雙碳目標(biāo)背景下建筑外墻保溫系統(tǒng)的逐劣升級(jí)探析

胡永東 （華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司安徽分公司，安徽 合肥 230088）

1 雙碳目標(biāo)要求外墻保溫系統(tǒng)逐劣升級(jí)

自2020年9月22日習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)上宣布我國的碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)以來，雙碳問題便成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大熱點(diǎn)。住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部為落實(shí)碳達(dá)峰、碳中和的國家戰(zhàn)略，做了很多部署，在建筑領(lǐng)域，建筑節(jié)能是實(shí)現(xiàn)碳中和，碳達(dá)峰的重要途徑和方法。未來的建筑概念多種多樣，但無論什么形式、什么用途的建筑，節(jié)能減排都已經(jīng)成為城市規(guī)劃決策者、建筑設(shè)計(jì)師和業(yè)主單位最為關(guān)心的問題。同樣，無論選擇哪一種方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，增強(qiáng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能這一手段幾乎在所有類型的新型建筑概念中都有所提及，這是建筑實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的“常規(guī)操作”，也是“基礎(chǔ)操作”。相比研發(fā)新型的建筑設(shè)計(jì)模式、研發(fā)更高效的供熱系統(tǒng)、進(jìn)一步提升能源使用效率、實(shí)現(xiàn)建筑的能源儲(chǔ)存和共享等等方式，給建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)加裝一層保溫隔熱材料以降低能耗是目前成本低、操作簡單、效果立竿見影的方法，也是目前建筑實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的基本要求。故部分省市相繼提高了建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，剩下的省市也在提高建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的路上，以進(jìn)一步節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、提高能源利用效率，改善建筑室內(nèi)熱環(huán)境。

外墻保溫系統(tǒng)的逐劣升級(jí)將成為達(dá)成雙碳目標(biāo)的重要措施。例如2020年10月13日，上海住建委已發(fā)布《上海市禁止或者限制生產(chǎn)和使用的用于建設(shè)工程的材料目錄（第五批）》，禁止了采用膠結(jié)劑或錨栓以及兩種方式組合的施工工藝外墻外保溫系統(tǒng)等一批有缺陷的保溫系統(tǒng)，將建筑外墻保溫體系逐劣升級(jí)。

筆者通過本文歸納了常規(guī)薄抹灰外墻保溫系統(tǒng)的缺點(diǎn)，并遴選出四種新型建筑外保溫系統(tǒng)，比對(duì)優(yōu)劣，探尋雙碳目標(biāo)下建筑外保溫新策略的可行性。

2 現(xiàn)行薄抹灰外墻保溫系統(tǒng)影響雙碳達(dá)標(biāo)

建筑保溫的安全性與耐久性不僅僅考驗(yàn)的是設(shè)計(jì)，還對(duì)材料、施工等各環(huán)節(jié)均有高的要求，目前大量采用的建筑外墻薄抹灰外保溫系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工要求高，現(xiàn)場(chǎng)工序繁雜，而現(xiàn)場(chǎng)施工又是最難以控制的環(huán)節(jié)，容易出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。筆者前不久應(yīng)邀去合肥市北二環(huán)附近某小區(qū)踏勘，發(fā)現(xiàn)該小區(qū)大部分建筑單體的外墻飾面與保溫層均存在不同程度的脫落現(xiàn)象，不僅僅影響觀感，且存在安全隱患，如圖1所示。

圖1 外墻保溫脫落現(xiàn)場(chǎng)照片

據(jù)了解，該小區(qū)的建筑外墻采用的是薄抹灰外保溫系統(tǒng)，竣工時(shí)間不到5年。近些年根據(jù)報(bào)道，全國各地有不少建筑的外墻外保溫均存在不同程度的起皮、開裂、滲水、脫落現(xiàn)象，而且基本都是薄抹灰外保溫系統(tǒng)。這說明，薄抹灰外保溫系統(tǒng)存在一定的不足，至少是在當(dāng)前保溫材料與施工工藝的條件下有其局限性，材料質(zhì)量難以保證，施工過程控制難以做到，導(dǎo)致保溫層開裂、脫落等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響美觀、使用安全和節(jié)能效果。不維修的話，影響保溫、美觀與安全，居民怨聲載道。維修的話，需投入的費(fèi)用很高，而且在維修環(huán)節(jié)，因?yàn)閮?nèi)部有人居住，難免有的住戶有些怨言，維修起來非常麻煩。

另外根據(jù)《外墻外保溫工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ144-2019），外墻外保溫工程的使用年限不應(yīng)少于25年，達(dá)不到與結(jié)構(gòu)同壽命的目標(biāo)。一方面工程塑料材質(zhì)連接件在室外環(huán)境下易老化，耐久性無法保證。另一方面，外墻外保溫系統(tǒng)是板材拼接，大量接縫無法有效連接，僅通過薄抹灰面層的耐堿網(wǎng)布連接，無法徹底解決開裂問題。隨著節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)逐步提高，在現(xiàn)有模式下，保溫層厚度也會(huì)逐步增加，這兩個(gè)問題會(huì)更加突出。故建議對(duì)薄抹灰外保溫系統(tǒng)適當(dāng)限制使用，優(yōu)先選擇其他保溫體系，筆者認(rèn)為有如下替代方案可供選擇。

3 符合雙碳要求的新型外墻保溫系統(tǒng)遴選

3.1 有飾面保溫防火復(fù)合板外墻外保溫系統(tǒng)

有飾面保溫防火復(fù)合板外墻外保溫系統(tǒng)由粘結(jié)層和有飾面保溫防火復(fù)合板構(gòu)成，并輔以專用錨固件固定于外墻外表面，起保溫、防護(hù)和裝飾作用的構(gòu)造系統(tǒng)，簡稱有飾面復(fù)合板保溫系統(tǒng)，通常稱為保溫裝飾一體板,可用于鋼筋混凝土、混凝土多孔磚、混凝土空心砌塊、燒結(jié)多孔磚等材料為基層的外墻，其基本構(gòu)造如圖2所示。面層可為石材、陶瓷薄板與鋁板等。其優(yōu)點(diǎn)是可根據(jù)單體的立面分格設(shè)計(jì)，在工廠將保溫材料與飾面層進(jìn)行預(yù)制，使得現(xiàn)場(chǎng)施工工序減少很多，施工簡單快捷，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，大大縮短了工期，而且材料損耗率低，減少了建筑垃圾。因?yàn)槭穷A(yù)制構(gòu)件，結(jié)構(gòu)比較緊密，整體性好，不容易變形、起翹、開裂，抗震性較好。筆者認(rèn)為也是屬于裝配式的范疇，不過沒有與結(jié)構(gòu)主體形成一個(gè)整體，其與基層墻體的連接方式還是通過粘結(jié)與錨固的連接方式，有點(diǎn)類似于薄抹灰外保溫系統(tǒng)，設(shè)計(jì)需考慮到當(dāng)?shù)仫L(fēng)壓影響，其使用高度應(yīng)以實(shí)測(cè)抗風(fēng)壓值進(jìn)行計(jì)算，并應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)要求。從目前使用該類保溫系統(tǒng)的項(xiàng)目情況看，耐久性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于薄抹灰外保溫系統(tǒng)。對(duì)于既有建筑改造，通常僅僅是“洗洗臉”，即在外面重新刷外墻涂料，達(dá)不到提升節(jié)能效果的目的。如果按薄抹灰外保溫系統(tǒng)實(shí)施的話，現(xiàn)場(chǎng)施工周期很長，灰塵與噪音污染嚴(yán)重，建筑垃圾多。故對(duì)于既有建筑改造，采用此系統(tǒng)是比較好的選擇。

圖2 有飾面復(fù)合板保溫系統(tǒng)構(gòu)造示意圖

3.2 自保溫混凝土復(fù)合砌塊墻體系統(tǒng)

自保溫混凝土復(fù)合砌塊墻體系統(tǒng)是由自保溫混凝土復(fù)合砌塊墻體、結(jié)構(gòu)熱橋及其保溫處理措施和交接面處理措施共同構(gòu)成的整墻體保溫體系。核心是采用節(jié)能型墻體材料及配套專用砂漿使墻體熱工性能等物理性能指標(biāo)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的建筑墻體保溫隔熱系統(tǒng)。該技術(shù)體系具有工序簡單、施工方便、安全性能好、便于維修改造和可與建筑物同壽命等特點(diǎn)，工程實(shí)踐證明應(yīng)用該技術(shù)體系不僅可降低建筑節(jié)能增量成本，而且對(duì)提高建筑節(jié)能工程質(zhì)量具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。墻體自保溫系統(tǒng)按基層墻體材料不同可分為蒸壓加氣混凝土砌塊（板）墻體自保溫系統(tǒng)、節(jié)能型燒結(jié)頁巖空心砌塊墻體自保溫系統(tǒng)、陶?；炷列⌒涂招钠鰤K墻體自保溫系統(tǒng)等。目前采用較多的是選用高性能蒸壓加氣混凝土砌塊（板）自保溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)比較適用于框架結(jié)構(gòu)和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。其不足處在于當(dāng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)高時(shí)，通過加厚砌體厚度來提高節(jié)能效果不明顯，但是可以有效減少輔助保溫材料的厚度，以蒸壓加氣混凝土+石墨聚苯顆粒勻質(zhì)板為例，當(dāng)采用200mm厚的蒸壓加氣混凝土+50mm厚的石墨聚苯顆粒勻質(zhì)板時(shí)，其K值約為0.66，如果采用250mm厚的蒸壓加氣混凝土?xí)r，只需要采用40mm厚的石墨聚苯顆粒勻質(zhì)板，就可以達(dá)到50mm厚石墨聚苯顆粒勻質(zhì)板同樣的保溫效果?？梢娫擉w系有利于降低保溫層的厚度，從而增加安全性與耐久性。當(dāng)需要提高保溫標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可考慮采用內(nèi)保溫或內(nèi)外保溫結(jié)合的方式，以盡可能地減少外保溫層的厚度，也可以結(jié)合保溫一體板進(jìn)行處理，降低開裂、脫落風(fēng)險(xiǎn)，提高耐久性。

3.3 內(nèi)置保溫現(xiàn)澆混凝土復(fù)合剪力墻系統(tǒng)

內(nèi)置保溫現(xiàn)澆混凝土復(fù)合剪力墻系統(tǒng)是指施工現(xiàn)場(chǎng)在保溫層兩側(cè)同時(shí)澆筑混凝土結(jié)構(gòu)層、保護(hù)層形成的結(jié)構(gòu)受力與外墻于一體的復(fù)合墻體，包括鋼筋焊接網(wǎng)架式現(xiàn)澆混凝土復(fù)合剪力墻和點(diǎn)連式現(xiàn)澆混凝土復(fù)合剪力墻，簡稱復(fù)合剪力墻。其構(gòu)造如圖3所示：其優(yōu)點(diǎn)是保溫層置于兩層混凝土之間，保溫層兩側(cè)的混凝土同步現(xiàn)澆，很好的解決了穩(wěn)定性、安全性與耐久性，實(shí)現(xiàn)了保溫與主體同壽命，且由于保溫層在混凝土中間，對(duì)保溫材料的燃燒性能等級(jí)可放寬至B1級(jí)，材料的選擇范圍擴(kuò)大了很多。不足之處在于全是現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆，不能進(jìn)行工廠化制作。

圖3 復(fù)合剪力墻系統(tǒng)構(gòu)造示意圖

3.4 裝配整體式夾心保溫剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

裝配整體式夾心保溫剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是由內(nèi)葉混凝土剪力墻、外葉混凝土墻板、夾心保溫層和連接件組成的裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，簡稱裝配整體式夾心剪力墻結(jié)構(gòu)。以前的裝配式是單獨(dú)預(yù)制外墻，保溫后貼，做法就和薄抹灰外保溫做法一樣，無法解決外飾面與保溫層開裂、脫落的隱患，不能保證外飾面與保溫層的耐久性。裝配整體式夾心剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)將保溫納入裝配式范圍，從廣義上講預(yù)制裝配率能夠提高很多，是傳統(tǒng)裝配式的一大提升，從而更全面地實(shí)現(xiàn)“構(gòu)件工廠化生產(chǎn)，施工裝配式運(yùn)作”。其基本構(gòu)造類似于復(fù)合剪力墻系統(tǒng)，不過都在工廠內(nèi)將保溫和外墻整體預(yù)制，為了保護(hù)保溫層，保溫層外面又加了一層保護(hù)層，保護(hù)層的厚度一般采用50-60厚混凝土，根據(jù)計(jì)算，保溫層厚度一般為30-40厚擠塑板即可。保溫連接件的材質(zhì)有玻璃纖維和不銹鋼兩種材料，玻璃纖維連接件習(xí)慣成為FRP（纖維增強(qiáng)復(fù)合材料）、不銹鋼連接件有鋼板+插針式和桁架式兩類。對(duì)于外墻板來說，可以實(shí)現(xiàn)承重、圍護(hù)、保溫、防火、防潮、防水、裝飾等功能的一體化，符合綠色建筑的設(shè)計(jì)與施工要求，還能更好地提高性能、保證質(zhì)量、提高建造效率，縮短建設(shè)周期，既具有復(fù)合剪力墻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，又能夠最大限度的工廠化生產(chǎn)，是一種可持續(xù)應(yīng)用的方案。需要注意的是，作為裝配式建筑，平面適宜簡單規(guī)整，廚衛(wèi)宜相對(duì)集中以便集中布置管線，外立面應(yīng)盡量少做裝飾性線條，對(duì)于構(gòu)件尺寸需要反復(fù)優(yōu)化以方便拆分，做到標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、少規(guī)格、多組合，以最大限度地發(fā)揮工廠制作的優(yōu)勢(shì)，提高經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)語

綜上所述，雙碳目標(biāo)提高了節(jié)能要求，而現(xiàn)行大規(guī)模采用的薄抹灰外保溫系統(tǒng)具有不少弊端，影響雙碳目標(biāo)的達(dá)成，而一些新型外保溫系統(tǒng)，如有飾面保溫防火復(fù)合板外墻外保溫系統(tǒng)、自保溫混凝土復(fù)合砌塊墻體系統(tǒng)、內(nèi)置保溫現(xiàn)澆混凝土復(fù)合剪力墻系統(tǒng)和裝配整體式夾心保溫剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)等,能有效規(guī)避薄抹灰外保溫系統(tǒng)的問題。是否能有效地對(duì)外墻保溫系統(tǒng)進(jìn)行逐劣升級(jí)，直接影響到雙碳目標(biāo)能否順利達(dá)成。

建筑節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，需要建筑、結(jié)構(gòu)、材料、施工等各個(gè)環(huán)節(jié)勠力同心，共同努力。在節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)逐步提高的雙碳目標(biāo)背景下，我們應(yīng)加快外墻保溫體系逐劣升級(jí)，逐漸限制和淘汰落后的產(chǎn)品和工藝，選取保溫性更好、經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)、安全性更強(qiáng)、壽命更長久、工藝更牢靠的綠色低碳環(huán)保型材料體系。筆者在此拋磚引玉，希望通過各位業(yè)內(nèi)人士的共同探尋，來合力形成建筑外保溫體系新策略，為達(dá)成雙碳目標(biāo)而努力。