论外墙保温节能技术

论外墙保温节能技术摘要：随着建筑节能和保护大气环境的呼声愈来愈高，外墙保温技术已在我国日益推广应用。外墙保温做法日趋多样化，其技术亦日趋成熟，然而也存在着许多不足。本文意在通过对外墙保温材料性能、做法、优缺点进行阐述、分析、探讨和比较，让业内人士对外墙保温有一个全面的认识并寻求新的发展方向。关键词：保温节能材料性能技术做法优缺点Abstract：Withthebuildingenergyconservationandprotectionoftheatmosphericenvironmentmoreandmorevoices,andexternalinsulationtechnologyhasbeenincreasinglyappliedinChina.Externalinsulationincreasinglydiversifiedapproach,itstechnologyisbecomingincreasinglymature,buttherearestillmanydeficiencies.Thisarticleisintendedtoexternalinsulationmaterialsthroughtheperformance,practices,strengthsandweaknesseselaborate,analysis,studyandcompare,fortheindustrytoinsulationontheexternalwallshaveacomprehensiveunderstandingandseeknewdirectionofdevelopment.Keywords：ExternalwallinsulationPerformanceTechnicalapproachAdvantagesanddisadvantages随着石油煤炭等不可再生资源的日益消耗，大气中CO2及其它有害气体含量增加，地球变暖，气候恶化，污染严重，有些地方几万人口居然验不出一个合格的兵。在1973年世界石油危机以后，节约能源保护环境引起世界各国广泛重视。目前发达国家的建筑节能已进入第三个阶段，节能率为65％～70％。我国的建筑节能始于20世纪八十年代初期，2000年建设部下达了76号部长令，对建筑节能进行了强制性规定；并已经制定了第三个目标即从2005起要求节能率达到65％。建筑节能主要包括围护结构节能和采暖供热系统节能。建筑围护结构特别是外墙保温技术在日益加强。然而我国真正开始大面积推广外墙保温节能还在2004年。直到2006年也还有相当一部分居住建筑没有做外墙保温。要建设持续发展、绿色环保、生态健康、和谐节约型社会，保温节能已刻不容缓。目前，在建筑中常使用的外墙保温主要有内保温、外保温、内外混合保温等方法，材料多样，做法多样，在欧美国家用得最普遍的是外墙外保温技术。然而，不同的保温材料，不同的做法，都存着一些优缺点。1、我国外墙保温的现状不容乐观国内有些建筑采用石膏珍珠岩保温浆料内保温，厚度只有30㎜太薄，效果差；门窗及外墙周边热桥处保温做得不够；注重整体墙面的保温，忽略了女儿墙、雨篷、凸窗、外阳台等部位的保温，这种不完全外保温容易引起温度裂缝；非采暖空间房间与采暖空间房间的隔墙或楼板保温没有做；节点防火处理做得不到位；没有做保温的既有建筑大部分都没有进行节能改造；还有相当一部分新建房根本没有做外墙保温；有些做了但没有达到《居住建筑节能设计标准》的要求；围护结构保温、门窗气密性等不能满足现行标准《民用建筑节能设计标准》（JGJ26-95）的规定；带硬质聚氨酯断桥的铝合金窗，带中空玻璃的塑钢保温节能窗尚未推广。我国外墙保温的现状离我国制定的第三个建筑节能目标还相差甚远。2、外墙保温技术要求（1）保温隔热节能；（2）正常使用状况下的安全性（有一定的机械强度）和火灾情况下的安全性，符合《民用建筑设计防火规范》的规定；（3）符合卫生健康环境要求，有害物质限量符合《民用建筑室内环境控制规范》的规定；（4）耐久性；（5）水密性、气密性、耐候性；（6）耐变形。总而言之，要符合《建筑节能工程施工质量验收规范》标准的要求。3、目前外墙保温技术缺陷防火性能差，防火处理难度较大；不利于精装修（如贴面砖）；保温体系内各种材料的线性膨胀系数变化大，“抗放结合”、“柔性渐变”设计理念运用得不够，不同材料相邻关系处理得不好，抗裂保护层容易出现裂缝；粘结胶和塑料膨胀钉易老化、变脆，导致保温板脱落；保温材料耐久性较差。4、围护结构的保温性能影响围护结构保温性能的主要因素有：围护结构的传热系数、建筑体形系数、窗墙面积比、换气次数、朝向、是否高层住宅、楼梯间开敞与否、建筑物入口处是否设门斗或自动电子门等避风设施等。《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93）提出的隔热设计是以内侧带抹灰层240㎜厚西向砖墙为标准的，其他各种类型的围护结构其内表面的最高温度均应低于或等于240㎜厚西向砖墙内表面的最高温度。隔热计算结果表明：外墙为240mm粘土实心砖、粘土多孔砖、灰砂砖、炉渣砖、煤矸多孔砖、160mm厚加气混凝土砌块墙体，不做保温隔热即可满足夏季隔热要求。外墙为180mm、200mm、250mm钢筋混凝土、混凝土空心砌块等墙体采取外保温30㎜聚苯板即可满足，外墙为190mm厚粘土多孔砖墙体采取内或外保温30㎜聚苯板可满足要求，但80mm、200mm、250mm钢筋混凝土、190mm混凝土空心砌块墙体，内侧做40㎜聚苯板仍不能满足要求。外墙为50mm、75mm、100㎜聚苯乙烯泡沫塑料夹心彩钢板，不能满足夏季隔热要求，主要原因是这种轻质材料墙体对室外和室内温度波的衰减能力较差，内表面温度容易升得较高。5、保温节能一般概念、术语5.1建筑节能工程为节约建筑使用能耗所进行的建筑施工及安装工程。目前公认的建筑节能的含义是：在建筑中合理使用和有效利用能源，不断提高能源利用率，减少能源消耗；在节约能源的同时，改善建筑物的质量和功能，创造舒适的生活和工作环境，减少大气污染，保护生态环境。冬寒夏热是我国气候的主要特点，冬季受西伯利亚和蒙古高原的寒流侵袭，夏季受到强烈的太阳辐射，与同纬度地区相比平均气温夏季高出2℃左右，冬季偏低约10℃左右，导致采暖空调能耗很高。建筑采暖是城市大气的一个主要污染源，必须增加保温，减少采暖。冬季保温减少热量散失；夏季隔热保冷阻止热量进来。保温主要就是采取隔热的措施，减少对外热交换，再加上空调暖气采暖制冷保持室内最舒适的温度。5.2围护结构建筑物及房间各面的围挡物，如墙体、屋面、地面和门窗等。分内、外围护结构两类；两侧分别面向不同空间，如室内和室内或室内和室外的建筑构造层。5.3导热系数导热系数是指：在稳态条件下，1m厚物体，两侧表面温差为1K，在1h内通过1m2单位面积传递的热量，是反映材料保温性能的一项重要指标。导热系数通常随密度的降低而变小，密度小的材料所含的空气较多，而封闭静止的空气导热系数很小，如果材料密度过小，其中的空气不是在封闭静止状态，则导热系数也会上升，因此轻质材料有一个导热最小的密度。随含水率的增加而增大，吸水率增加1％，导热系数增加4％。通常随其温度的上升而变大，在常温状态不考虑，但在温度较高的管道设备保温中应考虑，例如进户供热管道采用聚氨酯直埋保温。5.4传热系数在稳态条件下，围护结构两侧空气温差为1K，在1h内通过1m2单位面积传递的热量。5.5热桥围护结构两侧在温差作用下，形成热流密集的传热部位。例如，外墙周边混凝土框架柱、构造柱、圈梁、边框梁等，这些部位导热系数较大容易成为热源密集的通道。5.6保温浆料由胶粉料与聚苯颗粒或其他保温轻骨料组配，使用时按比例加水搅拌混合而成的浆料。6、保温材料的性能保温材料一般性能要求：（1）导热系数小，热阻大；（2）表观密度小孔隙率大；（3）含水率低；（4）阻燃性能好；（5）有一定的机械强度；（6）粘结性好；（7）耐久性好，工作寿命至少为25年。保温节能应采用热阻值高，即导热系数小的高效保温材料，其导热系数一般小于0.05W/m·K。保温材料的吸湿率要低；粘结性能要好；收缩率要小，以确保粘结的可靠性和耐久性。国内外以阻燃级膨胀型和挤塑型聚苯乙烯板(EPS，XPS)应用较为普遍。就一般居民空调采暖而言，通过使用保温材料，可节能50％～80％。据日本的节能实践证明，每使用1吨保温材料进行外墙保温围护，可节约标准煤3吨/年，其节能效益是保温材料生产成本的10倍。因此，有些国家将保温绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的第五大“能源”。7、目前外墙保温做法及优缺点目前外墙保温做法已五花八门、不拘一格。包括粘贴钉挂聚苯乙烯泡沫塑料板、钢丝网架聚苯乙烯板混凝土复合墙体、高保温砌块保温墙体、砌体结构夹心保温墙体、聚氨酯泡沫塑料复合单面金属板、聚苯板龙骨保温幕墙、聚苯颗粒保温浆料保温体系等做法。材料及做法多样化，优点缺陷也多样化。7.1内保温技术做法及优缺点采用增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、聚苯板EPS（XPS）、胶粉聚苯颗粒、抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入高碱网格布、其他新型保温浆料等做法。内保温施工技术简单快捷，成本低，目前我国冬冷夏热地区外墙保温大多数采用内保温。外墙内保温就是在外墙的内侧粘贴（钉挂）聚苯板或粉刷保温浆料等保温材料，然后抹抗裂砂浆，压入耐碱玻璃纤维网格布或钉挂细钢丝网形成保护层，最后做装饰面层、贴面砖或喷刮涂料。该方法具有施工方便，对墙体垂直度要求不高，进度快等优点。外墙内保温主要存在如下7大缺点：

a保温隔热效果差，外墙平均传热系数高，温度波有可能突破保温层入室。b热桥保温处理困难，易出现结露现象。这是内保温一个明显的缺陷。c占用室内使用面积。

d不利于室内装修，包括重物钉挂困难等，在安装空调、热水器及其他装饰物等设施时尤其不便。

e不利于既有建筑的节能改造。f外墙易遭受温差应力的破坏。g保温层易出现裂缝。由于外墙受到的温差大，直接影响到墙体内表面应力变化，这种变化一般比外保温墙体大得多。当室外温度低于室内温度时，外墙收缩的幅度比内保温隔热体系的速度快；当室外温度高于室内气温时，外墙膨胀的速度高于内保温隔热体系，这种反复形变使外墙易遭受温差应力的破坏，也易造成内保温隔热体系的空鼓开裂。7.2外保温技术做法及优缺点外保温一般做法：基层处理——粘贴或钉挂保温板材——做带加强网的抹灰保护层——做装饰面层。采用粘贴或钉挂岩（矿）棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫板、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板、聚苯颗粒保温浆料+防晒节能涂料、聚氨酯硬泡塑料复合单面金属板、聚苯板龙骨保温幕墙等。7.2.1聚苯乙烯泡沫板保温体系聚苯板是以聚苯乙烯树脂为主要原料，经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料，具有优良的物理力学性能：表观密度小，导热系数小，吸水率低，隔音效果好、机械强度高、尺寸精度高、结构均匀、抗温度变形和平面变形能力强。成本低，市场售价一般在220-300元/m3。因此市场占有率很高，已经在全球范围内广泛应用。该技术是采用胶粉粘贴或塑料胀钉（用钢钉更好）钉挂在外墙上，然后钉挂耐碱玻璃纤维网格布或钉挂细钢丝网抹抗裂砂浆形成保护层，最后做装饰面层，贴面砖或刮涂料。但是也存在技术缺陷：外层抹灰易裂缝；防火性能差；台风地区的高层建筑保温层抵抗负风压不安全。7.2.2聚苯颗粒保温浆料保温体系聚苯颗粒保温浆料是由聚苯颗粒和胶粉分别按配比包装组成。该技术简便，保温性能良好，劳动强度轻,成本较低，与聚苯板外保温相比较，每平方米可降低25元左右。可以采用废旧聚苯保温板经机械破碎后的颗粒，有利于防止白色污染、保护环境。墙面不需修补找平，直接用保温料浆找补即可。天津云琅新居高层外墙保温工程中采用的就是这种技术。其中ZL胶粉聚苯颗粒保温材料及技术在1998年就被建设部列为国家级工法。但是吸水率高，必须加做抗裂防水层。7.2.3聚氨酯硬泡塑料复合单面金属板(WFC)保温体系硬质聚氨酯泡沫塑料导热系数很低，其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水汽性能，是其他材料无法与之相比的。主要由聚氨酯硬泡塑料保温层、界面涂层、金属板、面涂层组成带有加强构件复合保温层。厚度标准规格为30mm、40mm、50mm、60mm、80mm，配合各种墙体使用，可以轻松达到65%节能率。最适合于宾馆、酒店、办公楼等外保温。具体优点如下：a装饰性能可以与幕墙相媲美，WFC保温板是将金属幕墙使用的装饰面层直接复合于具有强度和刚度的复合树酯板上，降低了装饰面层的厚度。b聚氨酯硬泡塑料具有极佳的保温性能，导热系数理论上仅为0.017W/(m·k)。c超轻的体系质量，施工完成后整个体系的质量仅为3～7kg/m2。d极佳的安全性，具有良好的粘接强度，该材料为弹性吸能材料，本身抗拉强度≥0.14MPa，也就是14t/m2。e优异的耐久性，使用寿命可超过40年。f防火安全性，聚氨酯硬泡塑料防火级别B1级，而且该体系还具有构造防火层，能隔绝空气和明火。g该体系建筑力学物理性能很好，抗负风压能力和平面内变形能力强。h抗地震、抗温度变形、抗主体层间位移能力强。但造价高，比聚苯板保温体系约增加55元/㎡。7.2.4聚苯板与墙体一次浇注成型适用于混凝土框—剪体系中，就是将聚苯板固定在模板内表面，外墙主体与保温层一次成活，工效提高，工期大大缩短。聚苯板有带双面钢丝网的，也有单面钢丝网的，也可以不带钢丝网，只要对聚苯板背面进行处理，直接利用混凝土作为粘接剂来粘贴聚苯板。前两种做法都采用了钢丝网架，造价较高，且钢材是热的良导体，直接传热，会降低墙体的保温效果。后一种取消了钢丝网架，其保温性能提高，成本降低。在经过对其长期耐久性论证之后，可以推广使用。

7.2.5砌体结构夹心保温墙体：将墙体做成夹层，把珍珠岩、木屑、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料（也可以现场发泡）等填入夹层中，形成保温层。便于贴面砖，可以保护环境。但是比采用苯板保温效果差得多，价格也高；在门窗口存在热桥发生附加热损失。7.2.6高保温砌块复合墙体：施工快捷，抹灰层不易开裂；又便于贴面砖。但是太厚，增加结构荷载，减少使用面积。7.2.7聚苯板龙骨保温幕墙：用专用的固定件将不易吸水的各种保温板固定在外墙上，然后将铝板、天然石材、彩色玻璃等外挂在预先制作的龙骨上，直接形成装饰面。由贝聿铭先生设计的中国银行总行办公楼的外保温就是采用这种设计。这种做法安装费时，施工难度大，在进行高层施工时，施工人员的安全不易得到保障。7.2.8保温砂浆：导热系数大，为0.065；聚苯乙烯泡沫板EPS（阻燃型）的导热系数为0.0302。从导热系数上看为2.17倍的关系，也就是说聚苯乙烯板的厚度为5㎝厚的节能效果，对保温砂浆来讲应该抹10.85cm厚才能达到同样的保温效果。而要达到65％节能的效果，三北地区的最小聚苯板厚度也应在6cm以上。目前保温砂浆已被淘汰。外墙外保温技术七大优势：a保护主体结构，延长建筑物寿命。b基本消除“热桥”的影响，采用同样厚的保温材料时，外保温比内保温减少热损失约1/5。c使墙体潮湿情况得到改善。d有利于室温保持稳定。e便于旧建筑物进行节能改造。f可以避免装修对保温层的破坏。g增加房屋使用面积。7.3内外混合保温技术做法及优缺点内外混合保温，就是在外保温施工方便的部位采用外保温，外保温施工不方便的部位作内保温。混合保温可以提高施工速度，对外墙内保温不能保护到的热桥部分进行有效的保护。外保温做法使建筑物的结构墙体主要受室内温度的影响，温度变化相对较小，因而墙体处于相对稳定的温度场内，产生的温差变形应力较小；内保温做法部位使建筑物的结构墙体主要受室外环境温度的影响，室外温度波动较大，因而墙体处于相对不稳定的温度场内，产生的温差变形应力相对较大。内外混合保温方式，使整个建筑物外墙主体