淺談幾種常見(jiàn)的外墻外保溫系統(tǒng)優(yōu)化選擇

艾相仁

摘要：自上個(gè)世紀(jì)中葉以來(lái)，歐美各國(guó)致力于建筑節(jié)能的研究與實(shí)踐，各種保溫材料層出不窮。建筑外墻直接與室外大氣接觸，其熱量損失最大，對(duì)于如何阻斷熱流在外墻的流通是建筑保溫與節(jié)能的重中之重。近年來(lái)，各種外墻外保溫系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，其保溫效果各有不同。本文就常見(jiàn)的幾種外墻外保溫系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹和評(píng)估，以便針對(duì)不同地區(qū)和氣候選擇更有效的保溫系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：節(jié)能;外墻;外保溫;保溫材料

1.國(guó)內(nèi)外外墻保溫系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)70年代世界爆發(fā)了能源危機(jī)，在全球的總能耗中，建筑能耗占30%之多，而在建筑能耗中通過(guò)外墻損失的能耗高達(dá)27%，可見(jiàn)建筑外墻保溫是建筑節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)保溫層所處的位置可將外墻保溫分為外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫以及夾心保溫，其中外墻外保溫的優(yōu)勢(shì)最為顯著。外墻外保溫能保護(hù)外墻主要結(jié)構(gòu)免受溫度應(yīng)力沖擊，還能減少熱橋效應(yīng)損失的熱量，對(duì)墻體的防潮以及舊房保溫改造都有很好的效果。自能源危機(jī)以來(lái)世界各國(guó)加強(qiáng)了建筑保溫的研究以及保溫材料的研發(fā)。經(jīng)過(guò)幾十年的研究和實(shí)踐，總結(jié)出很多種外墻保溫系統(tǒng)。下面就國(guó)內(nèi)外外墻保溫系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀做如下闡述。

1.1國(guó)外外墻保溫系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

外墻保溫系統(tǒng)的發(fā)展最初源于二戰(zhàn)之后，主要在歐洲國(guó)家。二戰(zhàn)中很多城市遭到重創(chuàng)，建筑毀壞嚴(yán)重，人們鑒于聚氨酯具有很好的熔融性和自粘性，便用來(lái)填黏建筑的裂縫。后來(lái)發(fā)現(xiàn)這種材料不僅能穩(wěn)固結(jié)構(gòu)，還能保溫、防水防潮，經(jīng)過(guò)抹刀抹平后又能美化建筑。如此便發(fā)展成聚氨酯外墻外保溫系統(tǒng)。70年代爆發(fā)的能源危機(jī)是建筑保溫發(fā)展的一大契機(jī)，人們開(kāi)始意識(shí)到建筑外墻保溫的重要性。

德國(guó)最先發(fā)現(xiàn)聚氨酯保溫材料，其后英美等國(guó)取得聚氨酯泡沫制造技術(shù)并很快進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)。聚氨酯泡沫導(dǎo)熱系數(shù)小于0.025，保溫性能好且質(zhì)量輕，便于運(yùn)輸和施工。20世紀(jì)70年代，美國(guó)為達(dá)到50%～70%的節(jié)能率，對(duì)建筑的外墻及屋頂大量使用聚氨酯外保溫處理，主要采用噴涂和外貼的工藝，降低能耗，施工效率也得到了提高。

目前，歐美國(guó)家對(duì)保溫材料的運(yùn)用主要三種類型，即阻燃型的聚苯板、不燃型的巖棉板及保溫砂漿。巖棉板作為無(wú)機(jī)保溫材料，其原材料來(lái)源較廣、生產(chǎn)成本低、保溫性能良好而被大多數(shù)國(guó)家青睞。如荷蘭、芬蘭等西歐國(guó)家80%的巖棉制品用于建筑保溫。保溫砂漿在發(fā)達(dá)國(guó)家中研發(fā)和應(yīng)用較早，屬于傳統(tǒng)保溫系統(tǒng)。目前，國(guó)外對(duì)保溫砂漿的研究主要集中在保溫骨料和添加劑上，特別是對(duì)原材料及添加劑的配合比上有較深入的研究。阻燃型的聚苯板主要集中在XPS和EPS泡沫的研究和應(yīng)用。目前歐美國(guó)家對(duì)聚苯保溫材料的運(yùn)用主要有聚苯板抹灰外墻保溫系統(tǒng)、膠粉EPS顆粒漿料外保溫系統(tǒng)。聚氨酯作為目前導(dǎo)熱系數(shù)最小的有機(jī)保溫材料也倍受關(guān)注。硬泡聚氨酯復(fù)合材料在歐美各國(guó)廣泛用于外墻保溫改造與新建建筑的外墻保溫系統(tǒng)中。

1.2國(guó)內(nèi)外墻保溫系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)是能源消耗大國(guó)，外墻和屋面保溫隔熱工程在我國(guó)建筑節(jié)能的重要性不言而喻。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)在各大城鄉(xiāng)大力推廣建筑保溫與節(jié)能技術(shù)。我國(guó)的外墻保溫系統(tǒng)主要有保溫砂漿外墻外保溫系統(tǒng)、巖棉板外墻外保溫系統(tǒng)、聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)以及硬泡聚氨酯復(fù)合板外墻保溫系統(tǒng)。

我國(guó)對(duì)保溫材料研究較晚，技術(shù)落后。對(duì)保溫砂漿的運(yùn)用最初用膨脹珍珠作為骨料，其吸水率較大，抗裂性和防潮性較差。后來(lái)經(jīng)過(guò)研究和改良，將聚苯泡沫顆粒、粉煤灰作為骨料、聚苯乙烯纖維作為添加劑制成新型保溫砂漿。改良后的保溫砂漿保溫性能增強(qiáng)，其防水性、抗裂性和耐候性大大提高。20世紀(jì)50年代我國(guó)引入聚氨酯的上產(chǎn)，90年代開(kāi)始大量使用聚氨酯保溫系統(tǒng)。其做法主要有三種，即漿體聚氨酯噴涂外墻，外做飾面;外貼硬泡聚氨酯板，外做飾面;聚氨酯復(fù)合板配套式保溫，其具體做法是聚氨酯硬泡做持力層，外加網(wǎng)格布，與混凝土復(fù)合而成。近年來(lái)我國(guó)加強(qiáng)對(duì)聚氨酯板的改良、聚氨酯保溫防水一體化研究、聚氨酯保溫裝飾一體化研究等，成效顯著。

2.常見(jiàn)的外墻保溫系統(tǒng)的選擇

2.1無(wú)機(jī)輕集料保溫砂漿外墻外保溫系統(tǒng)

保溫砂漿外墻外保溫系統(tǒng)的構(gòu)造做法是：鋼筋混泥土或者燒結(jié)磚做基層墻體，外抹無(wú)機(jī)保溫砂漿，通過(guò)抹面膠漿和錨固構(gòu)件將抗裂砂漿復(fù)合耐堿玻纖網(wǎng)格布附于其上，然后抹膩?zhàn)臃?，最后貼飾面磚或者涂料。保溫砂漿具有良好的絕熱、防火、抗裂性。能耐高溫，抗裂能力較好，但其防潮性較差，保溫性能一般。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)保溫砂漿的研究主要集中在骨料的選配以及各種原材料的配合比上。在工程應(yīng)用中，現(xiàn)在主要采用?；⒅椤⒕郾脚菽w粒作為保溫砂漿的骨料，?；⒅楸砻娌；忾]，光澤平滑，屬不可燃物，用其制成的保溫砂漿具有良好的防火絕熱性，而且吸水率小，保溫性能有所提升。聚苯顆粒質(zhì)輕，導(dǎo)熱系數(shù)小，與砂漿混合形成封閉的空洞，與傳統(tǒng)的粉煤灰、膨脹珍珠輕骨料保溫砂漿相比，具有良好的保溫性、防潮性和耐高溫性。

2.2巖棉外墻外保溫系統(tǒng)

巖棉是以精選的玄武巖、輝綠巖為主要原料，外加一定數(shù)量的輔助料，經(jīng)高溫熔融噴吹制成的人造纖維，具有不燃、無(wú)毒、質(zhì)輕、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸音性能好等特性，是保溫工程中較為理想的保溫材料。目前國(guó)內(nèi)外主要采用巖棉板作為保溫層，該系統(tǒng)的主要做法是：在基層墻體的找平層上涂抹聚合物膠黏劑，貼上巖棉板保溫層，通過(guò)膠黏劑和錨固構(gòu)件固定耐堿玻纖網(wǎng)格布，然后涂抹巖棉保溫系統(tǒng)抹面膠漿，再通過(guò)以上方法外加一層耐堿玻纖網(wǎng)格布，最后在外側(cè)貼飾面磚或者噴涂飾面涂料。該做法雖然較為繁瑣，但能保溫和防水性能良好，保溫層的使用壽命也有所提高。

2.3聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)

聚苯板全稱聚苯乙烯泡沫板，又名泡沫板或EPS板。是由含有揮發(fā)性液體發(fā)泡劑的可發(fā)性聚苯乙烯珠粒，經(jīng)加熱預(yù)發(fā)后在模具中加熱成型的具有微細(xì)閉孔結(jié)構(gòu)的白色固體。常溫下該材料導(dǎo)熱系數(shù)小于0.042W/m·k，密度小，抗壓能力強(qiáng)，具有一定的抗腐防潮能力，是高效保溫材料。聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)的具體做法是：在基層墻體找平層上涂抹聚合物膠黏劑，用錨栓將聚苯板固定其上，再用保溫系統(tǒng)抹面膠漿外貼耐堿玻纖網(wǎng)布，最后做飾面磚或者涂料。該保溫系統(tǒng)不僅有高效的保溫性能，而且施工技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及檢測(cè)方法完善，在歐美國(guó)家以有幾十年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

值得注意的是，聚苯板在做外墻內(nèi)保溫時(shí)，在墻和樓板，梁柱等結(jié)構(gòu)連接處易產(chǎn)生熱橋效應(yīng)，在門(mén)、窗等細(xì)節(jié)部位處理不易。寒冷季節(jié)，室內(nèi)外溫差大，結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱不均勻，使墻體產(chǎn)生結(jié)露、發(fā)霉甚至脫落。另外聚苯板容易吸水，會(huì)影響材料導(dǎo)熱性能。

2.4膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)

上述講到聚苯板保溫系統(tǒng)在“熱橋”處理上有敗筆，膠粉聚苯顆粒漿料保溫系統(tǒng)則能很好的解決這一問(wèn)題。該保溫系統(tǒng)是將聚苯顆粒、保溫膠粉料以及抗裂砂漿等按一定的比例，攪拌機(jī)攪拌均勻，現(xiàn)場(chǎng)涂抹，可在墻角、梁板等構(gòu)件連接處實(shí)現(xiàn)連續(xù)澆筑，如此可以很好的解決熱橋效應(yīng)帶來(lái)的不利影響。其具體做法是：墻體基層做砂漿找平，待其干硬，在其上抹膠粉聚苯顆粒保溫漿料，然后抹抗裂砂漿及耐堿玻纖網(wǎng)布，最后做飾面層。在施工時(shí)應(yīng)注意保溫漿料需機(jī)械攪拌，現(xiàn)拌現(xiàn)用，保溫層應(yīng)平整均勻，抗裂砂漿層需干透后再做飾面層。膠粉聚苯顆粒保溫漿料導(dǎo)熱系數(shù)小于0.06w/（m·k），有較強(qiáng)的保溫性，墻體的抗裂性和防水性較為良好。

2.5聚氨酯外墻外保溫系統(tǒng)

聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)低，熱工性能好。當(dāng)硬質(zhì)聚氨酯密度為35～40kg/m³時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.018～0.024w/（m.k），約相當(dāng)于傳統(tǒng)保溫材料的10%，是目前所有保溫材料中導(dǎo)熱系數(shù)最小的，也是目前最理想的保溫材料之一。聚氨酯可澆注成型，能預(yù)制成各種形狀的保溫型材，可用于各保溫節(jié)點(diǎn)和構(gòu)件交接處，提高墻體保溫性能。在墻和樓層、混凝土圈梁以及構(gòu)造柱等連接處能實(shí)現(xiàn)連續(xù)噴涂，從而減小熱橋效應(yīng)，減小熱量損失。由于聚氨酯板材具有優(yōu)良的隔熱性能，在達(dá)到同樣保溫要求下，可使減少建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度，從而增加室內(nèi)使用面積。

聚氨酯材料孔隙率結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，閉孔率達(dá)90%以上，屬憎水性材料，防水防潮性能優(yōu)良，而且抗凍融、吸聲性也好。施工方便，工程進(jìn)度快，可現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡成型，也可噴涂澆注，能夠在任何復(fù)雜的墻面施工作業(yè)，能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境。

目前對(duì)聚氨酯保溫材料的改良主要集中在阻燃性和力學(xué)特性上?？稍诰郯滨ブ刑砑幼枞紕┲瞥尚滦陀才菥郯滨ケ匕澹且环N難燃的自熄性材料，它的軟化點(diǎn)可達(dá)到250攝氏度以上，燃燒時(shí)會(huì)在其泡沫表面形成積碳，能有效地防止火焰蔓延。另外，以硬泡聚氨酯為夾心層，兩邊或者單邊附上金屬或者非金屬面層，形成硬泡聚氨酯復(fù)合板，這樣加大了材料的抗壓、拉強(qiáng)度能力，吸水率≤4%，燃燒等級(jí)可以達(dá)到B1級(jí)。由此可見(jiàn)，聚氨酯復(fù)合板外墻外保溫系統(tǒng)是目前最佳的保溫系統(tǒng)之一。

總結(jié)

建筑節(jié)能已經(jīng)成為世界共同話題，外墻保溫是重中之重，正確選擇保溫系統(tǒng)是建筑節(jié)能最有效的途徑。目前，市場(chǎng)上出售的保溫材料種類繁多，各說(shuō)各好，但就保溫性、安全性以及綜合成本都有待改善。我國(guó)建筑保溫技術(shù)起點(diǎn)低、差距大，外墻外保溫發(fā)展存在巨大的市場(chǎng)，加強(qiáng)保溫材料的改良和保溫系統(tǒng)的研發(fā)是我們前進(jìn)的方向。我相信在不久的將來(lái)，我國(guó)的建筑保溫技術(shù)能攻關(guān)克難，走向世界前列。

參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目：本文系廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院2017年度科學(xué)基金項(xiàng)目：硬泡聚氨酯在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫系統(tǒng)中的運(yùn)用探究（2017LSKY09）。