既有建筑墻體節(jié)能改造結(jié)構(gòu)設(shè)計要求研究

石小華

（寧夏煤礦設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 寧夏 銀川 750011）

0 引言

建設(shè)資源節(jié)約型社會，這是中央跟據(jù)我國的社會、經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r，在對國內(nèi)外政治經(jīng)濟和社會發(fā)展歷史進行深入研究之后做出的戰(zhàn)略決策，是為中國今后的社會發(fā)展模式提出的科學(xué)規(guī)劃。節(jié)約能源是建設(shè)資源節(jié)約型社會的重要組成部分，而建筑能耗已經(jīng)逐步取代工業(yè)能耗成為能源消耗的主體，加上我國以煤為主的能源消費結(jié)構(gòu)，建筑耗能會直接或間接的造成大氣環(huán)境污染，并成為重要的溫室氣體排放源。

1 外墻保溫的分類

墻體是建筑外圍護結(jié)構(gòu)的主體，其功能主要是承重、防水、保溫、隔熱。在建筑外圍護結(jié)構(gòu)中，外墻所占比重最大，通過外墻傳熱耗能量約占建筑外圍護結(jié)構(gòu)散熱量的75%～80%。外墻保溫，一般分為單一保溫外墻、內(nèi)保溫外墻、外保溫外墻及夾芯保溫外墻。

單一保溫外墻，目前主要是加氣混凝土墻。加氣混凝土墻具有承重及保溫兩種功能，施工簡單，造價較低，采用專用砂漿可避免或減輕灰層裂縫。但由于其質(zhì)量密度不能太小，亦即材料的導(dǎo)熱系數(shù)不能太小，當(dāng)所需的保溫要求較高時，則墻體必需很厚才能滿足保溫要求。這樣會減少使用面積，增加墻體材料運輸量。在加氣混凝土作為框架結(jié)構(gòu)的填充墻時，其保溫性能雖然可以好一些，但其強度還是不能太小，特別是在門窗洞口處。因此，單一保溫外墻，不適用于保溫要求高的建筑。

內(nèi)保溫外墻，材料蓄熱能力低，當(dāng)室內(nèi)采用間歇式的采暖或間歇式空調(diào)時，可以使室內(nèi)溫度較快調(diào)整到所需的溫度，適用于冬季不是太冷地區(qū)建筑保溫隔熱。內(nèi)保溫外墻的缺點，主要是內(nèi)墻及樓板與外墻交接處無法鋪設(shè)內(nèi)保溫材料，容易形成熱橋；保溫材料容易透蒸汽，而結(jié)構(gòu)層則相反，冬季室內(nèi)外溫差較大時，墻體內(nèi)部有可能產(chǎn)生凝結(jié)水。所以，在嚴寒地區(qū)不應(yīng)采用內(nèi)保溫外墻。

外保溫外墻能克服內(nèi)保溫外墻的缺點，是嚴寒地區(qū)推廣的外墻保溫隔熱技術(shù)。外墻外保溫問題，主要是施工難度大。保溫材料一般材質(zhì)疏松，抗風(fēng)雨能力差，在外表面上要做保護面層。面層材料與保溫材料收縮不匹配，面層很容易開裂。保溫材料強度較小，做面層后因加重容易與墻體結(jié)構(gòu)層脫落。為解決脫落問題，有的構(gòu)造方案將面層用金屬的連接件穿過保溫層固定在墻體結(jié)構(gòu)層上，又會因此形成熱橋而大大降低保溫層的保溫效果。這些問題，都影響了外保溫外墻的大面積推廣和長期使用。

夾心保溫外墻是將保溫層放置在墻體中間，保溫層兩側(cè)都是墻體結(jié)構(gòu)層。對保溫材料的材質(zhì)要求不高，施工方便，但墻體較厚，減少使用面積。采用夾心保溫時，圈梁、構(gòu)造柱由于一般是實心的，難以處理，極易產(chǎn)生熱橋，保溫材料的效能得不到充分發(fā)揮。由于填充保溫材料的沉降、粉化等原因，內(nèi)部易形成空氣對流，也降低了保溫效能。在非嚴寒地區(qū)，采用夾心保溫的外墻與傳統(tǒng)墻體相比偏厚。因內(nèi)外側(cè)墻體之間需有連接件連接，構(gòu)造較傳統(tǒng)墻體復(fù)雜，施工相對比較困難。夾心保溫墻體的抗震性能比較差，建筑高度受到限制。因保溫材料兩側(cè)的墻體存在很大的溫度差，會引發(fā)內(nèi)外墻體比較大的變形差，進而會使墻體多處發(fā)生裂縫及雨水滲漏，破壞建筑物主體結(jié)構(gòu)。

中國建筑節(jié)能技術(shù)在發(fā)展的起步階段，在外墻外保溫技術(shù)尚不成熟時期，由于外墻內(nèi)保溫技術(shù)造價低、安裝方便，作為一種過渡技術(shù)被廣泛應(yīng)用于建筑節(jié)能改造中。但是從長遠來看，隨著節(jié)能標準的提高和節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，外墻內(nèi)保溫技術(shù)不能適應(yīng)新的節(jié)能形勢，外墻外保溫逐漸成為建筑節(jié)能改造活動中指得改進和推廣的重點節(jié)能技術(shù)。

2 外墻外保溫墻體的特點

克服了內(nèi)保溫外墻的缺點，有利消除和減弱“熱橋”的影響，使墻體潮濕情況得到改善?！盁針颉笔峭鈮?nèi)保溫難以避免的技術(shù)難題，外墻外保溫技術(shù)可以有效防止“熱橋”部位結(jié)露，從而消除“熱橋”部位的熱損失。一般情況下，需要在外墻內(nèi)保溫層設(shè)置隔汽層以防止冷凝現(xiàn)象，而采用外墻外保溫時，無需設(shè)置隔汽層。由于墻體的主體結(jié)構(gòu)位于保溫層內(nèi)側(cè)，因此，只要選擇合適的保溫層材料，就能保證墻體內(nèi)部不發(fā)生冷凝現(xiàn)象。

采外墻用外保溫技術(shù)，可以保護主體結(jié)構(gòu)，延長建筑物壽命，有利于室溫保持穩(wěn)定，增加房屋使用面積。由于外墻外保溫是指保溫層在建筑物外圍護結(jié)構(gòu)的外側(cè)，可以緩沖因溫度變化導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變形而產(chǎn)生的應(yīng)力作用，從而避免干、濕、雨、雪、凍、融循環(huán)對墻體造成的結(jié)構(gòu)破壞，同時又可以減少空氣中的紫外線和有害氣體對圍護結(jié)構(gòu)的侵蝕。外保溫墻體由于墻體結(jié)構(gòu)層在內(nèi)側(cè)，而墻體結(jié)構(gòu)的蓄熱能力較大，因此當(dāng)室內(nèi)空氣溫度下降或上升，室內(nèi)受到不穩(wěn)定熱作用時，墻體結(jié)構(gòu)層能夠釋放或吸收熱量，這就有利于幫助室溫保持穩(wěn)定。

3 外墻外保溫墻體的組成

外墻外保溫墻體一般由以下幾個部分組成：

（1）保溫層，采用熱阻值高的高效保溫材料作為保溫層，其導(dǎo)熱系數(shù)一般小于0.05W/m2K。保溫層應(yīng)具有根據(jù)設(shè)計計算的厚度，且保溫材料要有較低的吸濕率，要有較好的粘結(jié)性能，同時保溫材料遇溫度變化時要有較小的收縮率并且在用于控制其尺寸變動的應(yīng)力不能太大。常用的保溫層材料一般有擠塑型聚苯乙烯板（XPS）、膨脹型聚苯乙烯板（EPS）、超輕保溫漿料以及巖棉板等。保溫板固定的方法根據(jù)外保溫墻體的不同而不同。

（2）保溫層的面層，保溫層的面層有不同的做法，分為薄面層和厚面層，前者為聚合物水泥膠漿抹面，后者為普通水泥砂漿抹面。也可以在龍骨上吊掛薄板覆蓋保溫層形成面層。

（3）輔助材料與零配件，在外墻外保溫墻體中要使用一些輔助材料與零配件，如螺栓、銷釘?shù)?，用于接縫處的連接和邊角部的處理，以及硅膏、丁基橡膠等密封膏材料，實際選用時可根據(jù)各個體系的不同做法具體選擇。

4 外墻外保溫墻體的質(zhì)量

外墻外保溫墻體的質(zhì)量要求滿足如下幾點：

（1）保溫性。保溫性是反映外墻外保溫墻體性能的關(guān)鍵性指標，應(yīng)該按照所用保溫材料的實際熱工性能，計算得出滿足當(dāng)?shù)亟ㄖ?jié)能設(shè)計標準足夠的厚度。

（2）穩(wěn)定性。為保證外保溫層穩(wěn)定性，應(yīng)該確保外保溫層與基層墻體牢固結(jié)合。

（3）防火。必須嚴格按照相關(guān)部門的要求對保溫層進行防火處理。

（4）濕熱性。首先要使其具有良好的防水性能，可通過在外保溫墻體的表面，包括孔洞周邊、面層、門窗洞口周圍、接縫處等處采取嚴密的防水措施，；其次要通過采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣矸乐贡貙觾?nèi)部結(jié)露；最后，外保溫墻體材料應(yīng)能耐受當(dāng)?shù)刈顕篮釤岬臍夂蜃兓?/p>

（5）耐撞擊性。要保證保溫材料在主體結(jié)構(gòu)發(fā)生正常變形時，不產(chǎn)生裂縫或者脫開。

（6）耐久性。保溫材料的平均壽命在正常使用和維修條件下，應(yīng)達到25年以上。

5 結(jié)束語

近年來國際間對溫室氣體減排的要求有從國家別轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)別的趨勢，國外專家通過對各個用能領(lǐng)域的研究，發(fā)現(xiàn)建筑用能是節(jié)能潛力最大的用能領(lǐng)域，于是各國開始將建筑節(jié)能當(dāng)作節(jié)能工作的重點。

［1］涂逢祥.建筑節(jié)能[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［2］王雁榮.我國建筑能耗趨勢與節(jié)能措施[J].山西建筑，2009（2）：249－250.