外墙外保温隔热技术路线与各种外墙外保温体系的选择

外墙外保温隔热技术路线与各种外墙外保温体系的选择

上海市建筑科学研究院建筑节能问题严峻

节能是国家环境保护和节约能源政策的主要内容。我国每年新建房屋面积高达16亿至20亿平方米，97%以上是高能耗建筑。我国建筑单位面积能耗是气候相近发达国家的3倍~5倍。北方寒冷地区的建筑采暖能耗已占当地全社会能耗的20%以上，且绝大部分都是采用火力发电和燃煤锅炉，同时给环境带来严重的污染。所以建筑节能还是本世纪我国建筑业的一个重要的课题。建设资源节约型社会1986年《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》1996年7月1日起，新的《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》，在原基础上节能50%2003年3月又发布了《膨胀聚苯版薄抹灰外墙外保温系统》建筑工业行业标准；2004年4月，国务院办公厅发出《关于开展资源节约活动的通知》，决定2004年至2006年在全国范围内组织开展资源节约活动2005年建设部规定北京、上海两大城市自2005年1月1日起，新建住宅必须采用节能措施。同时，其他城市也对住宅节能作了规定。建筑节能实现途径

通过墙体保温、门窗节能、屋面节能等，降低使用能耗。

传热方式包括热传导、辐射和对流三种；常用的墙体保温材料主要通过抑制热传导节能，利用轻质、低导热系数原料降低整体导热系数，达到隔热目的。低导热系数原料：微孔碳酸钙、膨胀珍珠岩、硅藻土、空心微珠、海泡石等反射隔热机理：选用在一定波长范围内具有反射效果材料，使涂层免于吸收该波段内太阳辐射能量，实现隔热效果。辐射隔热机理：利用热发射率高、反型尖晶石结构的复合金属氧化物，通过辐射的形式将涂层吸收的热量，以一定的波长发射回空气中，以实现降温效应。纳米孔隔热机理：当气孔直径小于50nm时，涂膜气孔中空气分子被吸附于气孔壁上，不能自由运动，从而抑制对流传热发生；纳米气孔的存在，对热传导产生阻隔作用；纳米气孔壁，对热辐射有一定的反射作用。

节能保温墙体技术节能型墙体，如粘土空心砖、混凝土空心砌块等以及复合墙体。

复合墙体的基层墙体可为传统的粘土实心砖、混凝土墙等，也可为新型的粘土空心砖、混凝土空心砌块等。所采用的轻质高效保温材料有膨胀聚苯乙烯、挤塑聚苯乙烯、岩棉、玻璃棉等。墙体保温材料主要分为外墙内保温材料和外墙外保温材料两大类以及隔热保温涂料节能保温墙体技术外墙内保温是将保温材料置于外墙体的内侧。优点：1)它对饰面和保温材料的防水、耐候性等技术指标的要求不甚高。纸面石膏板、石膏抹面砂浆等均可满足使用要求，取材方便；2)内保温材料施工不需搭设脚手架。3）内保温施工速度快，操作方便灵活；4）内保温应用时间较长，技术成熟。

外墙内保温技术及其特点节能保温墙体技术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内墙贴聚苯板抹粉刷石膏抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布等。

被大面积推广的内保温技术节能保温墙体技术1）由于各种原因，饰面层易出现开裂；2）不便于用户二次装修和吊挂饰物；3）占用室内使用空间；4）由于圈梁、楼板、构造柱等会引起热桥；5）对既有建筑进行节能改造时，对居民的日常生活干扰较大；6）内墙悬挂和固定物件也易破坏内保温结构。外墙内保温的缺陷节能保温墙体技术外墙外保温技术及其特点优点：1）适用范围广：北方、南方；新建筑，旧建筑；2）保温效果明显：可基本消除“热桥”影响；3）保护主体结构：减少对主体结构的影响，如：温度对建筑竖向的影响，可降低温度在结构内产生的应力；4）改善室内环境：提高了墙体的保温隔热性能；提高墙体的防潮性能，可避免室内的结露、霉斑等现象；5）与内保温相比，扩大室内的使用空间；6）利于旧房改造：进行节能改造时，不影响居民在室内的正常生活和工作。外墙外保温的组成和结构外墙外保温的组成和结构粘结层：由粘结胶浆构成，可视需要附加锚钉，不符合要求的基面需要采用机械法固定；保温层：如聚苯乙烯泡沫板（EPS）或挤塑板（XPS）等，厚度按设计要求选择；防护层：由抹面胶浆和玻璃纤维网格布组成；饰面层：可选用防开裂、抗水透气和耐候性好的外墙涂料。节能保温墙体技术如：反射隔热涂料或者相变储能涂料1、反射隔热涂料特点：薄层、高效、防护与装饰一体化、施工简单；体积小、重量轻，便于异型表面或旧墙面使用；可以将隔热涂料与常规墙体保温材料配套使用。2、相变储能涂料的特点：将无机多孔介质和有机材料复合，制备相变储能材料；相变过程中，可与环境能量交换，控制环境温度；储能密度高、温度控制恒定、节能效果显著、温度选择范围广（-20-1000℃）和易于操作。隔热保温涂料技术及其特点外墙外保温在国外发展形势起源于上世纪四十年代的瑞典和德国，最初是为了弥补墙体裂缝。实际应用后发现，建筑物采用外墙外保温系统是最直接最科学的节能方式之一。在欧洲广泛应用的外墙外保温系统主要有三种。1、膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统，美国也主要采用这种方法；2、岩棉纤维平行于墙面的外墙外保温系统；3、岩棉纤维垂直于墙面的外墙外保温系统。外墙外保温在国外发展形势薄抹灰外墙外保温系统的耐久性的问题；在寒冷地区中的露点问题；不同类型的系统在不同冲击荷载下的反应；实验室的测试结果与实际工程中性能的相关性等。美欧的相关基础研究外墙外保温在我国的发展形势随着能源的供应紧张，建筑节能是个全球化的趋势。外墙外保温工程将不断增加，成为一项最基本的保温隔热技术。外墙外保温技术将会更加多样，采用不同保温材料、不同构造、不同工艺的做法并存。保温隔热材料性能将会更加优越，保温隔热要求也会越来越高。我国现有主要的外墙外保温技术1、膨胀聚苯乙烯板加薄层抹灰并用玻璃纤维加强2、挤塑聚苯乙烯外保温材料3、单面钢耸网架聚苯板外墙外保温4、外墙外保温膏料我国现有主要的外墙外保温技术目前在我国使用最多的一种外保温墙体，其中聚苯板在基层墙体上的固定方式有三种：1)采用粘结胶浆固定；2)采用机械固定物固定；3)以上两种固定方式的结合。膨胀聚苯乙烯板加薄层抹灰并用玻璃纤维加强我国现有主要的外墙外保温技术优越性：1)体系成熟，粘结层、保温层与饰面层可配套使用；2)膨胀聚苯乙烯价格适中，施工工艺简单，便于推广；3)具有多功能性，集保温、防水和装饰于一体；4)具有较强的耐候性、防水和水蒸气渗透性能；5)有多种颜色和纹理的面层涂料可供配套使用。局限性：由于其对施工的环境温度要求为4℃，不适合冬期施工。由于白蚁对膨胀聚苯乙烯的侵害，在有白蚁的地区不可使用；膨胀聚苯乙烯板加薄层抹灰并用玻璃纤维加强我国现有主要的外墙外保温技术挤塑聚苯乙烯的固定主要采用机械固定件。优越性：1)表层及闭孔结构内层致密、导热系数低、保温隔热性能更好；2)具有良好的抗湿性，在潮湿的环境中，保温隔热性能良好；3）适用于冷库等以及面砖或石材饰面的建筑，4）由于要采用机械固定，在冬季可照常施工。局限性：挤塑聚苯乙烯的价格偏高，仅适用于档次较高的建筑。施工工艺和节点构造尚有待于进一步完善。挤塑聚苯乙烯外保温材料我国现有主要的外墙外保温技术优越性：1）施工时一次成型，节省了人力、时间以及安装费用；2）聚苯板块大、质轻，易于施工；3）施工操作易掌握，冬季可照常施工；4）聚苯板外侧挂有钢丝网，外饰面可用面砖。局限性：用于现浇混凝土多、高层住宅，构造节点、安装工艺等还有待于进一步完善。单面钢耸网架聚苯板外墙外保温我国现有主要的外墙外保温技术优越性：1）粘结层、保温层与装饰层已形成体系；2）对基层墙体平整度要求不高，易于在各种基层墙体上施工；3）施工工艺比较简单，操作易掌握；4）可采用回收废聚苯颗粒为骨料，利于环保；5）可用于修补墙体抹灰面层的裂缝。局限性：外墙外保温膏料的节点构造、施工工艺等还有待于进一步完善。外墙外保温膏料外墙外保温基本要求水密性、抗风压及温、湿度变化、抗可能的机械碰撞。1、使用安全性：稳定，基层正常变形而不产生裂缝或空鼓，耐候性、抗拉强度，粘结强度和耐水性、固定件拉拔力、抗裂性、玻纤网耐碱断裂力和保留率等；2、火灾情况下的安全性。3、卫生、健康和环境：防水渗透性，防止内表面和间层结露；系统耐候性、抗冲击性、吸水量、抹面层不透水性、保护层水蒸气渗透阻、热阻及材料水蒸气渗透系数和环保性；4、节能和保温。5、耐久性：外墙外保温工程的使用年限不应少于25年。具有物理－化学稳定性，组成材料彼此相容，耐腐蚀或经耐腐蚀处理，具有防生物侵害性能。隔热保温用绝热材料

具有减少结构物与环境热交换功能的材料称为绝热材料

1、岩（矿）棉2、泡沫玻璃板3、聚苯乙烯泡沫塑料4、聚氨酯泡沫塑料5、环氧泡沫保温材料绝热材料的性能

绝热是要最大限度地阻抗热流的传递；必须具有大的热阻和小的导热系数；影响绝热材料导热性能的因素：1、导热系数：有机高分子材料

无机材料；非金属材料

金属材料；气态物质材料

液态物质材料

固体物质材料。2、材料结构：密度低、孔隙率大，孔隙为封闭微小孔时，导热系数较小。3、环境湿度：湿度增大，材料的平衡含水率增大，材料的导热系数将会降低。4、其他因素：还必须具有一定的机械强度、粘结性能、小的收缩率及耐久性。隔热保温用绝热材料岩（矿）棉岩（矿）棉是我国80年代初期从国外引进的技术优点：岩（矿）棉属无机材料，不燃烧，价格较低，在满足绝热要求的同时具有良好的隔声性能；缺点：质量优劣之间相关较大，使用时应加以区别。密度低的抗压强度不高，手感不好和耐长期潮湿性比较差。隔热保温用绝热材料泡沫玻璃是无机玻璃经磨细通过800℃～900℃高温熔化发泡和退火冷却后制成；使用温度范围宽广在-200℃～+400℃之间；100%密闭气泡、完全不透水气；保温效果恒久可靠；完全不燃、不老化、不霉变、无放射性侵害，不产生任何有毒气体，对人体无害；膨胀收缩率低，基本上接近水泥和钢铁的膨胀收缩率；抗压强度高，使其能承受较大的载荷；可防止生物破坏；完全不被腐蚀且不含任何纤维织物，是环保材料。泡沫玻璃板

隔热保温用绝热材料外墙贴面：基层墙面找平；采用聚合物水泥粘结剂或其它将泡沫玻璃板整片粘贴；磨平凹凸，涂刮两层腻子（中间隔一层聚丙烯或细格钢丝网格布），喷涂涂料（也有粘贴釉面砖）作饰面层。泡沫玻璃保温方法隔热保温用绝热材料分为膨胀型（EPS）和挤出型（XPS）。膨胀型（EPS）价格比较便宜，市场占有率较大，主要用于内、外墙绝热和包装材料。挤出型（XPS）具有优越的防潮性能，它常被用作特殊区域的绝热，如地下室墙体、地板、屋顶等。在这些地方，绝热材料将直接接触潮气或水。EPS板易切割，易打磨，且表面摩擦系数大。具有高强度的挤出聚苯乙烯板可用作载重地面的绝热。热塑性，应控制使用温度以及防火问题。聚苯乙烯泡沫塑料隔热保温用绝热材料优点：具有非常优越的绝热性能，导热系数低；闭孔结构使其具有优越的耐水汽性能，不需额外的绝缘防潮，简化了施工程序。缺点：价格较高，而且存在着易燃问题。聚氨酯泡沫塑料隔热保温用绝热材料采用双酚A环氧树脂，以铝粉和NaOH溶液为发泡剂，添加空心微珠等材料制成；环氧树脂具有粘结性好、强度高、无毒、常温固化、可发泡以及稳定性好等特点；具有保温性好、吸水性小、无毒、耐热性及防火性好等优点，并兼有吸声及阻尼效果。在建筑、交通、工业及国防等领域具有广阔的应用前景。

环氧泡沫保温材料

当前外墙外保温存在的问题1、防火问题；2、高层建筑保温层抗风压、特别是抵抗负风压的问题。对保温层应有十分可靠的固定措施；3、贴面砖，特别是高层建筑，面砖粘结层必须能长期保持牢固，否则面砖脱落；4、避免保温层内部结露，对于一些室内湿度高的建筑，冬季室内水蒸汽通过墙体向外渗透，有可能造成保温层内部结露；5、保温墙体裂缝，降低了墙体的质量，如整体性、保温性、耐久性和抗震性能。各种外墙外保温性价对比

外墙外保温系统保温材料及主要辅材厚度mm基本构造造价元/m2施工性防水性耐火性耐候耐久性环境净化聚苯板纤维增强薄抹面系统EPS板或XPS板；强力胶；网格布；聚合砂浆25基面处理＋3mm强力胶＋聚苯板＋2mm聚合砂浆＋覆网格布＋1mm聚合砂浆140～150复杂优较差一般一般保温砂浆涂抹聚苯颗粒混合料等；界面胶；聚合胶；网格布；聚合砂浆30专用界面剂＋2.5～3mm聚苯颗粒混合料＋网格布＋2.5～3mm聚苯颗粒混合料＋网格布＋3mm聚合砂浆90～100十分复杂一般一般一般较差岩棉外保温岩棉；固紧件；石膏板；龙骨架等30采用机械固紧岩棉、表面设石膏板、设龙骨架等方式上墙，外层涂聚合物抗裂砂浆110～120复杂一般优一般较差其他粘贴聚苯板增强薄抹面系统聚苯板；聚合物混合粘结砂浆胶；网格布；聚合砂浆25基面平整处理＋4mm混合粘结砂浆胶＋聚苯板＋3mm混合粘结砂浆胶＋网格布＋1mm聚合砂浆110～120复杂优较差一般一般JSY聚合铝镁外墙外保温系统聚合铝镁保温板；水泥砂浆；网格布；聚合砂浆30直接用15mm水泥砂浆＋JSY保温板＋3mm水泥砂浆＋涂覆网格布＋1mm聚合砂浆90～98简单优优优优外墙保温裂缝的问题保温墙体裂缝的存在，降低了墙体的质量，如整体性、保温性、耐久性和抗震性能。1、外保温体系抗裂优于内保温体系；

2、“逐层渐变柔性释放应力”的抗裂技术；

3、普通水泥砂浆不能作为保温体系表面的找平；

4、无空腔构造提高体系稳定性；

5、防护层的抗裂是控制裂缝的主要问题；

6、外保温体系需要经过耐候性试验验证；

7、应尽量选择涂料外饰面；

8、应充分考虑各层材料的相容性及匹配性；

9、加强保温层与其它材料结合处的抗开裂性；

10、外墙保温体系应采用材料配套供应。

外墙保温裂缝的产生原因1、聚苯板薄抹灰外保温层保温板在环境变化时发生热胀冷缩、湿胀干缩，会在板缝处集中产生变形应力。温度超过70℃时,聚苯板会产生不可逆热收缩变形造成较为严重的开裂变形。2、现浇无网聚苯板外保温层聚苯板与混凝土基墙结合力不够。现浇施工表面平整度控制困难。聚苯板表面强度低，施工时不可避免受到损坏，浇注时难免出现漏浆形成热桥。3、水泥砂浆厚抹灰钢丝网架保温板外保温层普通水泥砂浆易产生各种收缩变形，收缩应力超过抗拉强度时，就会出现裂缝。配筋位置不合理引起裂缝。荷载过大产生挤压开裂。设计环节的问题外墙保温裂缝的产生原因4、膨胀珍珠岩及海泡石保温浆料外保温层采用以膨胀珍珠岩及海泡石为主保温隔热材料的浆料由于吸水率高、干缩变形及温湿变形大易开裂脱落，且保温性能较差。5、胶粉聚苯颗粒预混合干拌保温层在该体系中应当采用柔性腻子、抗裂砂浆以及柔韧性足够的抹面砂浆，否则将会引起裂缝。6、饰面砖温度应力的影响，在饰面层会产生局部应力集中；粘结砂浆强度过高引起饰面层开裂、面砖脱落；反复冻融循环，造成面砖粘接层破坏，引起面砖脱落。设计环节的问题外墙保温裂缝的产生原因局部节点设计缺陷

1、结构挑出部位如阳台、雨罩、空调室外机搁板、附壁柱、女儿墙内外侧及压顶等的保温；

2、在保温层与其它材料结合处，材质间的弹性模量和线性膨胀系数不同，容易产生面层的裂缝；

3、老虎窗根部与坡屋面的交接处容易出现保温断点，导致返霜结露的情况的发生。

4、面砖密缝粘贴，应力无处释放形成开裂。5、面砖密缝粘贴形成瞎缝，水浸渍及冻融易引起开裂脱落。

6、保温层上直接铺增强网，不能抗裂反而形成了隔离作用。

7、窗口周边及墙体转折处等易产生应力集中的部位未铺网格布来分散其应力，从而产生裂缝。设计环节的问题

外墙保温裂缝的产生原因应考虑各层材料的柔韧性以及材料的相容性及匹配性。1、保温隔热材料：过于松软和过于高强的保温板材均不利于抗裂性。2、防护层：玻纤网格布是抗裂防护层软配筋的关键增强材料直接采用水泥砂浆做防护层；抗裂砂浆的柔韧性不够也易开裂；抗裂砂浆层过厚，砂浆层收缩大易开裂；使用了不合格的玻纤网格布等；3、饰面层：涂料、面砖采用刚性、不耐水腻子、不耐老化涂料或者与腻子不匹配的涂料；采用玻纤网为增强材料