外墻保溫技術(shù)發(fā)展歷程及趨勢

邱璐

[摘 要]外墻保溫作為建筑節(jié)能的一個重要部分，在我國乃至世界范圍內(nèi)都得到了越來越多的重視。本文介紹了外墻保溫的主要技術(shù)、發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢，并對具有代表性的專利申請進(jìn)行了介紹。

[關(guān)鍵詞]外墻保溫 技術(shù)發(fā)展 專利申請 發(fā)展趨勢

中圖分類號：TU761.12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）13-0066-01

引言

建筑外墻作為建筑的主要組成部分，其構(gòu)造和所使用的材料性能關(guān)系到室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量及建筑水平。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在住宅建筑中，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量占建筑使用能耗的72%，空氣滲透熱量損失占建筑使用能耗的28%?？梢?，外墻保溫是建筑節(jié)能的重中之重。

一、外墻保溫技術(shù)類型

外墻保溫技術(shù)是通過在外墻體上增加導(dǎo)熱系數(shù)小的材料，使墻體達(dá)到保溫隔熱的效果，使室內(nèi)達(dá)到冬暖夏涼，從而降低能源的損耗[1]。目前，外墻保溫技術(shù)主要有外墻外保溫體系、外墻內(nèi)保溫體系、外墻夾芯保溫體系、自保溫體系等。

二、外墻保溫技術(shù)發(fā)展進(jìn)程

外墻保溫技術(shù)在國外起步較早，早在16世紀(jì)已經(jīng)具備雛形[2]。20世紀(jì)初，各式具有保溫隔熱功能的墻體構(gòu)件的專利申請開始出現(xiàn)。

1901年，美國人STEVENS BENJAMIN A申請了一種隔熱墻（US681938A），其在內(nèi)外墻板之間夾設(shè)隔熱塊，隔熱塊為在紙盒構(gòu)成的空腔中填充爐渣并留有空氣層?？梢?，早在20世紀(jì)初人們就有了夾芯保溫的概念，并懂得使用現(xiàn)有的具有一定隔熱效果的材料作為墻體保溫的手段。

1910年，英國人TETZNER ARNO發(fā)明了一種改良砌塊（GB191006055A），其在水泥、混凝土或人造石砌塊上預(yù)留空腔，并向空腔中填充軟木、砂或磚灰等材料，具有隔音、隔熱、防火等性能。這種以高強(qiáng)度材料為承重外殼，以絕熱材料為填充物的夾芯式砌塊至今依然非常常見，可以說是現(xiàn)在的自保溫體系的起源。

此后，人們又對墻體構(gòu)件的形式和材料進(jìn)行了各種嘗試，但由于結(jié)構(gòu)的單一以及材料自身性能的限制，保溫隔熱效果都不盡人意。

至第二次世界大戰(zhàn)以后，科技發(fā)展、工業(yè)興起，新型材料、新型建筑保溫體系應(yīng)運而生。

20世紀(jì)50年代，德國研制出了聚苯乙烯泡沫板（即EPS板，DE1504437A1），其由含有揮發(fā)性液體發(fā)泡劑的可發(fā)性聚苯乙烯珠粒，經(jīng)過加熱預(yù)發(fā)后形成。它的結(jié)構(gòu)特點是細(xì)微閉孔，密度較小，可以與水泥砂漿良好的粘接。之后，膨脹聚苯板相關(guān)的專利申請陸續(xù)出現(xiàn)，并在歐洲市場興起。

20世紀(jì)60年代，法國開始重視聚氨酯泡沫材料的應(yīng)用，將聚氨酯泡沫材料連接于基體板材上形成保溫隔熱板（FR1417439A）。聚氨酯泡沫保溫材料原料豐富、制備工藝簡便、綜合性能優(yōu)良、使用范圍廣泛，尤其是其極低的導(dǎo)熱系數(shù)，使其逐漸成為歐美國家首選的建筑保溫材料。聚苯乙烯泡沫板和聚氨酯泡沫板的出現(xiàn)極大程度地推進(jìn)了外墻保溫技術(shù)的發(fā)展。

在保溫、防潮等性能都逐漸滿足使用需求之后，人們開始把目光投向防火性能。

早在20 世紀(jì)40 年代，德國就已經(jīng)開始應(yīng)用酚醛泡沫材料。但由于研發(fā)初期成本較高，該材料在當(dāng)時僅用于飛機(jī)等少數(shù)領(lǐng)域。直到70 年代以后，歐洲、北美和亞洲的一些國家通過對酚醛泡沫的深入研究和開發(fā)，逐漸將其用作建筑墻體的保溫材料。1979年，德國制造了一種建筑夾芯板（DE2906259A1），在兩具有高強(qiáng)度的面板之間夾有發(fā)泡酚醛板，隔熱、隔音、防火效果俱佳，很快成為了新的主流墻體保溫材料。

20世紀(jì)80年代，外墻保溫技術(shù)傳入我國。

1986年，我國頒布了第一部建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）》。同年，中國建筑第一工程局建筑科學(xué)研究所申請了我國第一件墻體保溫相關(guān)專利（CN86104838A），其為一種采用發(fā)泡聚苯乙烯板直接抹石膏漿加強(qiáng)室內(nèi)保溫的方法。此種方法不僅具有良好的保溫效能，還兼具防火及飾面作用。

但是，內(nèi)保溫方案不能完全隔斷熱橋、防止蒸汽滲透結(jié)露。1989年，沈陽鐵路新建聯(lián)合建筑公司發(fā)明了一種外保溫建筑復(fù)合墻體（CN2059173U），由結(jié)構(gòu)墻體和外保溫層組成，外保溫層的外側(cè)為玻璃纖維增強(qiáng)水泥（GRC）飾面槽板，在GRC飾面槽板的槽緣與結(jié)構(gòu)墻體之間夾設(shè)有保溫材料，開創(chuàng)了我國外墻外保溫技術(shù)的先河。

中國建筑科學(xué)研究院于2009年發(fā)明了一種復(fù)合自保溫砌塊（CN201460003U），包括里、外無機(jī)砌塊，里、外無機(jī)砌塊之間通過有機(jī)連接件連接，里、外無機(jī)砌塊間填充或澆注有機(jī)保溫材料或無機(jī)保溫材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，有機(jī)連接件采用塑料等導(dǎo)熱系數(shù)低、強(qiáng)度高的有機(jī)材料，能有效隔斷無機(jī)材料引起的熱橋，降低墻體的傳熱系數(shù)，從而實現(xiàn)墻體的良好保溫效果。

2010年，廣州市建筑科學(xué)研究院有限公司申請了一種結(jié)構(gòu)堅固耐用且保溫隔熱性能良好的相變隔熱磚（CN101942879A），包括中部相變材料芯層及覆蓋在中部相變材料芯層外的磚體外圍硬質(zhì)材料結(jié)構(gòu)保護(hù)層。相變隔熱磚可以有效改善室內(nèi)的溫度環(huán)境，通過相變材料的固-液相變轉(zhuǎn)化的吸熱、放熱過程，可有效控制室內(nèi)的溫度，有良好的節(jié)能效果。

2013年，建研科技股份有限公司、上海竹宮節(jié)能科技有限公司、安徽科瑞克保溫材料有限公司、中國建筑科學(xué)研究院聯(lián)合研發(fā)了一種超薄絕熱保溫板復(fù)合砌塊（CN104153511A），主要通過真空技術(shù)達(dá)到保溫的效果。超薄絕熱保溫板（以下稱為STP板）的導(dǎo)熱系數(shù)為0.0067w/（mK），達(dá)到普通保溫材料的1/10，保溫效果優(yōu)異。

三、外墻保溫技術(shù)發(fā)展趨勢

外墻保溫技術(shù)經(jīng)歷了由早期的內(nèi)保溫發(fā)展為現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)上普遍應(yīng)用的外保溫，再到新興起的自保溫，三者的專利申請都呈逐年上升的趨勢。但外墻內(nèi)保溫因其自身的諸多缺點導(dǎo)致工程實際使用越來越少，企業(yè)紛紛撤資，將主要研發(fā)資源投向外保溫和自保溫，內(nèi)保溫增長速率逐漸變緩。

外保溫的專利數(shù)量約占全部專利的61.5%，與其產(chǎn)業(yè)上主流保溫類型相符。但是，外墻外保溫體系的理論使用年限是25年，而由于施工質(zhì)量因素，實際使用壽命難以達(dá)到理論值。如果進(jìn)行改造，剝離的外保溫材料勢必產(chǎn)生大量的建筑垃圾，而且還得再花費資金、時間去重新進(jìn)行建筑節(jié)能改造。按照這樣的整體壽命周期進(jìn)行核算，外墻外保溫體系的經(jīng)濟(jì)性能和社會性能與外墻自保溫體系不可同日而語。

外墻自保溫體系與其他保溫體系相比具有與建筑同壽命的獨特優(yōu)勢，且兼具經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越、質(zhì)量易于控制、安全性、抗震性佳等優(yōu)勢，勢必替代其他保溫體系成為必然趨勢[2]。自保溫專利自2005年進(jìn)入飛速增長期， 2005年2006年，國家相繼頒布了國辦發(fā)[2005]33號文件、國土資發(fā)[2006]296號文件限制、叫停實心粘土磚，也極大地促進(jìn)了以空心砌塊為主要組成的自保溫的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉世美.建筑節(jié)能[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011：57.

[2] 劉華. 建筑外墻保溫技術(shù)發(fā)展與展望[J].中國城市經(jīng)濟(jì)，2012（2） ：238.