低能耗建筑房屋，如图3所示，与实施例8的区别在于，将实施例4中的轻钢保温一体板1作为屋顶面板4和外墙体5应用于超低能耗建筑房屋中。其余设置与实施例8相同。

实施例12一种超低能耗建筑房屋

一种超低能耗建筑房屋，与实施例8的区别在于，将实施例5中的轻钢保温一体板1作为屋顶面板4和外墙体5应用于超低能耗建筑房屋中。其余设置与实施例8相同。

实施例13一种超低能耗建筑房屋

一种超低能耗建筑房屋，与实施例8的区别在于，将实施例6中的轻钢保温一体板1作为屋顶面板4和外墙体5应用于超低能耗建筑房屋中。其余设置与实施例8相同。

实施例14一种超低能耗建筑房屋

一种超低能耗建筑房屋，与实施例8的区别在于，将实施例7中的轻钢保温一体板1作为屋顶面板4和外墙体5应用于超低能耗建筑房屋中。其余设置与实施例8相同。

实施例15一种超低能耗建筑房屋

一种超低能耗建筑房屋，如图4所示，将实施例4中的轻钢保温一体板1作为屋顶面板4和外墙体5应用于超低能耗建筑房屋中。在外墙体5上安装被动门窗6，被动门窗6外侧边框的材质与外墙体5中的石墨聚苯板3的材质完全相同，均为石墨聚苯乙烯。

另外，具体地如图4、5所示，在屋顶面板4内设有具有保温隔音功能的第一复合面板7，第一复合面板7包括由内到外依次设置的第一装饰保温面板10、第一隔音层17和第一内防水层18。其中第一装饰保温面板10为第一OSB面板，第一OSB面板是由经过硼酸盐改性后的木片和木条压缩制成。第一隔音层17为聚酯纤维板，第一内防水层18为防水隔汽膜。屋顶面板4外依次设有第一红外反射层8和第一外防水层9。第一红外反射层8的材质为碳化锆，第一外防水层9为防水透气膜。

具体地如图4、6所示，外墙体5内设有具有保温隔音功能的第二复合面板11，第二复合面板11包括由内到外依次设置的第二装饰保温面板12、第二隔音层13和第二内防水层14。其中第二装饰保温面板12为第二OSB面板，第二OSB面板是由木片和木条压缩制成。第二隔音层13为聚酯纤维板，第二内防水层14为防水隔汽膜。外墙体5外依次设有第二红外反射层15和第二外防水层16。第二红外反射层15的材质为碳化锆，第二外防水层16为防水透气膜。

具体地再如图4所示，第一复合面板7亦安装于超低能耗建筑房屋底部，使得同一楼层单元室内底部与顶部的第一复合面板7分别与室内四周的第二复合面板11的底部和顶部密封连接，且第一装饰保温面板10与第二装饰保温面板12连接闭合，第一隔音层17与第二隔音层13连接闭合，第一内防水层18与第二内防水层14连接闭合，构成了层层封闭的空间，分别起到很好的装饰、隔音、防水防潮气密的效果，提升房屋的节能性。

上述超低能耗建筑房屋的建造方法，具体包括以下步骤：

步骤1：在工厂内完成屋顶面板4、外墙体5、被动门窗6、第一复合面板7和第二复合面板11的制作；

其中，屋顶面板4和外墙体5的制作均如下：

将带有凸起部301的第一石墨聚苯层302置于薄壁轻钢框架2的一侧，然后将带有凹槽部303的第二石墨聚苯层304置于薄壁轻钢框架2的另一侧，通过热压成型使得第一石墨聚苯层302与第二石墨聚苯层304之间、第一石墨聚苯层302与薄壁轻钢框架2之间以及第二石墨聚苯层304与薄壁轻钢框架2之间均连接，石墨聚苯板3镶嵌在薄壁轻钢框架2内，石墨聚苯板3与薄壁轻钢框架2厚度一致。

第一复合面板7的制作如下：

将第一内防水层18粘贴在第一隔音层17的一面上，然后将第一装饰保温面板10粘贴在第一隔音层17的另一面上。

第二复合面板11的制作如下：

将第二内防水层14粘贴在第二隔音层13的一面上，然后将第二装饰保温面板12粘贴在第二隔音层13的另一面上。

步骤2：将步骤1中制作好的部件运输至施工现场；

步骤3：根据设计方案，将外墙体5搭建构成隔热围护结构；将第二复合面板11、第二红外反射层15和第二外防水层16安装在外墙体5上；；

步骤4：按照步骤3，将第二个至第N个楼层单元依次搭建于第一个楼层单元的上方；

步骤5：将被动门窗6安装在外墙体5上；

步骤6：搭建屋顶面板4，将第一复合面板7、第一红外反射层8和第一外防水层9安装在屋顶面板4上。

其中，第一复合面板7和第二复合面板11的安装均可通过涂抹水泥砂浆或粘贴的形式来实现连接，第一红外反射层8、第一外防水层9、第二红外反射层15和第二外防水层16的安装均可通过粘贴的形式来实现连接。

测试2

对实施例8-15超低能耗建筑房屋的性能进行测试。其中气密性测试前，确保房屋门窗关闭并对影响气密性的洞口进行密封以保证房屋的密闭状态，然后在密封门横梁上挂好鼓风机进行负压检测，使室内外压差达到50Pa，通过测试仪计算房屋自然渗透率(换气次数1/h)。按照GB/T2411-1998，测试墙体的水蒸气透过系数(ng/(Pa·m·s))，按照GB/T10295-2008，测试墙体的导热系数。各测试结果如表3所示：

通过上表3可知，本实施例8-15所提供的通过轻钢保温一体板装配构成的超低能耗建筑房屋，房屋自然渗透率均达到德国超低能耗建筑房屋气密性低于0.6次/h的要求，具有很好的气密性。且实施例8-15墙体的水蒸气透过系数低，均符合小于等于4.5ng/(Pa·m·s)的指标要求，具有很好的防水性。且实施例8-15墙体的导热系数低，均符合小于等于0.041W/(m·K)的标准要求，具有很好的保温性。另外，该测试结果也反映了轻钢保温一体板结构简单，便于安装，不需要技能高超的施工人员即可完成安装且能够保证安装后超低能耗建筑房屋的节能减排效果。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。