淺談墻體外保溫的建筑節(jié)能設(shè)計

李淑青

（山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006）

淺談墻體外保溫的建筑節(jié)能設(shè)計

李淑青

（山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006）

在房子加熱過程中熱流總是從熱的一邊向冷的一邊遷移，熱存儲性的墻體在此遷移過程中存儲了一部分熱量，然后在停止加熱時把這部分熱量返還給室內(nèi)。如果墻體的外表有好的保溫性能，也就是說，如果建筑物做了外保溫，熱存儲的意義就更大。夏天外界的溫度高于室內(nèi)，如果能阻止外部的高溫進(jìn)入室內(nèi)，那節(jié)能效果將會更明顯。如果建筑物需要同時考慮保溫、隔熱性能的話，最佳的墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計是以重質(zhì)的墻體材料附加一層很輕的保溫層。

建筑；外墻內(nèi)保溫；外墻外保溫；節(jié)能

在現(xiàn)代化的世界當(dāng)中，建筑物與人類生產(chǎn)生活的聯(lián)系越來越密切，我們70%的活動要在室內(nèi)進(jìn)行。但是伴隨著全球氣候的變化和人們對生活質(zhì)量要求的提高，室內(nèi)要達(dá)到冬暖夏涼，大功率電器的使用和建筑物自身熱量的散失帶來了高能耗和較多溫室氣體的產(chǎn)生和排放。所以，節(jié)能成為必然。

一、建筑墻體的兩個作用

（一）保溫

保溫是指物體保持內(nèi)部溫度恒定，不向外界散失的一種性質(zhì)。

越是輕的材料熱存儲性越小，例如保溫材料與一些輕質(zhì)墻體材料；越是重的材料熱存儲性越大，如磚、石、混凝土等承重墻體材料。由于在房子加熱過程中熱流總是從熱的一邊向冷的一邊遷移，熱存儲性的墻體在此遷移過程中存儲了一部分熱量，然后在停止加熱時把這部分熱量返還給室內(nèi)。如果墻體的外表有好的保溫性能，也就是說，如果建筑物做了外保溫，熱存儲的意義就更大，其結(jié)果就能提高房間的墻體內(nèi)表面溫度，從而提高人的居住舒適度。

（二）隔熱

隔熱是指物體阻止外部高溫進(jìn)入物體內(nèi)部從而防止物體內(nèi)部溫度升高的一種性質(zhì)。

熱穩(wěn)定性對建筑物的隔熱起著決定性的作用。

夏天，在太陽輻射下，重質(zhì)的材料因其穩(wěn)定性好，內(nèi)表面溫度不易受太陽輻射和室外溫度波動的影響，故隔熱性好。如建筑物需同時考慮保溫、隔熱性能的話，最佳的墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計是以重質(zhì)的墻體材料附加一層很輕的保溫層。

二、對建筑保溫產(chǎn)生影響的幾個因素

（一）熱橋

熱橋是指在維護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)由于包含了導(dǎo)熱能力較高的金屬、混凝土等部位，因而此處的熱量流失高于相鄰的部位，這些部位形成傳熱的橋梁，因此稱熱橋。借助于紅外線技術(shù)可以很容易看到，這些部位有紅色的信號，表示特別多的熱量在流向屋外。

（二）外墻平均傳熱系數(shù)Km

包括外墻主體部位和周邊混凝土去圈梁、抗震柱等熱橋部位在內(nèi)，按面積加權(quán)平均數(shù)，稱為外墻的平均傳熱系數(shù)。

（三）表面冷凝

當(dāng)空氣的相對濕度不變時，未飽和的空氣由于溫度下降而達(dá)到飽和，導(dǎo)致結(jié)露的臨界溫度，稱為空氣的“露點溫度”（通俗地說，就是空氣中的水蒸氣變?yōu)槁吨闀r候的溫度叫露點溫度）。如果墻體表面溫度低于附近空氣的露點溫度，即當(dāng)熱的濕空氣遇到冷的墻表面，就會在墻表面上產(chǎn)生冷凝。這種情況發(fā)生在墻體保溫條件不夠或室內(nèi)溫度過高的情況下。經(jīng)常有冷凝水的墻體部位會產(chǎn)生霉菌，影響人體健康，建筑物內(nèi)裝修也會遭到破壞。

空氣的露點可以通過空氣溫度與空氣中最大水蒸氣含量的關(guān)系計算出。例如23℃,60%相對濕度空氣的露點溫度為14.8℃。為防止冷凝，應(yīng)控制墻體內(nèi)表面溫度比空氣露點溫度高2℃～3℃。熱橋由于熱量流失較多，因此該處墻體內(nèi)表面溫度較低，容易產(chǎn)生結(jié)露。

（四）水蒸氣滲透—防潮

空氣中總是包含著肉眼看不見的水蒸氣。水蒸氣的量與溫度和壓力有關(guān)，它隨著溫度的升高而增多。

隨著空氣中水蒸氣的含量與飽和水蒸氣的增多而溫度的降低，水蒸氣就冷凝成水。這個現(xiàn)象稱為結(jié)露。

空氣中現(xiàn)有水蒸氣含量與飽和水蒸汽含量的比值或水蒸氣壓力與水蒸氣飽和壓力的比值稱為空氣的相對濕度。

建筑物內(nèi)部的溫、濕度一般與室外不同。由于建筑構(gòu)件兩邊的水蒸氣壓力不同，最終會達(dá)到平衡；水蒸氣從水蒸氣壓力較高的一邊向水蒸氣壓力較小的一邊遷移，這個過程稱為水蒸氣的滲透。除了玻璃、金屬等，水蒸氣幾乎可通過任何材料。

水蒸氣滲透時遇到的阻力以μ來表示，它與材料無關(guān)。μ是一當(dāng)量值，即假如1m厚的靜止空氣的水蒸氣滲透阻力為1，材料的水蒸氣滲透阻力是空氣對于水蒸氣滲透阻力的倍數(shù)。

材料的水蒸氣滲透阻力μ與該材料層的厚度S的乘積，稱為該材料的水蒸氣滲透當(dāng)量。

單用μ（材料的水蒸氣滲透阻力）還不表達(dá)維護(hù)墻體對水蒸氣滲透或結(jié)露能力，重要的是墻建筑材料層的排列次序。一般應(yīng)為水蒸氣滲透阻力較大的密實材料布置在熱的一側(cè)，而將水蒸氣滲透阻力較小的材料布置在熱的另一側(cè)。

（五）熱存儲性

也即蓄熱系數(shù)（S值）

材料的熱存儲性的表征值是材料的蓄熱系數(shù)（S值），它是指在材料的一側(cè)受到周期性熱作用下通過表面的熱流波幅的比值。其值越大材料的熱穩(wěn)定性越好。

（六）熱惰性指標(biāo)D值

D值是表征維護(hù)結(jié)構(gòu)對溫度波衰減快慢程度的一個無量剛性指標(biāo)，對多層材料來講

式中：R——各材料層的熱阻；

S——相應(yīng)材料層的蓄熱系數(shù)。

熱惰性指標(biāo)是影響熱穩(wěn)定的主要因素。墻體的D值越大，其熱穩(wěn)定性越好，因而房子的熱穩(wěn)定性也越好。熱存儲性對保溫盒隔熱來說有著特別的意義。

上述是對墻體的理論分析，這些結(jié)論的得出是建立在大量試驗基礎(chǔ)上的。這些試驗是由澳洲能高公司進(jìn)行的。試驗的做法是對三種墻體——無保溫、內(nèi)保溫和外保溫的處理。

三、試驗

（一）24cm厚未進(jìn)行保溫的墻體

1.做法：240mm砌筑墻體。內(nèi)墻面15mm抹灰層，外墻面20mm批掛砂漿。

當(dāng)外墻溫度30℃時，內(nèi)墻為26.5℃。

當(dāng)外墻溫度為-12.8℃時，內(nèi)墻溫度為12.9℃。

2.特點：高能耗，高CO2排放；效率低，加熱成本高；降低居住舒適性；墻體內(nèi)存在溫度變化。

（二）24cm厚未進(jìn)行內(nèi)保溫處理的墻體

1.做法：240mm砌筑墻體。內(nèi)墻面60mm隔熱板，外墻面10mm水泥石灰抹灰層。

當(dāng)外墻溫度30℃時，內(nèi)墻為22.5℃。

當(dāng)外墻溫度為-15℃時，內(nèi)墻溫度為17℃。

2.缺點：墻體內(nèi)無法儲存熱量；墻體內(nèi)部溫度存在較大波動；仍存在熱橋；內(nèi)墻需要設(shè)置擴(kuò)散阻擋層，否則會出現(xiàn)冷凝問題。

優(yōu)點：房間可以單獨進(jìn)行隔熱處理。

（三）24cm厚進(jìn)行外保溫的墻體

1.做法：240mm砌筑墻體。內(nèi)墻面15mm抹灰層，外墻面100mm聚苯板并加多層纖維網(wǎng)格布置增強(qiáng)裝飾層。

當(dāng)外墻溫度30℃時，內(nèi)墻為21.7℃。

當(dāng)外墻溫度為-15℃時，內(nèi)墻溫度為18℃。

2.優(yōu)點：高隔熱效果；明顯無熱橋，無內(nèi)墻冷凝現(xiàn)象。

由上述試驗做法，我們可以初步得出做墻體保溫和不做墻體保溫的區(qū)別。通過數(shù)據(jù)分析，我們可以得出結(jié)論，即進(jìn)行外保溫的墻體明顯優(yōu)越于未做保溫的、做內(nèi)保溫的墻體，但是外保溫的做法還有外墻外保溫和外墻內(nèi)保溫兩種。

（一）當(dāng)采用外墻內(nèi)保溫時

缺陷：1.墻體內(nèi)部存在溫度梯度。溫度曲線顯示，冰凍區(qū)在整個墻體內(nèi)。

2.墻體的儲熱性未能利用。

3.不利的溫度梯度易引起結(jié)構(gòu)損壞。外界的溫度變化直接作用于承重外墻，溫度變化引起的應(yīng)力使外墻產(chǎn)生裂縫。

4.存在熱橋。熱橋仍然存在，保溫層并沒有包圍整個外墻表面。

（二）當(dāng)采用外墻外保溫時

優(yōu)點：1.高節(jié)能效率。取暖成本大幅度下降。

2.良好的保溫性。在夏天亦起到一定的隔熱作用。

3.不存在熱橋。

4.墻體內(nèi)溫差小。墻體的熱存儲性被充分利用。

5.舒適的室內(nèi)氣候環(huán)境。

6.墻體內(nèi)溫度差小。

7.無溫度引起的結(jié)構(gòu)損壞。溫度曲線對墻體有利，墻體不會發(fā)生由溫度變化而引起的損害。所以，外墻外保溫應(yīng)該是我們大力提倡的建筑節(jié)能做法。

TN

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1673-0046（2011）05-0184-02