住宅外墻的保溫節(jié)能技術(shù)

■ 錢 鋒 Qian Feng

0 引言

我國是一個能源消費(fèi)大國，長期以來實施粗放式的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，導(dǎo)致能源消耗巨大，全年能源消耗僅次于美國，總量居世界第二位，而建筑能耗占到總能耗的30%～40%左右。但當(dāng)前我國正處在城市化快速發(fā)展時期，城市建設(shè)日益增長，建筑用能方面缺口很大，僅靠單方面加強(qiáng)能源方面的投入和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，無法滿足快速增長的社會發(fā)展需求和減緩能源供給的緊缺局面，因而建筑節(jié)能就成為有效緩解能源危機(jī)的措施之一，其節(jié)能意義重大，刻不容緩。

所謂建筑節(jié)能，顧名思義是針對建筑使用過程中所采取的節(jié)能行為，建筑節(jié)能主要包括四個方面的內(nèi)容，即節(jié)能與新能源開發(fā)利用技術(shù)、節(jié)能與地下空間開發(fā)利用技術(shù)、節(jié)材與材料資源合理利用技術(shù)和節(jié)水與水資源開發(fā)利用技術(shù)。在節(jié)能與新能源開發(fā)利用技術(shù)范圍內(nèi)，大體上又包括建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)與新型節(jié)能建筑體系、供熱采暖與空調(diào)制冷節(jié)能技術(shù)、可再生能源與新能源應(yīng)用技術(shù)和城市與建筑綠色照明技術(shù)等方面的內(nèi)容[1]。

本文主要探討住宅建筑墻體保溫隔熱技術(shù)在建筑節(jié)能中的應(yīng)用。以我國北方采暖居住建筑為例，圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱損失占77%，其中外墻25%，外窗24%，樓梯間11%，屋面9%，陽臺3%，戶門3%，地面2%，門窗空氣滲透23%。由此可見，住宅外墻的熱損耗占到了整個圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱損耗的1/3，因此，通過改善住宅建筑墻體的熱工性能，減少熱（冷）損耗，降低采暖空調(diào)系統(tǒng)能耗，是達(dá)到建筑節(jié)能目的的重要途徑之一。

1 住宅外墻節(jié)能保溫的概況

近年來，國家相繼出臺了住宅墻體保溫節(jié)能的技術(shù)政策及節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，外墻保溫施工技術(shù)在我國建筑上的運(yùn)用也越來越廣泛，其工藝水平也得到長足的發(fā)展，涌現(xiàn)了多種采用不同材料、不同做法的外墻保溫技術(shù)。但我國目前的建筑保溫水平仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家，建筑單位面積能耗是氣候相似的發(fā)達(dá)國家的3～5倍。在我國，目前的外墻保溫工程中，面層開裂、空鼓問題較為嚴(yán)重，防裂、防發(fā)泡是墻體保溫體系要解決的關(guān)鍵技術(shù)。因為如果墻體保溫層保護(hù)層開裂、空鼓問題，墻體保溫性能就會發(fā)生很大改變，不僅滿足不了設(shè)計的節(jié)能要求，甚至危及建筑的安全[2]。因此，在建筑工程實踐中，動態(tài)、全面、系統(tǒng)地研究外墻保溫的各種技術(shù)仍具有至關(guān)重要的現(xiàn)實意義。

2 外保溫墻體的構(gòu)造

目前國內(nèi)的住宅建筑結(jié)構(gòu)體系主要包括磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)。從中可以看出，建筑的主要外維護(hù)結(jié)構(gòu)體分為鋼筋混凝土墻體和砌塊墻體兩種。在建筑外墻外保溫設(shè)計中，最主要的是要考慮如何將外墻保溫材料與建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)有效地合為一體，共同抵御外界環(huán)境的干擾。

外墻保溫墻體由內(nèi)至外構(gòu)造順序是：內(nèi)墻粉刷、建筑圍護(hù)墻體、外保溫材料、找平粉刷層、外墻飾面。另外，外墻體的每一構(gòu)造層都將對整體外墻熱導(dǎo)率產(chǎn)生影響，但影響程度最大的是外保溫材料和建筑墻體。在住宅建筑節(jié)能設(shè)計中行之有效的方法就是降低外圍護(hù)墻體和外保溫材料的熱導(dǎo)率，從而使建筑降低能耗，達(dá)到節(jié)能的目的。這種低熱導(dǎo)率建筑外圍護(hù)墻體是一種節(jié)能墻體，而且具有自保溫的性能。因此，墻體外保溫系統(tǒng)是自保溫墻體與外保溫材料的有機(jī)組合。

3 常用的外保溫體系

3.1 外墻自保溫體系

外墻自保溫體系是指以單一墻體材料即能滿足現(xiàn)有節(jié)能要求的外保溫體系，保溫材料也就是墻體材料本身，將二者合為一體，這種保溫體系多應(yīng)用于非承重墻體。

目前，我國應(yīng)用較多的自保溫墻體材料有以下幾種：加氣混凝土砌塊、燒結(jié)多孔磚混凝土、多孔磚、復(fù)合墻板等。這幾種材料都具有密度小的特點，通常只有普通實心黏土磚的1/4左右，保溫隔熱性能、耐火性好，且施工技術(shù)成熟簡單，但這種材料也有弊端，保溫節(jié)能效果不強(qiáng)，很難完成65%節(jié)能目標(biāo)。因此建議與別的保溫體系復(fù)合應(yīng)用[3]。

3.1.1 外墻自保溫體系優(yōu)點

（1）最大優(yōu)點是將圍護(hù)和保溫合二為一，無需另外附加保溫隔熱材料，在滿足圍護(hù)要求的同時又滿足保溫節(jié)能要求。

（2）施工方便，效率高，在墻體圍護(hù)的同時，完成保溫施工，縮減工程量，提高工程效率。

3.1.2 外墻自保溫體系缺點

（1）現(xiàn)有的保溫砌塊價格較高，造價高。

（2）雖然墻體作為保溫處理，但墻體的梁柱仍是熱橋，熱橋問題沒有得到根本解決，從而降低了墻體保溫性能。

3.2 外墻內(nèi)保溫體系

我國于20世紀(jì)80年代初期開始研究外墻保溫技術(shù)，但受制于材料、技術(shù)理念等因素的影響，早期的研究方面主要集中于外墻內(nèi)保溫體系。這種外墻內(nèi)保溫體系把保溫材料設(shè)在墻體的內(nèi)側(cè)。其所用材料主要有聚苯乙烯板、水泥膨脹珍珠巖板、充氣石膏板、保溫砂漿等，目前最常用做法是內(nèi)抹保溫砂漿和貼預(yù)制保溫板（圖1、2）。

3.2.1 外墻內(nèi)保溫體系優(yōu)點

（1）保溫材料取材方便，費(fèi)用較低。內(nèi)保溫對飾面和保溫材料的防水、耐久性等技術(shù)指標(biāo)的要求不高，取材方便。

（2）內(nèi)保溫施工方便，效率高。墻體內(nèi)保溫的保溫結(jié)構(gòu)一般為干作業(yè)施工，又在一個層高范圍內(nèi)進(jìn)行，施工進(jìn)度快，生產(chǎn)效率較高。

（3）保溫材料置于墻體內(nèi)側(cè)，受外部環(huán)境影響小，避免了保溫材料受外部環(huán)境影響容易老化變形的問題，保溫材料耐久性得到保障。

（4）內(nèi)保溫外墻裝飾自由度大，對裝飾工程影響較小。

3.2.2 外墻內(nèi)保溫體系缺點

（1）內(nèi)保溫層增加了墻體厚度，減少了室內(nèi)使用空間。

（2）熱橋問題未能解決，圈梁、構(gòu)造柱、樓板會形成熱橋，熱損失較大。

（3）內(nèi)保溫層容易被用戶室內(nèi)活動（二次裝修）破壞。

（4）對內(nèi)保溫體系墻體進(jìn)行節(jié)能改造時，居民的日常生活影響較大。

這種保溫墻體體系施工難度不大，價格也便宜，但由于容易產(chǎn)生熱橋問題，對構(gòu)造柱、樓板、隔墻等周邊部位不能保溫，并且內(nèi)保溫占用建筑使用面積，居民進(jìn)行二次裝修容易破壞保溫層，影響保溫層的使用壽命，所以這種保溫體系現(xiàn)在已經(jīng)很少采用。

3.3 夾芯復(fù)合保溫體系

夾芯保溫復(fù)合體系是由內(nèi)頁墻、保溫層、外頁墻三層構(gòu)成。外墻夾芯保溫又可以分為填充式夾芯保溫和發(fā)泡式夾芯保溫兩種。兩種方式都是在外墻體內(nèi)、外頁墻之間設(shè)置保溫層。區(qū)別在于發(fā)泡式與填充式使用材料不同。

夾芯保溫復(fù)合外墻選用的保溫材料是塑料布密封包裝的膨脹珍珠巖保溫板、加氣混凝土保溫扳、聚苯乙烯泡沫塑料板、玻璃棉板等，保溫板兩側(cè)的內(nèi)頁墻和外頁墻，在不承重的前提下可采用磚砌體或混凝土空心砌塊砌體。但是這種體系的缺點是在墻體隔熱上容易造成保溫面積的不足，容易產(chǎn)生熱橋現(xiàn)象，施工相對來說較為復(fù)雜。

3.3.1 夾芯復(fù)合保溫體系優(yōu)點

（1）夾芯保溫其保溫性能優(yōu)于內(nèi)保溫技術(shù)，保溫層設(shè)于墻體內(nèi)部，其保溫性能得到最大的利用。

（2）防火性能強(qiáng)。保溫材料設(shè)置在墻體內(nèi)部，防火性能優(yōu)于其它墻體保溫做法。

（3）保溫材料取材方便，且選擇余地大，材料費(fèi)用較低。

3.3.2 夾芯復(fù)合保溫體系缺點

（1）熱橋問題沒有得到解決，墻體的梁柱會形成熱橋，削弱墻體保溫性能。

（2）保溫材料設(shè)置在墻體內(nèi)部，墻體結(jié)構(gòu)的抗震性能容易受到影響。

（3）墻體較厚，減少建筑有效使用面積。

（4）由于保溫材料設(shè)置在墻體內(nèi)部施工較為復(fù)雜。

3.4 外墻外保溫體系

外墻外保溫體系就是在基層墻體外面附加保溫性能良好的絕熱保溫材料作保溫層或外涂保溫砂漿。外墻外保溫體系的特點是，它是一種多層復(fù)合的外墻保溫體系，主要是能夠防止潮氣侵入內(nèi)墻。這種系統(tǒng)與其他的覆層產(chǎn)品相比，優(yōu)點在于可以提供優(yōu)異的能源利用效率和高得多的設(shè)計靈活性和創(chuàng)意性，是集節(jié)能、保溫、隔音、裝飾效果為一體的輕質(zhì)、環(huán)保型非承重性外圍護(hù)建筑墻體系統(tǒng)[6]。

3.4.1 外墻外保溫體系優(yōu)點

（1）是目前有效的保溫形式和降低能源消耗方式。

（2）適用范圍廣，適用于各種工業(yè)與民用建筑，既可用于新建建筑，又可用于舊房改造。

（3）外保溫材料可以實行全覆蓋，基本消除了熱橋效應(yīng)。

（4）不會影響室內(nèi)居住面積，同時方便內(nèi)部裝修。

（5）能夠改善結(jié)構(gòu)層的工作環(huán)境，對結(jié)構(gòu)形成保護(hù)，從而延長建筑物的壽命和降低維護(hù)費(fèi)用。

3.4.2 外墻外保溫體系缺點

（1）外保溫施工難度較大，居住建筑多層和高層建筑較多，高空作業(yè)施工難度高。

（2）外保溫材料由于裸露在外面，受外部環(huán)境影響較大，普遍存在易老化、變形、開裂、發(fā)泡現(xiàn)象。

（3）保溫層與墻體由于材料的差別伸縮性能不同，受溫差影響引起墻體結(jié)構(gòu)發(fā)生溫度應(yīng)力變化，保溫材料與墻體的變形不一致，容易導(dǎo)致墻體裂開剝落。

3.4.3 發(fā)展前景

對于墻體保溫結(jié)構(gòu)，外墻外保溫技術(shù)逐漸成為建筑保溫節(jié)能形式的主流。目前主要流行的有聚苯板薄抹灰外墻保溫、聚苯板現(xiàn)澆混凝土外墻保溫、聚氨酯硬泡噴涂外墻外保溫系統(tǒng)等幾種外保溫操作方法。外墻外保溫有效地解決了熱橋和結(jié)露等問題。綜上所述，墻體保溫體系逐步發(fā)展到今天，經(jīng)過市場檢驗，最為合理和成熟的是外墻外保溫技術(shù)，其占有市場的份額最大，市場前景也最寬廣，不僅國內(nèi)，不少國外廠家也在積極開發(fā)外墻外保溫體系的新產(chǎn)品（圖3、4）。

5 結(jié)語

住宅墻體保溫體系能夠改善人們的居住環(huán)境，提高居住的舒適度，有效地減少能源消耗，并對人們的生活空間提供良好的保護(hù)，是住宅建筑節(jié)能開始的第一步。國內(nèi)經(jīng)歷了近30 年的建筑節(jié)能的實踐工作，不斷總結(jié)經(jīng)驗，雖然取得了一些成績，但現(xiàn)行的各種外墻保溫技術(shù)都不完善，且我國幅員遼闊，各地氣候差異性很大，墻體保溫技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展也有著明顯的地域差距，單一技術(shù)難以廣泛推廣，這就需要我們做進(jìn)一步的技術(shù)改善。建立更完善、更經(jīng)濟(jì)的墻體節(jié)能保溫技術(shù)體系必將有利于建筑節(jié)能工作的開展，有效降低建筑能耗，緩解國家能源緊缺狀況，實現(xiàn)低碳節(jié)能、國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。

[1]涂逢祥，王慶一. 我國建筑節(jié)能現(xiàn)狀及發(fā)展.新型建筑材料，2004(7).

[2]劉春生.淺談建筑保溫材料的分類和應(yīng)用.廣東建材，2005(8).

[3]祝榕澤，魏文章.淺談保溫節(jié)能復(fù)合墻體的功能和應(yīng)用.中華建材科技，2010(2).

[4]http://zhengbangjn.cn/product2.asp.

[5]http://www.kewarm.com.cn/y.asp?id=122.

[6]蘇麗娜.關(guān)于建筑節(jié)能墻體及節(jié)能材料的探討與開發(fā).黑龍江科技信息，2010(12).

[7]http://www.chinajnhb.com.

[8]http://zhengbangjn.cn/product.asp.