新疆地區(qū)建筑外墻保溫材料應(yīng)用探究

周俊龍*

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司規(guī)劃計(jì)劃處）

0 引言

建筑外墻保溫是建筑節(jié)能的主要方式，國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能率的要求逐年提高。1986年我國(guó)規(guī)定建筑節(jié)能率為30%，1996年全國(guó)實(shí)施50%節(jié)能率，2010年居住建筑開(kāi)始實(shí)施65%節(jié)能率，2015年公共建筑也提高了節(jié)能率要求（根據(jù)各個(gè)地區(qū)的差異，平均節(jié)能率約 65%）。2014年新疆頒布的 XJJ/T 063—2014《嚴(yán)寒 C區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，提出了75%節(jié)能率的目標(biāo)。降低建筑物能耗，提高建筑節(jié)能效果，促使建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料發(fā)生了變化。保溫墻體取代普通的墻體圍護(hù)建設(shè)、屋面設(shè)計(jì)增添了保溫隔熱要素、遮陽(yáng)系統(tǒng)成為幕墻與門窗建設(shè)的必備要素[1]。建筑外墻保溫材料對(duì)節(jié)能建筑有著重要意義。

1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)外墻保溫材料的要求

GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2018年版）和新公消〔2018〕8號(hào)文《新疆維吾爾自治區(qū)建筑外保溫系統(tǒng)材料應(yīng)用防火暫行規(guī)定》均對(duì)外墻保溫材料的燃燒性能做了規(guī)定。新公消〔2018〕8號(hào)文中關(guān)于外墻保溫材料燃燒性能要求的相關(guān)條款如下：

（1）民用、工業(yè)建筑外保溫系統(tǒng)材料的燃燒性能宜為A級(jí)，且不應(yīng)低于B1級(jí)，嚴(yán)禁采用B2、B3級(jí)材料，嚴(yán)禁采用在生產(chǎn)過(guò)程中使用易燃?xì)怏w為發(fā)泡劑的保溫材料（XPS）。當(dāng)采用B1級(jí)保溫材料時(shí)，應(yīng)采用不燃材料作防護(hù)層，防護(hù)層厚度首層不應(yīng)小于15 mm，其他層不應(yīng)小于5 mm。

（2）設(shè)置人員密集場(chǎng)所的民用建筑，其外墻外保溫材料的燃燒性能應(yīng)為A級(jí)。

（3）非幕墻式建筑外保溫材料應(yīng)符合下列要求：住宅建筑（包括設(shè)置商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的住宅）高度大于等于100 m的建筑，其保溫材料的燃燒性能應(yīng)為A級(jí)；高度小于100 m的建筑，其保溫材料的燃燒性能不應(yīng)低于B1級(jí)。

其他民用建筑高度大于等于50 m的建筑，其保溫材料的燃燒性能應(yīng)為A級(jí)；高度小于50 m的建筑，其保溫材料的燃燒性能不應(yīng)低于 B1級(jí)；與人員密集場(chǎng)所組合建造的建筑（包括住宅與人員密集場(chǎng)所組合建造的建筑的住宅部分），其保溫材料的燃燒性能應(yīng)為A級(jí)。

（4）除設(shè)置人員密集場(chǎng)所的建筑外，幕墻式建筑應(yīng)符合下列規(guī)定：建筑高度大于等于24 m時(shí)，其保溫材料的燃燒性能應(yīng)為A級(jí)；建筑高度小于24 m時(shí)，其保溫材料的燃燒性能不應(yīng)低于B1級(jí)。

根據(jù)新公消〔2018〕8號(hào)文的要求，大部分民用建筑的外墻保溫材料均需采用A級(jí)保溫材料。按前述第（2）條規(guī)定，一些商住樓和帶有大型會(huì)議廳的辦公樓及多功能、綜合性建筑等也應(yīng)采用燃燒性能等級(jí)為A級(jí)的外墻保溫材料。

2 嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)常用的外墻保溫材料

2.1 保溫材料性能

隨著我國(guó)建筑節(jié)能的發(fā)展，各種新型外墻保溫材料得到推廣和應(yīng)用。常見(jiàn)的建筑保溫材料有：巖棉板、保溫砂漿、超薄絕熱板（STP）、改性聚氨酯板（PIR）、硬質(zhì)酚醛板（PF）、模塑聚苯板（EPS）、水泥膨脹蛭石等。水泥膨脹蛭石由于導(dǎo)熱系數(shù)大和干密度大的缺點(diǎn)不適用于嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)。嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)常用外墻面保溫板性能見(jiàn)表1。

表1 嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)常用保溫材料的性能指標(biāo)

2.2 嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)保溫材料應(yīng)用

現(xiàn)階段，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)常用的燃燒性能為 A級(jí)的外墻保溫材料只有巖棉板和超薄絕熱板。

2.2.1 巖棉板

巖棉板是現(xiàn)階段普遍應(yīng)用的A級(jí)保溫材料。按照纖維排列和切割方向不同，分為垂直纖維巖棉板和平行纖維巖棉板兩種。一般把平行纖維巖棉板稱為巖棉板，把垂直纖維巖棉板稱為巖棉帶。由于垂直纖維巖棉板的抗壓、抗拉強(qiáng)度較平行纖維巖棉板高且密度較低，故在巖棉板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)中普遍采用垂直纖維巖棉板（巖棉帶）作保溫層。

新公消〔2018〕8號(hào)文中規(guī)定巖棉板導(dǎo)熱系數(shù)為0.048 W/（m·K），導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較大。伴隨著節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，外墻保溫材料的厚度也在不斷增加。對(duì)于嚴(yán)寒地區(qū)建筑節(jié)能要求較高的建筑（如住宅、宿舍、幼兒園、賓館等），巖棉板保溫層厚度一般會(huì)達(dá)到150 mm甚至更厚。巖棉板厚度增加必然會(huì)影響與主體結(jié)構(gòu)連接的可靠性。在施工方面，由于目前國(guó)標(biāo)和自治區(qū)標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有相關(guān)巖棉板外墻保溫的標(biāo)準(zhǔn)做法，施工過(guò)程的不規(guī)范做法會(huì)造成保溫板及飾面層不能與主體結(jié)構(gòu)可靠連接。在新疆多風(fēng)季節(jié)有保溫板及飾面層脫落的隱患，造成人員傷害和財(cái)產(chǎn)損失，尤其高層建筑的危險(xiǎn)性更高。對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)和寒冷地區(qū)來(lái)說(shuō)，過(guò)厚的保溫材料會(huì)影響整個(gè)保溫系統(tǒng)的安全性能。

2.2.2 超薄絕熱板

超薄絕熱板由二氧化硅、助劑、添加劑等混合制成的芯材與高強(qiáng)度阻氣膜復(fù)合，通過(guò)真空封裝技術(shù)，制成高效真空保溫板。超薄絕熱板密度較大，導(dǎo)熱系數(shù)?。?.008 W/（m·K）），一般建筑僅用20 mm厚的絕熱板保溫層即可滿足規(guī)范要求。由于保溫板較薄，保溫層與結(jié)構(gòu)層連接可靠。但絕熱板也存在較大缺陷：

（1）超薄絕熱板的真空性能要求板材在運(yùn)輸和施工過(guò)程中不能被破壞。真空構(gòu)造被破壞會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)急劇增大，失去原有的保溫性能。因此，所有板材均需嚴(yán)格按照排板設(shè)計(jì)的尺寸生產(chǎn)、安裝，施工過(guò)程中不能裁板，限制了施工安裝的靈活性。

（2）在建筑運(yùn)營(yíng)周期內(nèi)，真空絕熱板的保溫性能會(huì)隨著安裝使用時(shí)間逐漸衰減。現(xiàn)階段的節(jié)能設(shè)計(jì)一般以滿足建設(shè)單位要求和節(jié)省造價(jià)為原則，通常會(huì)按照規(guī)范限值設(shè)計(jì)，裕量不大。節(jié)能建筑在使用初期可以達(dá)到節(jié)能設(shè)計(jì)要求，但隨著真空絕熱板性能的衰減，建筑節(jié)能逐漸滿足不了初期設(shè)計(jì)的目標(biāo)和要求。

由于上述缺陷，現(xiàn)階段絕熱板在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中得不到普遍應(yīng)用。絕熱板要在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中推廣普及尚需在結(jié)構(gòu)、材質(zhì)上改進(jìn)提高。

3 外墻保溫材料選用建議

在選用外墻保溫材料時(shí)，除了滿足建筑節(jié)能要求和外墻保溫系統(tǒng)的持久性要求，還應(yīng)考慮應(yīng)用地理位置及施工方法，在選擇外墻保溫材料時(shí)應(yīng)綜合保溫材料的耐候性、導(dǎo)熱系數(shù)、抗拉強(qiáng)度、板材容重、吸水性、板材尺寸穩(wěn)定性等材料特性。

（1）耐候性。外保溫材料耐候性能很好地反應(yīng)實(shí)際外保溫工程在經(jīng)高溫日曬、突降暴雨及冬夏年溫度反復(fù)變化下的保溫性能。耐候性能的優(yōu)劣決定保溫系統(tǒng)能否與建筑物主體保持長(zhǎng)久保溫的功效。新疆冬季寒冷，夏季干熱，應(yīng)選購(gòu)能經(jīng)受住周期性冷熱氣候條件長(zhǎng)期作用并適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂驕囟鹊谋夭牧稀?/p>

（2）導(dǎo)熱系數(shù)。導(dǎo)熱系數(shù)是決定板材保溫性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。板材的熱阻越大則板材的保溫性能越好，板材兩側(cè)的溫差越大。建議選擇導(dǎo)熱系數(shù)小的保溫材料，這樣可使保溫板薄，施工方便，節(jié)約空間。

（3）抗拉強(qiáng)度。板材類產(chǎn)品上墻后面臨保溫板材自身重力以及風(fēng)力等外力作用下連接不牢固問(wèn)題，因此外保溫材料的抗拉力尤為重要。除合理的保溫材料工藝構(gòu)造，配套材料（如各類砂漿、網(wǎng)布、連接件）也應(yīng)與建筑物外墻設(shè)計(jì)相結(jié)合，保溫板材系統(tǒng)的抗拉能力起著關(guān)鍵作用。

（4）板材容重。板材的容重是決定板材導(dǎo)熱系數(shù)、強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。

（5）板材尺寸穩(wěn)定性。板材的尺寸穩(wěn)定性是衡量保溫材料在受機(jī)械力、熱或其他外界條件作用下，外形尺寸不發(fā)生變化的性能。保溫材料應(yīng)具有良好的尺寸穩(wěn)定性。如果用于工程上的板材發(fā)生翹曲變形，會(huì)導(dǎo)致外飾面開(kāi)裂滲水，降低保溫性能。采購(gòu)的板材必須達(dá)到合理的陳化期，才能最大程度的避免系統(tǒng)因板材變形所致開(kāi)裂。

（6）板材吸水性。保溫板材產(chǎn)品的吸水性因材料本身的組成及內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同而存在較大差異。保溫板吸水后保溫功能隨之降低。低溫下，吸入的水易結(jié)冰，進(jìn)而破壞保溫裝飾一體化結(jié)構(gòu)，降低板材的抗拉及保溫功能。因此外墻保溫材料應(yīng)選擇低吸水率材料。

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)的建筑節(jié)能發(fā)展很快，標(biāo)準(zhǔn)要求越來(lái)越嚴(yán)格，公眾的節(jié)能意識(shí)也在逐漸增強(qiáng)?，F(xiàn)階段A級(jí)外墻保溫材料仍然具有很大的局限性，保溫性能好且綜合性能優(yōu)越的A級(jí)保溫材料仍需要在節(jié)能材質(zhì)及保溫技術(shù)上尋求突破，提高性能。

外墻保溫技術(shù)的發(fā)展與節(jié)能材料的革新密不可分。建筑節(jié)能應(yīng)在保溫絕熱材料的基礎(chǔ)上發(fā)展新型節(jié)能材料。節(jié)能材料的發(fā)展又必須與外墻保溫技術(shù)相結(jié)合，才能真正發(fā)揮其作用。正是由于節(jié)能材料的不斷革新，外墻保溫技術(shù)的優(yōu)越性才日益受到人們重視。所以在大力推廣外墻保溫技術(shù)的同時(shí)，要加強(qiáng)新型節(jié)能材料的開(kāi)發(fā)和利用，從而真正地實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。