當代集裝箱建筑模塊化設計策略研究(16)

2013年4月4日

第五章針對箱體圍護結構物理性能的改造策略

標準干貨集裝箱的外殼由鋼材制成，厚度約為1.6mm，這種薄壁鋼板結構使未經(jīng)處理的集裝箱箱體具有極強的導熱性能，無(wú)法滿(mǎn)足建筑內部空間對外圍護結構的熱工性能的要求。此外，鋼材的防火性能較差，遇到火災鋼結構會(huì )很快失去承載能力。因此，未經(jīng)處理的標準干貨集裝箱是無(wú)法滿(mǎn)足使用者對空間舒適度與建筑安全性的要求的，為解決這一問(wèn)題，可以采用兩種方法。

第一種方法是選用特制集裝箱。例如，為了滿(mǎn)足集裝箱建筑對圍護結構隔熱保溫性能的要求，可選用冷藏集裝箱。這種集裝箱由于所運載的貨物對溫度范圍有一定的要求，因此其圍護結構都配合隔熱保溫材料進(jìn)行了加工處理。但這類(lèi)特制集裝箱的成本較高，且不像標準集裝箱那樣容易獲得，實(shí)際操作中常常需要購買(mǎi)嶄新的集裝箱，削弱了集裝箱建筑的生態(tài)效益以及在經(jīng)濟性方面的優(yōu)勢。并且這類(lèi)特制集裝箱的研發(fā)與制造是針對運輸用途的，通常沒(méi)有將箱體空間的尺寸能否滿(mǎn)足建筑空間的要求納入考慮范圍，箱體改造又較為不便，因此未必能夠適應集裝箱建筑的使用要求。

第二種方法是對標準集裝箱的圍護結構進(jìn)行改造，以提升集裝箱圍護結構各方面的性能。這種做法更為靈活，可以根據集裝箱組件對空間形式的要求進(jìn)行改造，并且能夠在改造過(guò)程中配合管線(xiàn)的布置，因此使用較為普遍。本章將重點(diǎn)分析第二種方法的實(shí)際操作，介紹一些常用的改造策略與做法。

5.1 圍護結構的改造原則

在改造過(guò)程中，應當注意遵循以下的一些原則：

1. 圍護結構的改造需根據各地對各項性能所提出的標準進(jìn)行，應做到既滿(mǎn)足指標，又不造成浪費。例如，針對圍護結構的熱工性能，應首先了解項目所在地區對建筑熱工性能的要求。以我國為例，根據國家標準《采暖通風(fēng)與空氣調節設計規范》，居民舒適性室內熱環(huán)境要求為：夏季室內溫度：24~28℃，相對濕度40~65%，空氣流速0.3m/s；冬季室內溫度：18~22℃，相對濕度40~60%，空氣流速0.2m/s。在明確標準后，應計算最小總熱阻，根據結果確定保溫構造與厚度。夏熱冬冷地區，還需兼顧外圍護結構的隔熱與保溫性能?？傊?，根據當地的法規、地理位置、熱工分區、氣候特點(diǎn)等各項因素確定改造策略，能夠避免出現不達標或者超標浪費的情況。

2. 圍護結構的改造應滿(mǎn)足建筑對隔熱、保溫、隔音、隔濕、防火、防銹等各項指標的要求，在設計中綜合全面地考慮改造對建造效率、成本、工藝、環(huán)保等方面的影響，權衡利弊，選擇最為合理的策略。

3. 為保持箱體外殼的強度，在運輸與吊裝過(guò)程中保護內部構件，同時(shí)因多式聯(lián)運過(guò)程中的起吊、堆碼、栓固等要求，以及港口、堆場(chǎng)作業(yè)條件和海陸運輸環(huán)境的限制，集裝箱圍護結構通常采用在內側設置隔絕層的形式。

4. 由于箱體內部空間有限，因此，應該盡量降低隔絕層的厚度?？蛇x擇單位厚度上保溫、隔熱、隔聲性能較高的材料；充分利用箱體外殼鋼板的凹凸設置構造骨架，或者將水管、電線(xiàn)等設施布置在波形鋼板的凹進(jìn)部位，也可以減少對箱體內部空間的占用。

5. 需要注意對交接部位和縫隙的處理，以保證圍護結構的保溫性能。對于有可能產(chǎn)生縫隙的部位，可用聚氨酯或聚異氰尿酸酯等發(fā)泡材料填充縫隙，避免冷橋現象，提升保溫性能。

5.2 隔熱保溫層的常用材料

隔熱保溫是箱體圍護結構處理的難點(diǎn)，隔熱保溫層在隔絕層中所占的厚度也較大，因此，隔熱保溫層對材料的選擇就成為了箱體圍護構造處理的重點(diǎn)。

5.2.1 選擇隔熱保溫材料的原則

在選擇隔熱保溫材料時(shí)，應盡可能選用在單位厚度上 R 值較高、熱導系數較小的材料，以減少保溫隔熱層的厚度，提高室內使用面積。在實(shí)際操作中，應根據項目的標準確定圍護結構的R值，并了解清楚每種材料在單位厚度上的 R 值，再結合隔熱保溫層的構造厚度選擇材料。例如，頁(yè)巖瀝青氈每毫米的 R 值大約為0.128，要使隔熱保溫層的 R 值達到30則需要大約230mm到250mm的厚度；泡沫塑料板每毫米的 R 值大約為0.197要使隔熱保溫層的 R 值達到30則需要大約150mm的厚度；標準噴涂泡沫每毫米的 R 值大約為0.266，達到 R30 需要大約115mm的厚度。

隔熱保溫材料應具有一定的阻燃性能，能滿(mǎn)足規范對材料的耐火極限的要求。還應注意選用無(wú)毒無(wú)污染的材料，不應選擇含有放射性、致癌以及其他污染室內環(huán)境的物質(zhì)，以避免損害人身健康或污染環(huán)境。選用密度較小的輕質(zhì)材料可以減少隔絕層的重量，從而減輕結構荷載。此外，隔熱保溫材料還應具有一定的強度和較小的尺寸變化率，以避免構造隨使用年限的增多而變形。

5.2.2 隔熱保溫材料的種類(lèi)

隔熱保溫材料按原料可分為無(wú)機保溫隔熱材料、有機保溫隔熱材料和金屬絕熱材料；按材料的微觀(guān)結構可分為纖維狀保溫隔熱材料、多孔（微孔、氣泡）狀保溫隔熱材料、層狀保溫隔熱材料等幾種。保溫隔熱材料的性能取決于材料的熱導系數，熱導系數愈小，其保溫隔熱的性能則愈好。保溫隔熱材料的熱導系數與其成分、表觀(guān)密度、內部結構以及傳熱時(shí)的平均溫度和材料的含水率有關(guān)。在建筑圍護結構中最常用的絕熱保溫材料通常為輕質(zhì)多孔或纖維類(lèi)材料，例如模塑聚苯乙烯泡沫塑料、擠塑聚苯乙烯泡沫塑料、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、巖棉板、玻璃棉等。

在集裝箱建筑中，隔熱保溫材料按照其產(chǎn)品形態(tài)可分為板材和發(fā)泡噴涂（灌注）材料。常用的隔熱保溫板材有泡沫鋁夾心板、防火保溫巖棉板、三聚氰胺板、玻璃絲棉夾芯板、泡沫塑料板、棉絮（頁(yè)巖瀝青氈）夾芯板等。常用的隔熱保溫發(fā)泡噴涂或灌注材料有聚氨酯發(fā)泡材料、聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫等。

對比板材，發(fā)泡噴涂材料的施工更加便捷，具有更好的可塑性，能充分填充內飾板與箱體鋼板間的空隙，減少縫隙的產(chǎn)生，提高外圍護結構的密實(shí)度。另外，發(fā)泡噴涂材料的附著(zhù)力強，能與箱體外殼形成整體，并能夠包裹管線(xiàn)，將管線(xiàn)固定在波形鋼板的凹進(jìn)部位，從而節約空間（圖 5-1）。

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