建筑節(jié)能與巖棉外墻外保溫技術(shù)分析

高 釗（貴州新型保溫材料廠，貴州 貴陽 550023）

1 前 言

能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的基本條件，20世紀(jì)70年代的石油危機(jī)，讓各發(fā)達(dá)國家開始重視保溫材料在生產(chǎn)和建筑中的應(yīng)用，力求大幅度降低能源消耗量，從而減少因各種生產(chǎn)所帶來的環(huán)境污染和溫室效應(yīng)[1]。

目前，在工業(yè)、建筑、交通傳統(tǒng)三大高能耗領(lǐng)域，建筑能耗所占的比重正不斷上升，并趨向節(jié)能減排的核心領(lǐng)域，而在政策層面，建筑節(jié)能是國家“十二五”規(guī)劃的重點(diǎn)課題，對(duì)社會(huì)的發(fā)展有著重要的戰(zhàn)略意義。目前而言，建筑能耗約占30%[2]，指的是建筑物在建造和使用過程中的能耗比例，若加上建材生產(chǎn)過程中的能耗和建筑相關(guān)的能耗，將占整個(gè)能耗的45%以上，由此可見，建筑節(jié)能刻不容緩。但從目前的外墻保溫系統(tǒng)來看，有機(jī)保溫材料還存在著很多弊端，比如由于有機(jī)材料易燃燒而引發(fā)的重大火災(zāi)事故不斷發(fā)生，造成了大量的生命和財(cái)產(chǎn)損失。

建筑行業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，它可帶動(dòng)建材、冶金、輕工、化工、機(jī)械、運(yùn)輸?shù)仍S多相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，它所完成的產(chǎn)值在社會(huì)總產(chǎn)值中占有很大的比重?！?013～2017年中國建筑節(jié)能行業(yè)發(fā)展前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示：我國每年新建房屋建筑面積近20億平方米，其中80%以上為高能耗建筑；既有建筑近500億平方米，90%以上是高能耗建筑，建筑能耗的增長(zhǎng)遠(yuǎn)高于能源生產(chǎn)的增長(zhǎng)速度，尤其是電力、燃?xì)狻崃Φ葍?yōu)質(zhì)能源的需求急劇增加。我國社會(huì)能耗主要有工業(yè)能耗、建筑能耗、交通運(yùn)輸能耗，其中建筑能耗占社會(huì)總能耗30%左右，比同等條件下的發(fā)達(dá)國家高出2～3倍。

由此來看，無論是資源、環(huán)境的極大壓力，還是人們對(duì)居住環(huán)境舒適度的強(qiáng)烈要求，我國的建筑節(jié)能都被寄予了厚望。針對(duì)我國能源的嚴(yán)峻形勢(shì)，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、建立節(jié)約型社會(huì)，建筑節(jié)能勢(shì)在必行。在建筑節(jié)能的眾多領(lǐng)域中，外墻保溫技術(shù)作為一種新興的建筑節(jié)能技術(shù)，有著廣闊的發(fā)展前途，市場(chǎng)前景廣闊

2 建筑節(jié)能

節(jié)能，是指加強(qiáng)用能管理，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理以及環(huán)境和社會(huì)可以承受的措施，減少從能源生產(chǎn)到消費(fèi)各個(gè)環(huán)節(jié)中的損失和浪費(fèi)，更加有效、合理地利用能源。其中，技術(shù)上可行是指在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)；經(jīng)濟(jì)上合理就是要有一個(gè)合適的投入產(chǎn)出比；環(huán)境可以接受是指節(jié)能還要減少對(duì)環(huán)境的污染，其指標(biāo)要達(dá)到環(huán)保要求；社會(huì)可以接受是指不影響正常的生產(chǎn)與生活水平的提高；有效就是要降低能源的損失與浪費(fèi)，這既是《中華人民共和國節(jié)約能源法》對(duì)能源的法律規(guī)定，也是國際能源委員會(huì)的節(jié)能概念。

建筑節(jié)能，指在建筑材料生產(chǎn)、房屋建筑和構(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，如通過采取合理的建筑設(shè)計(jì)和選用符合節(jié)能要求的墻體材料、屋面隔熱材料、門窗、空調(diào)等措施，這樣所建造的房屋，與沒有采取節(jié)能措施的房屋相比，在保證相同的室內(nèi)熱舒適環(huán)境條件下，它可以提高電能利用效率，減少建筑能耗。

長(zhǎng)期以來，我國的建筑業(yè)因片面追求低造價(jià)，而忽視了建筑保溫效果，從而導(dǎo)致建筑在后期的使用中采暖能耗過高，加強(qiáng)建筑物外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫措施是節(jié)能的關(guān)鍵措施。因此，為了有效地提高建筑節(jié)能，應(yīng)特別注意加強(qiáng)建筑墻體、屋頂、門窗和地面的保溫及隔熱性能，從而顯著地改善室內(nèi)環(huán)境的熱舒適性，提高人們的居住生活質(zhì)量。

我國是一個(gè)能源消費(fèi)大國，全年能耗僅次于美國，總量居世界第二位。我國是為數(shù)不多的以煤為主要能源的國家之一，眾所周知，煤炭燃燒后的產(chǎn)物二氧化碳是形成溫室效應(yīng)的元兇，而煙粉塵、二氧化硫和氮氧化物等燃燒產(chǎn)物，勢(shì)必會(huì)造成大氣污染，還會(huì)形成酸雨，嚴(yán)重危害土壤、水體、森林、建筑物，同時(shí)也是各種呼吸道疾病的根源。由此可見，降低建筑能耗，提高建筑節(jié)能的效果是保護(hù)生態(tài)環(huán)境，改善大氣環(huán)境和人們生活質(zhì)量的重要途徑。由于我國的城市建設(shè)正處在快速增長(zhǎng)時(shí)期，目前的建筑能耗占社會(huì)總能耗30%左右，這一數(shù)字還有增加的勢(shì)頭，這就出現(xiàn)了能源供應(yīng)將更加緊張的問題。建筑用能缺口大，如果只是一味的加強(qiáng)能源方面的投入是無法滿足的社會(huì)發(fā)展要求，更無法緩解能源供給的緊張局面。

我國還是人口大國，用不到世界10%的耕地養(yǎng)活了世界22%的人口。隨著社會(huì)的發(fā)展，人口增多，人們對(duì)能源的需求量越來越大，我們應(yīng)該引起注意的是，面對(duì)龐大的人口基數(shù)，以及長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，我們的地下能源儲(chǔ)量畢竟有限，尤其是耕地，民以食為天，沒有了土地，我們連最基本的“吃”的問題都解決不了，還談何發(fā)展。在我國，目前的建筑能耗仍然占據(jù)著社會(huì)總能耗相當(dāng)大的比例[3]，這是由于我國仍有大部分地區(qū)采用傳統(tǒng)的磚、瓦、灰、砂來建造房屋，不僅耗費(fèi)大量的原料和能源，而且房屋的能源損耗也很大傳統(tǒng)建筑的墻體材料大都是燒制的粘土磚，粘土磚不僅保溫性能差，而且嚴(yán)重毀占耕地，是一種高能耗得建材。因此，全面禁止使用粘土磚、推廣新型節(jié)能墻體材料的使用，特別是在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，是我國建材行業(yè)的首要任務(wù)，更是推行建筑節(jié)能的本質(zhì)體現(xiàn)。

3 巖棉外墻外保溫技術(shù)

外墻外保溫體系是20世紀(jì)70年代歐洲國家為緩解能源危機(jī)時(shí)應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)物。外墻外保溫系統(tǒng)是由保溫層保護(hù)層和固定材料膠粘劑錨固件等構(gòu)成并且適用于安裝在外墻外表面的非承重保溫構(gòu)造的總稱[4]，簡(jiǎn)言之外墻外保溫是指在建筑墻體的外側(cè)設(shè)置保溫材料以期達(dá)到良好的隔熱保溫的作用，由于其具有優(yōu)良的保溫節(jié)能效果，并可以消除結(jié)構(gòu)帶來的冷熱橋，避免冬季墻面結(jié)露，可以很好的保護(hù)主體結(jié)構(gòu)，減少溫度應(yīng)力，增加結(jié)構(gòu)壽命，且比內(nèi)保溫相對(duì)增多建筑內(nèi)使用面積，在既有房屋節(jié)能改造時(shí)施工方便，干擾住戶生活，使建筑物更為美觀，因而具備了很高的綜合經(jīng)濟(jì)效益，是目前應(yīng)用最廣泛的保溫方法。

目前，我國正在使用的外墻外保溫系統(tǒng)的保溫材料主要分為三大類：無機(jī)保溫材料、無機(jī)有機(jī)復(fù)合保溫材料、有機(jī)高分子保溫材料。由于膨脹聚苯板(EPS)和擠塑板(XPS)、聚氨酯以及酚醛板在防火方面存在的安全隱患，使得巖棉有了很好的發(fā)展機(jī)遇。巖棉是以玄武巖等天然巖石、礦渣為主要原料，經(jīng)高溫熔融，用離心噴吹等方法制成的人造無機(jī)纖維，再加入一定量的膠粘劑、防塵油、憎水劑 ，經(jīng)過集棉固化、切割等工藝制成的具有一定強(qiáng)度的板材制品，是A級(jí)不燃材料，無論在高溫或低溫環(huán)境中均能保持其良好的防火性能、吸聲性能、保溫性能、透氣性能和化學(xué)穩(wěn)定性。在建筑保溫中，巖棉外墻外保溫系統(tǒng)與EPS、XPS相比具有防火性能高、透氣性、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

歐洲國家在上世紀(jì)70年代末80年代初最先開始采用巖棉外墻外保溫系統(tǒng)，經(jīng)過 30多年的發(fā)展和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，巖棉外墻外保溫系統(tǒng)憑借其高透氣性、高防火性能、高隔音吸聲性能，得到越來越廣泛的應(yīng)用。在我國，巖棉外墻外保溫技術(shù)經(jīng)過多年的研究和實(shí)踐，也已積累了不少成功的經(jīng)驗(yàn)。

3.1 外墻外保溫技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

1）外墻外保溫的優(yōu)點(diǎn)：

（1）保溫效果好，基本上消除熱橋，絕熱層效率可達(dá)到85%～95%，墻面內(nèi)表面不會(huì)發(fā)生結(jié)露；

（2）保溫材料在墻體外側(cè)，不影響建筑內(nèi)的使用面積；

表1 墻體建筑保溫材料燃燒等級(jí)及防火構(gòu)造要求

（3）既適用于新建建筑，也適用于舊房節(jié)能改造；

（4）有利于維持穩(wěn)定的室內(nèi)溫度，改善室內(nèi)熱環(huán)境，對(duì)墻體的結(jié)構(gòu)無影響。

2）外墻外保溫的缺點(diǎn)：

（1）施工具有明顯的季節(jié)限制，在冬季和雨季，不適合戶外的外保溫作業(yè)；

（2 )施工工藝要求較高，且因?yàn)槭菓敉馐┕?，有一定的安全隱患。

3.2 巖棉外墻外保溫系統(tǒng)的性能

1）巖棉外墻外保溫材料穩(wěn)定性

巖棉的穩(wěn)定性是巖棉外墻外保溫體系穩(wěn)定性的基本保證。因?yàn)樽鳛橥獗伢w系來說，在最不利的溫度與濕度的條件下，應(yīng)能具有以下性能：

（1）系統(tǒng)應(yīng)能長(zhǎng)期承受自重而不產(chǎn)生有害的變形；

（2）系統(tǒng)應(yīng)能承受正、負(fù)風(fēng)壓和風(fēng)振的作用，安全系數(shù)應(yīng)不小于1.5；

（3）系統(tǒng)應(yīng)能抵抗由溫度、濕度變化而產(chǎn)生的應(yīng)力，并保持穩(wěn)定

（4）巖棉外墻外保溫系統(tǒng)在罕遇地震發(fā)生時(shí)，保溫層不應(yīng)從基層墻體上脫落；

2）巖棉外墻外保溫材料防火性

保溫材料著火給人類的生命和財(cái)產(chǎn)帶來了極大的危險(xiǎn)性，引起了人們的共同

關(guān)注。外墻外保溫的保溫層處于外墻外側(cè)，防火處理要高度重視。2009年9月20日公安部住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布了《民用建筑外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫行規(guī)定》（公通字[2009]46號(hào)）對(duì)外墻外保溫用保溫材料的燃燒等級(jí)提出了具體要求，具體要求見表1。2011年3月公安部消防局發(fā)文要求[5]：民用建筑外保溫材料采用燃燒性能為A級(jí)的材料。于是，這些系統(tǒng)中能繼續(xù)使用的就只有巖棉保溫體系與砂漿保溫體系，而在這兩種體系中使用最普遍的要屬巖棉保溫體系。

巖棉是由玄武巖、輝綠巖等礦物質(zhì)材料制成，具有優(yōu)良的防火性能，防火等級(jí)為A級(jí)不燃材料。在火災(zāi)中，巖礦棉制品不會(huì)引發(fā)煙霧或造成火星，不會(huì)釋放出對(duì)人體有害的有毒氣體，也不會(huì)導(dǎo)致火勢(shì)蔓延。

3.3 巖棉外墻外保溫材料耐撞擊性能

巖棉板雖然強(qiáng)度較低，但由于其本身由許多纖維構(gòu)成，具有相當(dāng)好的彈性，而且回彈率較高，同時(shí)，巖棉外墻外保溫系統(tǒng)還使用了彈性比較好的冷拔鍍鋅鋼絲網(wǎng)，在抗裂防護(hù)層又使用了耐堿玻纖網(wǎng)格布，形成了一個(gè)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造系統(tǒng)，因而該系統(tǒng)的抗沖擊性能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其它外墻外保溫系統(tǒng)。

3.4 巖棉外墻外保溫材料要不受主體結(jié)構(gòu)變形的影響

主體結(jié)構(gòu)正常位移，如收縮、徐變、膨脹等變形時(shí)，巖棉保溫層應(yīng)與基層墻體仍然粘結(jié)牢固，應(yīng)不致造成保溫系統(tǒng)產(chǎn)生裂縫或空鼓。

3.5 巖棉外墻外保溫材料的耐久性

建筑的外墻外保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使用年限為25年，這就要求外保溫系統(tǒng)中所采用的各種材料具有化學(xué)和物理穩(wěn)定性。所有材料所具有的性能或通過防護(hù)、處理后的性能，應(yīng)做到在結(jié)構(gòu)的壽命期內(nèi)在自然的使用條件下不會(huì)造成大影響。

3.6 巖棉外墻外保溫材料的耐候性

耐候性是指墻體的保溫系統(tǒng)對(duì)外界氣候變化的適應(yīng)能力。巖棉外保溫系統(tǒng)的墻體，對(duì)于墻體最表面，應(yīng)進(jìn)行密閉處理，避免雨雪水進(jìn)入墻體內(nèi)部對(duì)室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生破壞，并對(duì)環(huán)境的變化具有耐候性。

4 結(jié) 論

我國對(duì)外墻外保溫技術(shù)的研究開發(fā)已有10多年的歷史，在建筑節(jié)能日益受到重視的今天，巖棉外墻外保溫技術(shù)由于其保溫防火性能的優(yōu)越性，已得到了迅速的發(fā)展，且市場(chǎng)前景廣闊。但隨著世界各國保溫節(jié)能技術(shù)的迅速發(fā)展，國外各種新型外墻外保溫技術(shù)層出不窮，保溫性能的要求和標(biāo)準(zhǔn)不斷的提高，因此我們國內(nèi)各保溫相關(guān)企業(yè)也必須看清形勢(shì)，不斷積極創(chuàng)新，以完善、成熟的技術(shù)，經(jīng)濟(jì)合理的價(jià)位，優(yōu)良的工程質(zhì)量，爭(zhēng)取外保溫市場(chǎng)更大的份額。

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