外墻自保溫體系在夏熱冬冷地區(qū)的應用與探索

摘 要：在當前建筑外墻保溫技術中，有機保溫材料已成為一類新的火災隱患，自保溫技術受到越來越大的關注。外墻自保溫體系可以有效解決傳統(tǒng)保溫技術的不足，如加氣混凝土等自保溫砌塊更具有安全可靠、耐久性好等優(yōu)點。發(fā)展前景廣闊，適用于夏熱冬冷地區(qū)的建筑節(jié)能。

關鍵詞：建筑節(jié)能；外墻自保溫；加氣混凝土砌塊；可行性

當前我國采用的建筑外墻保溫節(jié)能方式主要有三種：外墻內保溫體系，外墻外保溫體系和外墻自保溫體系，其中外墻自保溫體系采用集圍護和保溫隔熱功能為一體的輕質墻體材料，加上配套砂漿使墻體熱工性能等指標達到保溫節(jié)能標準要求。與外墻外保溫及內保溫體系相比，外墻自保溫體系能有效解決外墻開裂、滲水問題，可延長墻體結構壽命，還能降低建筑成本，同時具有維護費用低，安全可靠，外裝飾可多樣化等優(yōu)點。鑒于當前消防局65號文的規(guī)定，民用建筑外保溫材料采用燃燒性能為A級的材料，有機保溫材料已成為新的一類火災隱患，因此，在我國廣大地區(qū)，特別市夏熱冬冷地區(qū)，推廣自保溫體系是實施建筑節(jié)能標準的一種經濟、合理、可行的辦法，為一體化解決夏熱冬冷地區(qū)外墻保溫體系的研究提供了新的思路。

1 自保溫墻體與無機保溫砂漿共同發(fā)展

根據(jù)我國近年來建筑節(jié)能保溫工程的實踐狀況，從南京中環(huán)國際廣場、濟南奧體中心、沈陽皇朝萬鑫大廈到央視新址、上海膠州路教師公寓的大火，建筑有機外保溫材料均被視為火災的幫兇之一，其中，央視新址大火更是因為使用了不合格的有機保溫材料而成為了“建國以來建筑物燃燒最快的一例”。業(yè)內人士普遍認識到，由于聚苯板（包括擠塑聚苯板、膨脹聚苯板等）、聚氨酯硬泡薄抹灰外墻外保溫體系存在嚴重的防火安全隱患和耐久性問題，以及需要消耗大量的石化資源；且聚苯顆粒為有機物，以其為骨料的保溫砂漿亦將逐步被淘汰。解決的辦法在于開發(fā)自保溫墻體，與其配套的砌筑和抹灰材料應選擇無機保溫砂漿。

推廣自保溫墻體和無機保溫砂漿符合實現(xiàn)建筑結構與節(jié)能一體化的發(fā)展方向?，F(xiàn)在，自保溫墻體技術的開發(fā)和應用在國內已逐步引起關注，特別是夏熱冬冷地區(qū)，如江蘇、重慶等地新建住宅項目中，相繼推出復合混凝土空心砌塊、蒸壓加氣混凝土、陶粒加氣混凝土保溫砌塊等自保溫墻體系統(tǒng)。作為框架結構的自承重填充墻、包括梁柱等部位鋼筋混凝土部分，采用無機保溫砂漿代替水泥砂漿、混合砂漿抹灰層，對冷橋部分作適當處理，即局部抹無機保溫砂漿，這樣亦可解決冷橋部位的結露問題，實現(xiàn)節(jié)能的要求。在廣大城鄉(xiāng)的低層或多層居住建筑中，采用自保溫墻體并配合使用無機保溫砂漿，更具有現(xiàn)實意義。

2 自保溫墻體材料的性能及熱橋的處理

自保溫墻體材料中，以加氣混凝土的熱工性能較為優(yōu)異。加氣混凝土是一種具有高分散性多孔結構的混凝土制品，總孔隙率可達70%～85%，孔表面積為40～50m2/g。在諸多建筑材料中，加氣混凝土制品既具有保溫隔熱性能又可作為墻體材料，具有質量輕、保溫隔熱性能好、施工簡單、節(jié)省工期、綜合造價低、安全環(huán)保、使用壽命長等優(yōu)點，還具有極佳的居住適宜度。GB11968-2006《蒸壓加氣混凝土砌塊》規(guī)定，常用的加氣混凝土砌塊性能指標均具有良好的導熱系數(shù)，砌塊密度越低，導熱系數(shù)越小，保溫隔熱性能也就越好。

目前，國內設計、施工人員以及房地產開發(fā)商越來越多地選擇使用加氣混凝土作為墻體材料，尤其是在高層建筑中，常用來砌筑填充墻和隔墻，但是，相當一部分人對于加氣混凝土材料認識不深，對加氣混凝土自保溫墻體的熱工性能、構造設計、施工做法等缺乏了解，沒有充分發(fā)揮加氣混凝土自身的保溫隔熱性能。蒸壓加氣混凝土砌塊適用于我國各大氣候區(qū)，用作工業(yè)與民用建筑非承重圍護結構和內隔墻時，既可以是單一墻體材料，也可作為保溫隔熱材料。GB11968-2006對加氣混凝土材料的性能指標作了相應的規(guī)定，部分省市也對加氣混凝土自保溫體系展開了積極研究，并出臺了相關技術規(guī)程和圖集，為自保溫墻體的設計，施工和驗收提供了依據(jù)，如在夏熱冬冷地區(qū)的重慶就先后頒布了DBJ50-D55-2006《蒸壓加氣混凝土砌塊應用技術規(guī)程》和《蒸壓加氣混凝土砌塊自保溫墻體建筑構造圖集》（圖集號08J07），江西也頒布了《加氣混凝土墻體構造》（圖集號贛03J505）。

在鋼筋混凝土框架或者剪力墻結構中，梁、柱和剪力墻部分等“熱橋”的面積在外墻總面積中占得比例相當大，必須復合外、內保溫系統(tǒng)才能使外墻的平均傳熱系數(shù)Km滿足節(jié)能設計標準的規(guī)定。對于加氣混凝土自保溫體系，熱橋部位一般采用外保溫處理，保溫材料常選用無機保溫砂漿或同等級加氣混凝土砌塊，和主體墻材的適用性強，施工方便，還能增加整體外墻耐火性。不管采取何種保溫方式，對熱橋部位進行設計和施工時，都要特別注意熱橋部分和主體部分間不同材料的性能（收縮、粘結、強度等）差異，必須對與框架結構梁、柱和剪力墻部分連接部位的構造節(jié)點進行優(yōu)化設計，并且要采取適宜的連接措施，從而保證連接部位的整體性和安全耐久性。

3 自保溫體系運用當中的問題

江蘇省作為夏熱冬冷地區(qū)自保溫技術的先行者，目前已形成包括以淤泥燒結節(jié)能磚、復合保溫磚、W、R高性能加氣、陶粒節(jié)能磚等多種自保溫墻體材料為砌筑材料的墻體自保溫技術，并頒布了《淤泥燒結保溫磚自保溫砌體建筑技術規(guī)程（DGJ32/TJ78-2009）及《混凝土復合保溫砌塊（磚）非承重自保溫系統(tǒng)應用技術規(guī)程》（DGJ32/TJ85-2009）等技術應用規(guī)程。據(jù)不完全統(tǒng)計，江蘇省南通市區(qū)2009年1-11月份，已有107萬平方米的建筑工程使用了墻體自保溫技術，其中，政府投資項目達71萬平方米。但是，一些設計單位對墻體自保溫技術相應的技術指標還不能完全掌握，施工單位對自保溫墻體材料的砌筑和自保溫技術施工環(huán)節(jié)中容易出現(xiàn)的問題不能正確處理。此外一些價格低、質量劣的產品充斥市場，因為監(jiān)管不夠，一些質量沒有保證的產品憑借價格“優(yōu)勢”擠占市場，而部分開發(fā)商質量意識淡薄，僅以價格為招投標的唯一標準。

其次，加氣砌塊也有其自身技術上的瑕疵。由于加氣混凝土砌塊表面強度低、疏松易掉粉、初期吸水快而飽和吸水時間長等特點，在砌筑與抹灰時砂漿過早失水，嚴重影響砂漿的強度和附著力，易造成砌筑時砂漿粘結力低，粉刷時易造成空鼓、開裂，甚至剝離脫落等工程質量問題。存在的直接影響建筑的質量和安全通病，目前建筑設計、開發(fā)商等單位對于使用加氣混凝土砌塊做外墻所持的謹慎態(tài)度，使得該產品的優(yōu)勢難以得到充分發(fā)揮，影響到加氣砌塊的推廣應用，特別是在工程外墻墻體上的應用。

因此，在此基礎上需組織墻體自保溫技術的科研攻關，研究開發(fā)具有地方特色的多樣化的墻體自保溫技術，加強墻體自保溫系統(tǒng)的研究，尤其是砌筑砂漿及冷、熱橋處理配套技術的研究。并且注重墻體自保溫技術的規(guī)范化管理完善墻體自保溫技術（系統(tǒng)）在設計、審圖、檢測、施工、監(jiān)理等各環(huán)節(jié)的管理措施。

4 夏熱冬冷地區(qū)的應用與前景

我國的夏熱冬冷地區(qū)的范圍，大致為隴海線以南，南嶺以北，四川盆地以東，大體上可以說是長江中下游地區(qū)。這個地區(qū)七月份氣溫比同緯度其他地區(qū)一般高出2℃左右，是在這個緯度范圍內除沙漠干旱地區(qū)以外最炎熱的地區(qū)；一月份氣溫比同緯度其他地區(qū)一般要低8～10℃，是世界上同緯度下冬季最為寒冷的地區(qū)之一。夏熱冬冷的氣候特征決定了該地區(qū)建筑能耗的組成，即夏季的空調能耗和冬季的采暖能耗，由于該地區(qū)的建筑結構體系、氣候特點、外墻形式與北方地區(qū)存在較大差異，這些外墻復合保溫系統(tǒng)都存在一定的局限性，外墻自保溫體系旨在尋求一種更進步、更適合本地區(qū)特點的保溫節(jié)能體系，利用墻體材料自身的保溫性能，使建筑達到節(jié)能保溫效果。外墻自保溫體系的核心是依靠墻體自身的絕熱隔熱性能達到保溫節(jié)能的效果，不同于建筑外墻外保溫和內保溫，是利用表面加做一層保溫材料來達到保溫效果。

已湖北武漢為例，武漢王家墩泛海國際商務區(qū)項目，采用的就是外墻自保溫系統(tǒng)，即裙房部分墻體材料選擇加氣混凝土砌塊（B05級），熱橋部分使用無機保溫砂漿保溫，并有效防止結露，保證了外墻系統(tǒng)的整體防火性能，具體構造如表1所示。

圖1 武漢王家墩泛海國際商務區(qū)效果圖與建筑模型

表1 武漢王家墩泛海國際商務區(qū)項目外墻部分具體構造及熱工指標

該工程外墻全樓加權平均傳熱系數(shù)經計算，結果為：

Km=（K1.S1+K2.S2+K3.S3+K4.S4+K5.S5）/∑S（m2）=0.96W/（m2.K），其中，K1～K5為全樓主體墻及各部分熱橋的傳熱系數(shù)；S1～S5為全樓主體墻及各部分熱橋的面積。

武漢公共建筑采用的審查標準為國標《公共建筑節(jié)能設計標準》GB50189-2005，根據(jù)該標準對于夏熱冬冷地區(qū)的外墻熱工性能限值要求為K≤1.0，即采用加氣混凝土和熱橋部分使用無機保溫砂漿保溫，就能滿足標準規(guī)范對于外墻的節(jié)能要求。

目前加氣混凝土砌塊的應用越來越被業(yè)內人士所重視，特別是作為外圍護結構的組成材料，更是具備了許多優(yōu)點：如強度高、孔隙率大、保溫性能好，是良好的節(jié)能環(huán)保型材料；生成砌塊的材料來源廣泛，可以滿足推廣使用；砌塊建筑設計經過十多年的實踐，已形成一定能力，并積累了比較豐富的經驗；施工方面，也具備了較高的技術管理能力；運用加氣混凝土砌塊作為自保溫體系在材料的力學性能和保溫節(jié)能上都能滿足要求。這樣不僅節(jié)約了大量能源，減少能耗，還能充分利用一些再生資源，減少污染，保護環(huán)境，在理論和實踐上都是可行的。

因此，開發(fā)研制和推廣應用更加適合于夏熱冬冷地區(qū)使用的外墻保溫系統(tǒng)，顯得十分重要和迫切。蒸壓加氣混凝土墻體自保溫系統(tǒng)是這方面較為成熟和可行的體系之一。外墻自保溫系統(tǒng)與外保溫系統(tǒng)和內保溫系統(tǒng)相比，既可以解決保溫系統(tǒng)的安全性問題，更可以解決耐久性問題，保持與建筑物同使用壽命。對夏熱冬冷地區(qū)來說，單一的外墻內保溫或外墻外保溫措施，均不是經濟合理的，技術可行性也相對較差，而采用自保溫體系與內外保溫體系的有機復合，將是技術可行、經濟合理的有效方法。

5 結束語

“節(jié)能降耗”已列入國家“十一五”規(guī)劃，建筑節(jié)能成為國家節(jié)能戰(zhàn)略的重要組成部分。在建筑圍護結構保溫系統(tǒng)領域，外墻自保溫體系安全性能高、防火性能好、強度高、抗?jié)B性好、施工便捷、經濟性好、與建筑物同使用壽命、綠色環(huán)保等優(yōu)點，其中加氣混凝土砌塊是理想的自保溫墻體材料，根據(jù)不同的結構形式，選擇相應的熱橋處理技術和墻體厚度，可滿足夏熱冬冷地區(qū)節(jié)能設計要求，同時，開發(fā)具有更優(yōu)異的隔熱保溫性能的墻體材料也是非常必要的，在夏熱冬冷地區(qū)，發(fā)展前景廣闊。

參考文獻

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作者簡介：朱峰磊（1987，8-），男，籍貫：湖南省湘潭市，職稱：工程師，學歷：大學本科，研究方向：建筑節(jié)能。