淺談墻體保溫與建筑節(jié)能

雒彩云 楊莉萍 蔡岸 徐子君

【摘要】簡述了我國在用的建筑保溫材料及其特點(diǎn)，并對這些材料在墻體保溫系統(tǒng)中的作用進(jìn)行了分析，同時(shí)指出了這些材料的優(yōu)缺點(diǎn)和及節(jié)能效果，文中對發(fā)泡水泥、新型珍珠巖外墻外保材料、保溫混凝土多孔磚進(jìn)行了較多的討論。

【關(guān)鍵詞】建筑節(jié)能；墻體保溫；研究發(fā)展

【中圖分類號(hào)】TU52 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B 【文章編號(hào)】1003-1324（2012）-03-0087-04

節(jié)能是當(dāng)今世界的熱門話題，建筑節(jié)能又是各關(guān)注點(diǎn)中的重要內(nèi)容之一。建筑節(jié)能最初是指“減少建筑中能量的散失”；現(xiàn)在普遍的內(nèi)涵則是“在建材的生產(chǎn)、房屋的建筑和構(gòu)筑物施工及使用過程中，滿足同等需要或達(dá)到相同目的的條件下，盡可能降低能耗”。建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失主要涉及三個(gè)部分：①外墻；②門窗；③屋頂。這三部分的節(jié)能技術(shù)是各國建筑界都非常關(guān)注的。我國目前對現(xiàn)有建筑外墻節(jié)能的主要發(fā)展方向是，開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的保溫、隔熱材料和切實(shí)可行的構(gòu)造技術(shù)，以提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱性能和密閉性能。兢墻體節(jié)能而言，傳統(tǒng)的用單一材料增加墻體厚度來達(dá)到保溫的作法已不能適應(yīng)節(jié)能和環(huán)保的要求，取而代之的是復(fù)合墻體。復(fù)合墻體一般用鋼筋混凝土等作為承重結(jié)構(gòu)，與保溫隔熱材料復(fù)合，或在框架結(jié)構(gòu)中用薄壁材料加以保溫、隔熱材料作為墻體。

1 我國主要保溫材料以及特點(diǎn)

建筑行業(yè)中的節(jié)能措施主要是從建筑材料的運(yùn)用以及設(shè)計(jì)中。實(shí)施建筑節(jié)能，當(dāng)前我國的保溫材料主要是巖棉、礦渣棉、玻璃棉、發(fā)泡水泥、聚苯乙烯泡沫塑料板、新型珍珠巖外墻外保材料、保溫混凝土多孔磚以及發(fā)泡玻璃等等。這些保溫材料在建筑的過程中，具有高品質(zhì)、高效率、環(huán)保等等特點(diǎn)。

（1）礦物棉

礦物棉屬于無機(jī)材料，包括巖棉和玻璃棉。巖棉是來自天然的礦物質(zhì)，真正的無毒無害的綠色產(chǎn)品，并且這種材料具有耐久性、防火性在滿足保溫效果的同時(shí)，而且還可以隔聲，并且可以和建筑結(jié)構(gòu)的壽命一致，價(jià)格低等特點(diǎn)，但是巖棉的優(yōu)劣性相差很大，如果在保證保溫效果的時(shí)候，但是其密度就低，抗拉強(qiáng)度低。實(shí)驗(yàn)證明，在一定工藝條件下，對于化學(xué)組成及成份確定的巖棉保溫材料，在一個(gè)大氣壓及確定溫度下，存在一個(gè)對應(yīng)于最小導(dǎo)熱系數(shù)的最佳密度范圍，通常為80-100kg/m³。而玻璃棉與巖棉在性能上很相似，容重比巖棉低，導(dǎo)熱性能比巖棉好，渣球少，纖維韌性好，但是其使用溫度通常為300℃以內(nèi)，而巖棉可以達(dá)到600℃左右，并且價(jià)格相對也比巖棉高，從而使其使用有了局限性。

（2）發(fā)泡水泥

采用發(fā)泡水泥可制作保溫層，用于外墻保溫和屋面保溫。發(fā)泡水泥含有大量封閉氣孔，是一種新型、輕質(zhì)化的絕熱保溫材料。它的干體積密度為普通水泥混凝土的1/5—1/8左右，使建筑物整體載荷減輕；同時(shí)它又有著絕好的保溫性能，導(dǎo)熱系數(shù)為0.06～0.28W/（m.K），熱阻約為普通混凝土的15倍左右；它的抗壓性能也很好，抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到0.6～25.0MPa。除了以上重要優(yōu)點(diǎn)之外，發(fā)泡水泥還具有隔音性能好，耐水性高，施工簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)。發(fā)泡水泥制作的保溫材料具有制備工藝簡單（工藝流程見圖1）、附著性強(qiáng)等特點(diǎn)，這在施工的過程中，可以有效保證面層的薄厚均勻，改善隔熱層與樓板之間的附著性，減少使用其他材料時(shí)出現(xiàn)的脫層、龜裂、空鼓等問題。發(fā)泡水泥的另一個(gè)突出特點(diǎn)是它的環(huán)保性，除了無機(jī)材料的水泥外，所使用的發(fā)泡劑也是中性的，不含苯、甲醛等有害物質(zhì)，這將有效地保護(hù)環(huán)境，避免因材料產(chǎn)生的環(huán)境隱患。

（3）聚苯乙烯泡沫塑料板

利用聚苯乙烯泡沫塑料板作為保溫材料具有良好的保溫效果，聚苯乙烯泡沫塑料辦主要是以聚苯乙烯樹脂為材料，經(jīng)過發(fā)泡劑發(fā)泡而成的，聚苯乙烯發(fā)泡塑料板內(nèi)有很多小孔具有吸水率低、導(dǎo)熱系數(shù)小、機(jī)械強(qiáng)度高隔音效果好等特點(diǎn)，但是這種材料的施工比較復(fù)雜，不適合復(fù)雜的建筑進(jìn)行保溫，并且綜合成本比較高。

（4）新型膨脹珍珠巖材料

傳統(tǒng)的膨脹珍珠巖吸水率較高，因此一旦墻體溫度發(fā)生變化時(shí)，很容易因珍珠巖吸水膨脹而導(dǎo)致保溫層出現(xiàn)鼓泡開裂現(xiàn)象，降低保溫的性能?；诖耍瑖鴥?nèi)珍珠巖行業(yè)相關(guān)科研人員經(jīng)過幾年的努力，研制出了閉孔珍珠巖和?；⒅?。閉孔珍珠巖不僅克服了傳統(tǒng)膨脹珍珠巖強(qiáng)度低、吸水率大等問題，而且還延伸了膨脹珍珠巖的應(yīng)用領(lǐng)域。?；⒅榻?jīng)過特殊工藝生產(chǎn)加工而成，屬于一種無機(jī)玻璃質(zhì)礦物材料，其內(nèi)部為多孔結(jié)構(gòu)，而表面光澤平滑，?；忾]，而且理化性能穩(wěn)定，具有絕熱、質(zhì)輕、耐高低溫、防火等特性，是一種高性能新型環(huán)保型無機(jī)輕質(zhì)絕熱材料。

對比新型膨脹珍珠巖（即玻化微珠）圖2與傳統(tǒng)嘭脹珍珠巖圖3的顯微照片可以看出：?；⒅橥庥^呈圓球型，表面光滑無氣孔。該產(chǎn)品吸水率低，強(qiáng)度高，保溫耐火性能更加優(yōu)越。傳統(tǒng)珍珠巖外觀呈不規(guī)則形狀，表面多角刺，氣孔豐富。該產(chǎn)品吸水率高（高達(dá)400%以上），強(qiáng)度低。新型膨脹珍珠巖與傳統(tǒng)珍珠巖性能對比如表1。

（5）保溫混凝土多孔磚

保溫混凝土多孔磚是一種在生產(chǎn)過程中直接加入EPS保溫板的混凝土多孔磚，它實(shí)現(xiàn)了EPS板和混凝土的一次成型，是目前國內(nèi)最先進(jìn)的一次成型方法。保溫混凝土多孔磚由承重層、EPS保溫層、保護(hù)層組成（結(jié)構(gòu)組成見圖4），它具有組磚體強(qiáng)度高，施工便捷，整體結(jié)構(gòu)合理，保溫效果好等特點(diǎn)。

用于建筑的保溫材料有很多種，除了前面提到的以外，還有各種已經(jīng)應(yīng)用到建筑中的如加氣混凝土、保溫砂漿以及其他的保溫材料。不同的材料在建筑上應(yīng)用的特點(diǎn)不同，其性能和利用價(jià)值也不同。隨著人們的要求不同以及對環(huán)保節(jié)能要求越來越高，建筑保溫材料將得到快速的發(fā)展和應(yīng)用。用于外墻保溫的材料一般有聚苯乙烯泡沫塑料板、玻離面板、巖棉板、保溫砂漿、充氣石膏板加氣混凝土塊等。

2 保溫材料在墻體中的應(yīng)用及發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的生活水平不斷提升，對房屋的要求也越來越高。在建筑中采用墻體保溫技術(shù)，不僅可以滿足人們的要求，而且對建筑節(jié)能也是非常重要的。保溫材料在墻體中的應(yīng)用主要是在外墻保溫上方面，外墻保溫又可以分為外墻自保溫，外墻保溫、外墻內(nèi)保溫三種。

2.1保溫材料在外墻內(nèi)保溫中的應(yīng)用

外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)主要采用石膏保溫保溫砂漿和聚合物保溫砂漿，這些保溫材料處于外墻的內(nèi)側(cè)，具有施工簡單，操作方便，并且不受氣溫的影響，保溫技術(shù)相對比較普遍。但是由于這種外墻內(nèi)保溫的材料容易開裂，墻體發(fā)霉、發(fā)露，并且內(nèi)墻的固定物和懸掛物也容易使內(nèi)墻的保溫結(jié)構(gòu)受到破壞，外墻內(nèi)保溫技術(shù)尚有很多的不足和缺陷，因此很容易被外墻外保溫代替。

2.2保溫材料在外墻自保溫中的應(yīng)用

外墻自保溫系統(tǒng)，就是墻體的自身建筑材料具有相應(yīng)的阻熱、保溫、節(jié)能的功能，外墻自保溫的建筑材料主要有加氣混凝土砌塊，特別是砂加氣混凝砌塊，在這些砌塊中里面有很多的封閉小孔，保溫性能比較好，使用得非常廣泛，以較為典型的某自保溫系統(tǒng)為例，主要是利用保溫塊體或者保溫板直接進(jìn)行墻體的建造，該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是將保溫和圍護(hù)進(jìn)行結(jié)合，不再需要附加其他的保溫材料，這樣不僅滿足了建筑的要求，而且也節(jié)能環(huán)保。

但是外墻自保溫系統(tǒng)在推廣過程中有一定的難度，這主要是因?yàn)樽员夭牧系奈锢硇阅懿缓?，抗裂性較差，強(qiáng)度不夠，如果經(jīng)過長時(shí)間的風(fēng)吹日曬，墻體容易出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。外墻自保溫主要利用加氣混凝土砌塊，但是它與聚苯板、保溫砂漿等這些材料的應(yīng)用差別較大。比如在建筑過程中，要使外墻的傳熱系數(shù)為0.6W/m²·K，如果利用聚苯板進(jìn)行外墻外保溫，則外墻的總厚度為270mm，如果利用加氣混凝土塊進(jìn)行外墻自保溫，則外墻厚度可以達(dá)到440mm，由此可見，外墻自保溫系統(tǒng)使外墻的厚度加大，從而減小了房屋的使用面積，所以在實(shí)際的工程建筑中，這種方式很少被采用。

2.3保溫材料在外墻外保溫中的應(yīng)用

外墻外保溫主要是運(yùn)用聚苯顆粒保溫砂漿、噴聚氨酯硬泡保溫材料、聚合物保溫砂漿等材料，在外墻的外側(cè)附加上保溫層。外墻外保溫的主要特點(diǎn)是可以很好地消除結(jié)構(gòu)性的冷熱橋，除了具有良好的保溫節(jié)能效果外，還可以保護(hù)建筑的主體結(jié)構(gòu)，并且不會(huì)使室內(nèi)空間面積減小，因此這種技術(shù)被廣泛地推廣使用。外墻外保溫系統(tǒng)主要的以下幾類：

（1）采用聚苯顆粒保溫砂漿進(jìn)行外墻外保溫

外墻外保溫系統(tǒng)主要包含了保溫層、抗?jié)B透保護(hù)面層、抗裂防護(hù)層，保溫層是由用廢棄的聚苯乙烯塑料加工成的0.5～4mm小顆粒配置的保溫砂漿做成，其中保溫材料ZL膠粉聚苯顆粒以及這種外墻保溫系統(tǒng)的技術(shù)被廣泛應(yīng)用。這種外墻外保溫技術(shù)不僅施工技術(shù)簡單，勞動(dòng)強(qiáng)度降低，工作效率提高顯著；而且這種保溫技術(shù)不受結(jié)構(gòu)質(zhì)量差異的影響，對有缺陷的墻體不用進(jìn)行專門的修理，利用保溫砂漿就可以對其進(jìn)行修補(bǔ)；同時(shí)外墻保溫技術(shù)可以有效地解決界面層容易脫粘、空鼓、面層開裂等現(xiàn)象。與外墻自保溫以及其他的保溫技術(shù)相比，不僅具有保溫節(jié)能的效果，而且可以降低建筑的成本。

（2）采用聚合物保溫沙漿進(jìn)行外墻外保溫

聚合物保溫砂漿是針對加氣混凝土等輕質(zhì)材料、鋼模混凝土光滑基面黏附力較弱而專門開發(fā)的高強(qiáng)無機(jī)界面粘結(jié)增強(qiáng)砂漿，大大增強(qiáng)基面與各類粘結(jié)材料的粘結(jié)強(qiáng)度，并大幅度降低建筑成本。它具有粘結(jié)力強(qiáng)、固化時(shí)間快，良好抗下垂性、抗水性、耐老化性等優(yōu)點(diǎn)。并且施工簡便，無毒出虧染。

針對聚合物保溫砂漿的粘接性能而進(jìn)行的測試數(shù)據(jù)表明，在不浸水的情況下，聚合物保溫砂漿粘接強(qiáng)度的平均值可以達(dá)到0.598MPa；在水中浸泡12、24、48、72、96、120、144小時(shí)之后，其粘接強(qiáng)度的平均值分別為0.478、0.460、0.463、0.456、0.445、0.444、0.441MPa；其中抗壓強(qiáng)度可分別達(dá)到3.52、3.19、3.25、3.13、3.10、3.12、3.07MPa。由此可見，這種保溫砂漿不管是用于內(nèi)保溫還是用于墻體、混凝土、瓷磚墻面、水泥砂漿墻面以及其他各種墻面的外保溫都有很大的優(yōu)勢。

（3）采用發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）、發(fā)泡玻璃、擠塑聚苯乙烯（XPS）等制作預(yù)制板材

在外保溫系統(tǒng)方面，有關(guān)信息表明，聚苯乙烯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)和擠塑聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)是市場上應(yīng)用量最多的系統(tǒng)，基本占國內(nèi)外墻外保溫市場份額的70%以上。尤其以聚苯乙烯泡沫保溫板為典型代表。擠塑聚苯乙烯是以聚苯乙烯樹脂為原料，經(jīng)由特殊工藝連續(xù)擠出發(fā)泡成型的硬質(zhì)板材，其內(nèi)部為獨(dú)立的密閉式氣泡結(jié)構(gòu)，是一種具有高抗壓、不吸水、防潮、不透氣、輕質(zhì)、耐腐蝕、使用壽命長、導(dǎo)熱系數(shù)低等優(yōu)異性能的環(huán)保型保溫材料。這種材料的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.028W/m·K，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它的保溫材料，如EPS板、發(fā)泡聚氨酯、保溫砂漿、水泥珍珠巖等。同時(shí)，由于該材料具有穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)，確保了其保溫性能的持久和穩(wěn)定。

3 建筑節(jié)能與墻體保溫

當(dāng)今，世界各國普遍面臨的嚴(yán)峻問題之一就是能源問題。根據(jù)發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn)，建筑能耗占全社會(huì)總能耗的比例將達(dá)到35%左右。我國能源資源相對匱乏，長期能源供應(yīng)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源供需環(huán)境矛盾日趨突出。中國每年新建房屋面積高達(dá)17～18億平米，超過所有發(fā)達(dá)國家每年建成面積的總和，建筑能耗增長的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過中國能源生產(chǎn)可能增長的速度。中國建筑用能浪費(fèi)極其嚴(yán)重，如果任由這種建筑高耗能持續(xù)發(fā)展，國家的能源生產(chǎn)勢必難以長期支撐此種浪費(fèi)型需求。國民經(jīng)濟(jì)要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，全面推行建筑節(jié)能勢在必行、迫在眉睫。

目前，墻體保溫工程只是建筑節(jié)能工程中的一部分，圍護(hù)結(jié)構(gòu)是建筑的重要組成部分，其中墻體占整個(gè)建筑的70%，做好墻體保溫工程，對整個(gè)建筑節(jié)能工程有著重要作用。墻體保溫的三種技術(shù)外墻內(nèi)保溫、外墻自保溫和外墻外保溫，在實(shí)際應(yīng)用上都有其利弊。外墻內(nèi)保溫的優(yōu)點(diǎn)是升溫降溫都很快，施工較簡便，受氣候影響小，造價(jià)相對低些，外飾面自由度大；這項(xiàng)技術(shù)的缺點(diǎn)是飾面層易開裂，不便二次裝修，占用室內(nèi)使用空間較大，熱損失相對較大。外墻體自保溫優(yōu)點(diǎn)是節(jié)材節(jié)地，材料分量較輕，保溫性能也比較好，適合應(yīng)用在框架結(jié)構(gòu)建筑中；但由于自保溫材料強(qiáng)度比較弱，抗力性不好，可能會(huì)出現(xiàn)墻體開裂的現(xiàn)象。外墻外保溫的保溫性能最佳，且有保護(hù)主體結(jié)構(gòu)、不占室內(nèi)使用面積、不影響室內(nèi)裝修、綜合經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛使用。

外墻保溫的優(yōu)越性已被人們越來越重視，目前國內(nèi)的外墻保溫也呈現(xiàn)了良好的發(fā)展勢態(tài)，不過國內(nèi)的建筑節(jié)能工作仍舊任重道遠(yuǎn)，需要我們長久堅(jiān)持，并且不斷創(chuàng)新。爭取將我國外墻保溫市場推向國際，成為世紀(jì)最具活力的外保溫市場。

4 結(jié)束語

建筑的外觀是一種外在美，建筑的環(huán)保節(jié)能是內(nèi)在美，只有外在美和內(nèi)在美相結(jié)合，才是我國建筑業(yè)正在發(fā)展的方向，才能能滿足社會(huì)以及人們的要求。我國當(dāng)前實(shí)施的建筑節(jié)能是全社會(huì)節(jié)能措施中的一項(xiàng)重要舉措。只有提高認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的意識(shí)，才能在實(shí)際工作中不斷改進(jìn)技術(shù)、開發(fā)新材料、研究新工藝，才能使我國建筑行業(yè)的節(jié)能工作健康發(fā)展。