淺談建筑外墻自保溫節(jié)能體系的特點及應用

翟春萍

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

淺談建筑外墻自保溫節(jié)能體系的特點及應用

翟春萍

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

本文通過對外墻外保溫和外墻自保溫體系的對比分析，指出了外墻自保溫體系是我國墻體保溫發(fā)展趨勢，并闡述了加氣混凝土墻體自保溫體系、發(fā)泡混凝土技術在外墻自保溫體系和新型混凝土自保溫砌塊的特點及應用狀況。

建筑節(jié)能；外墻保溫；加氣混凝土；發(fā)泡混凝土

1 我國墻體保溫體系的現(xiàn)狀

隨著我國對節(jié)約能源和保護環(huán)境的要求不斷提高，建筑維護結構的保溫技術也日益成熟與完善,外墻保溫技術得到長足發(fā)展。目前，常見外墻保溫技術有三種，即外墻內(nèi)保溫體系、外墻外保溫體系、外墻自保溫體系。

1.1 外墻內(nèi)保溫體系

外墻內(nèi)保溫是在墻體結構內(nèi)側覆蓋一層保溫材料，通過粘接劑固定在墻體結構內(nèi)側,之后在保溫材料外側作保護層及飾面。目前內(nèi)保溫多采用粉刷石膏作為粘接和抹面材料，通過使用聚苯板或聚苯顆粒等保溫材料達到保溫效果。外墻內(nèi)保溫技術優(yōu)點是施工方便、保溫材料的使用環(huán)境好，不受紫外線、風雨、高溫、冷凍等惡劣條件影響，對絕熱材料強度要求低，造價相對較低。在節(jié)能技術發(fā)展初期，內(nèi)保溫技術為推動我國建筑節(jié)能技術迅速起步起到了應有的歷史作用。但是，它也有其難以彌補缺陷，如不能阻斷熱橋、減小房屋使用面積、裝修容易破壞保溫層等。從發(fā)展的角度考慮，隨著我國節(jié)能標準的提高（由原來的30%提高到50%）,內(nèi)保溫的做法已不適應新的形勢,且給建筑物帶來某些不利的影響。因此，它只能是某些地區(qū)的過渡性做法，在寒冷地區(qū)特別是嚴寒地區(qū)逐步予以淘汰。

1.2 外墻外保溫節(jié)能體系

目前我國建筑節(jié)能墻體以外墻外保溫為主，就是在外墻外側設置保溫隔熱層，在保溫隔熱層外面做裝飾層。外保溫采用的材料絕大部分是泡沫塑料制品(包括普通泡沫聚苯板或擠塑聚苯板)。這類制品的特點是重量輕、導熱系數(shù)低、有較好的保溫隔熱性能 （普通聚苯板的導熱系數(shù)為0.041 W/(m2·K)，擠塑聚苯板的導熱系數(shù)為 0.032W/(m2·K）。由于節(jié)能標準的提高，為了減薄保溫層的厚度，發(fā)泡聚氨酯也開始被采用，它不但導熱系數(shù)更低(0.025 W/(m2·K))，而且性能比泡沫塑料更好。在個別工程中也采用棉類制品，如玻璃棉、巖棉或礦棉，但這類制品在外墻外保溫中用得比較少。但經(jīng)近些年實踐表明，給墻體穿外衣的節(jié)能做法（外墻外保溫體系），其效果、長期性及有效性仍存在問題，或者說從根本上并沒有解決建筑墻體圍護結構的節(jié)能問題。

1.3 外墻自保溫體系

外墻自保溫體系是以單一墻體材料即能滿足現(xiàn)有節(jié)能要求的外墻保溫體系，保溫材料即墻體材料本身。目前，可作為自保溫的墻體材料有加氣混凝土塊板、發(fā)泡混凝土現(xiàn)澆或砌塊、混凝土自保溫砌塊、輕集料混凝土小型砌塊、多孔磚等。其中，輕集料混凝土小型砌塊、多孔磚等雖具有一定保溫隔熱作用，但達不到良好的節(jié)能效果。加氣混凝土、發(fā)泡混凝土是目前積極推廣應用的自節(jié)能保溫墻體材料。

2 外墻自保溫體系與外墻外保溫體系比較分析

2.1 設計方面

外墻外保溫隔熱體系由于采用聚合物材料（如聚苯板、聚氨酯硬泡體等）,其傳熱指標相對一般自保溫隔熱材料要好。但外墻外保溫隔熱體系一般厚度只有2～3 cm，而自保溫隔熱墻體厚度可按要求做到20～30 cm,能滿足夏熱冬冷地區(qū)現(xiàn)階段的節(jié)能要求。另外由外墻外保溫隔熱體系所處的環(huán)境以及材料本身存在著耐久性不足等問題導致使用壽命短等問題，自保溫隔熱體系不存在使用年限問題，自保溫隔熱體系與建筑物是同壽命。

2.2 施工方面

外墻外保溫隔熱做法是復合做法，也是目前較為成熟的外保溫隔熱技術。但因施工工序較多，且采用手工操作，對與之相匹配的輔助材料均有較嚴格的質量標準，稍有疏漏就易于出現(xiàn)質量問題，因此，受施工條件的影響較大，不易保證工程質量。而外墻自保溫體系作業(yè)施工工序與普通墻體的施工工序無大差異，更加貼近行業(yè)中慣用的施工方式，施工簡單，施工周期短，施工技術成熟，熱工性能穩(wěn)定，受施工質量影響小，能較好保證節(jié)能效果。

2.3 成本方面

墻體外保溫隔熱體系主要采用聚合物材料，其價格較高，一般每平方米墻面增加成本60元以上；而外墻自保溫體系每平方米墻面僅增加成本20元左右。自保溫墻體體系具有明顯的成本優(yōu)勢。

2.4 發(fā)展前景

目前不管是自保溫體系或是外保溫體系，通過保溫隔熱材料的選擇和厚度的調整，都能滿足相關標準的要求。但考慮到將來節(jié)能標準的不斷提高，即節(jié)能65%的目標，進而為更高的節(jié)能80%的目標,自保溫墻體體系又能很好地與已有的墻體外保溫、墻壁體內(nèi)保溫體系相結合，能方便實現(xiàn)節(jié)能65%的遠期目標和更高的節(jié)能要求，所以發(fā)展前景良好。

3 外墻自保溫體系的特點及應用

我國政府非常重視自保溫墻體的發(fā)展,近日建設部發(fā)出的《建設事業(yè)“十一五”推廣應用和限制禁止使用技術公告（第一批）》公示中，墻體自保溫體系首次列入推廣應用技術公告內(nèi)容，并明確了具體技術指標。因此，加強自節(jié)能墻體保溫體系的技術研究，不斷開發(fā)出新的保溫墻體材料，并大力推廣應用，逐步把我國建筑節(jié)能推向一個新的高潮，是為當前的墻體節(jié)能研究的主要方向。

3.1 加氣混凝土墻體自保溫體系

加氣混凝土是以水泥、石灰、石膏和粉煤灰或砂為主要原料，以鋁粉為引氣劑，經(jīng)發(fā)泡、成型、蒸壓養(yǎng)護等工藝制成的均布微孔塊狀墻體材料。一般作為非承重的結構材料和保溫圍護材料，300 mm厚、500 kg/m3容重的加氣混凝土就能滿足65%節(jié)能標準中對墻體傳熱系數(shù)的要求。因此，加氣混凝土是當前我國自保溫墻體體系的主要應用材料和研究方向。

加氣混凝土墻體自保溫體系具有安全性高、保溫隔熱性能佳、隔音性能好、防火性能好、質輕、精度高、強度高、抗?jié)B性好、施工便捷、經(jīng)濟性好、與建筑物同使用壽命、綠色環(huán)保等優(yōu)點，是一種優(yōu)異的外墻自保溫材料，特別適合于夏熱冬冷地區(qū)。目前，加氣混凝土在我國墻體材料中所占份額額還不到1%，而國際上加氣混凝土發(fā)展較好的德國等市場份額達到35%左右。在這些發(fā)達國家中，加氣混凝土自保溫節(jié)能建筑得到人們的認同和快速發(fā)展。因而，研究加氣混凝土單一材料及其節(jié)能體系對促進新型墻體材料和建筑節(jié)能技術的進步、推動建材和建筑業(yè)的發(fā)展具有積極作用，同時具有顯著的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益。而目前我國適用于外墻的自保溫材料并不多，有待進一步研究開發(fā)。

1）利用固體廢物(粉煤灰、硅質石屑等)為主要原材料,研究開發(fā)成功達到自節(jié)能標準的B04、B05級強度高、干縮性小的優(yōu)質加氣混凝土墻材。

2）研究自節(jié)能加氣混凝土墻材的物理力學性能、熱工性能、耐候性能，以及自節(jié)能加氣混凝土墻體體系的構造、整體性能、施工技術等。

3）實現(xiàn)自節(jié)能加氣混凝土墻材制備工藝與技術的突破,從而提升自節(jié)能墻材的生產(chǎn)與應用技術，并實現(xiàn)單一新型加氣混凝土墻體達到節(jié)能65%～80%的目標,提高建筑節(jié)能效果。

4）開發(fā)集圍護、節(jié)能、隔聲、自承重和綠色建材于一體的自節(jié)能加氣混凝土墻體保溫體系[1]。

3.2 發(fā)泡混凝土技術在外墻自保溫體系中應用與研究

發(fā)泡混凝土又名泡沫混凝土,是通過發(fā)泡機的發(fā)泡系統(tǒng)將發(fā)泡劑用機械方式充分發(fā)泡,并將泡沫與水泥漿均勻混合，然后經(jīng)過發(fā)泡機的泵送系統(tǒng)進行現(xiàn)澆施工或模具成型，經(jīng)自然養(yǎng)護所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質保溫材料。它屬于氣泡狀絕熱材料，突出特點是在混凝土內(nèi)部形成封閉的泡沫孔，使混凝土輕質化和保溫隔熱化。因其具有優(yōu)越的保溫性能（導熱系數(shù)約為 0.02 W/(m2·K)），在建筑保溫節(jié)能方面的應用是泡沫混凝土目前最主要的用途。

發(fā)泡混凝土與上述加氣混凝土都屬于輕質保溫材料，但二者的發(fā)泡原理有著本質的區(qū)別。加氣混凝土是通過化學反應生產(chǎn)氣體，形成氣孔，而泡沫混凝土是通過機械制泡將泡沫加入混凝土漿體形成氣孔。加氣混凝土的氣泡不規(guī)則，大小不均，離散；而發(fā)泡水泥的氣泡周圍均掛滿了水泥漿，形成了一層光滑的水泥漿壁，使光滑、獨立、均勻、密集的氣泡群結合在一起，構成了具有一定特性的發(fā)泡水泥。用發(fā)泡水泥砌塊作為外墻砌體材料，其導熱系數(shù)按0.1 W/(m2·K)計算，在厚度不足300 mm的情況下，用于寒冷地區(qū)作為墻體自保溫體系是完全可以達到節(jié)能65%標準的。同時，為改善其自身的物理性能，發(fā)泡水泥在制作中可摻入固體粉煤灰、爐渣、聚苯顆粒等材料。

與加氣混凝土相比，發(fā)泡混凝土有著以下優(yōu)點:

1）泡沫混凝土可以輕易地實現(xiàn)超低密度（300 kg/m3以下）。

2）工藝靈活、簡單，投資少。只需利用水泥發(fā)泡機直接制取泡沫混凝土，自然養(yǎng)護，不需蒸壓養(yǎng)護。泡沫混凝土因生產(chǎn)工藝簡單，所用設備、模具簡單，投資少。

3）生產(chǎn)模具種類繁多。傳統(tǒng)加氣混凝土一般采用大型鋼模整體澆注，而泡沫混凝土可采用各種材料制成的小型模具、組合模具、異型模具，藝術模具等，也可以不用模具，直接現(xiàn)場澆注[2]。

美國、英國、荷蘭、加拿大等歐美國家以及日本、韓國等亞洲國家，充分利用泡沫混凝土的良好特性，將它在建筑工程中的應用領域不斷擴大，加快了工程進度，提高了工程質量。近年來，我國越來越重視建筑節(jié)能工作，隨著與建筑節(jié)能有關政策的實施，節(jié)能材料倍受歡迎。泡沫混凝土以其良好的特性，在我國應用得到快速發(fā)展和應用，年增長率約在8%以上，已成為大規(guī)模推廣應用的新型節(jié)能保溫材料。

3.3 新型混凝土自保溫砌塊

混凝土砌塊自保溫墻體是一種材料實現(xiàn)外墻保溫和圍護兩種功能的墻體,優(yōu)點是不影響房屋使用面積、施工方便、工期短、與復合保溫墻體相比造價低，是一種發(fā)展前景良好的建筑保溫結構工法。由于65%節(jié)能設計標準的強制實施和近年各地發(fā)生的有關外墻外保溫的事故逐漸增多,使自保溫砌塊墻體有了新的發(fā)展機遇。目前應用比較多的是夾芯混凝土自保溫砌塊。但我們在應用夾芯混凝土自保溫砌塊時砌塊孔型的設計不能照搬空心砌塊的設計思路，應專門進行研究。在進行設計時，空心砌塊應盡量設置多排孔充分利用空氣層增大砌塊熱阻,使得相同砌塊體積具有最大的熱阻;夾芯砌塊的孔型設置應盡量簡單整齊，以充分利用夾芯的高效保溫材料的熱阻，提高砌塊的熱阻，減小砌體的傳熱系數(shù)。

由于采用夾芯保溫結構時,主體墻不可能再做內(nèi)外保溫層，要盡量使用導熱系數(shù)小的混凝土做砌塊基材，否則雖然平均熱阻達到要求,但砌塊砌筑時相鄰砌塊的邊壁會產(chǎn)生新的熱橋，在嚴寒或寒冷地區(qū)如果使用不當，會產(chǎn)生嚴重的漏熱甚至引起受潮結露等現(xiàn)象。因此，研究開發(fā)新的砌塊基材是其研究方向。目前使用較多的是陶?；炷磷龌牡膴A芯砌塊（導熱系數(shù) 0.23 W／(m2·K)）,其建造自保溫墻體，傳熱系數(shù)可達到節(jié)能65%標準的要求。

4 結語

一個國家節(jié)能保溫墻體的發(fā)展客觀上反映了這個國家建筑節(jié)能的情況。近年來，通過一系列的墻體改革，我國的節(jié)能保溫墻體得到了長足的發(fā)展。但與國外發(fā)達國家的差距依然存在，因此需繼續(xù)加大節(jié)能保溫墻體的研究和開發(fā)，盡快實現(xiàn)建筑節(jié)能65%目標,把我國建筑節(jié)能推向一個新的高潮。

[1]張淑豐,王黎華.蒸壓加氣混凝土墻體自保溫體系[J].建筑節(jié)能,2008（7）:34～36.

[2]邢燕,王鴻飛.淺談發(fā)泡混凝土在建筑墻體節(jié)能中的應用[J].河南建材,2010（2）:114～115.