淺談建筑外墻自保溫節(jié)能體系的特點(diǎn)及應(yīng)用

翟春萍

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

淺談建筑外墻自保溫節(jié)能體系的特點(diǎn)及應(yīng)用

翟春萍

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

本文通過(guò)對(duì)外墻外保溫和外墻自保溫體系的對(duì)比分析，指出了外墻自保溫體系是我國(guó)墻體保溫發(fā)展趨勢(shì)，并闡述了加氣混凝土墻體自保溫體系、發(fā)泡混凝土技術(shù)在外墻自保溫體系和新型混凝土自保溫砌塊的特點(diǎn)及應(yīng)用狀況。

建筑節(jié)能；外墻保溫；加氣混凝土；發(fā)泡混凝土

1 我國(guó)墻體保溫體系的現(xiàn)狀

隨著我國(guó)對(duì)節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的要求不斷提高，建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫技術(shù)也日益成熟與完善,外墻保溫技術(shù)得到長(zhǎng)足發(fā)展。目前，常見外墻保溫技術(shù)有三種，即外墻內(nèi)保溫體系、外墻外保溫體系、外墻自保溫體系。

1.1 外墻內(nèi)保溫體系

外墻內(nèi)保溫是在墻體結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)覆蓋一層保溫材料，通過(guò)粘接劑固定在墻體結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè),之后在保溫材料外側(cè)作保護(hù)層及飾面。目前內(nèi)保溫多采用粉刷石膏作為粘接和抹面材料，通過(guò)使用聚苯板或聚苯顆粒等保溫材料達(dá)到保溫效果。外墻內(nèi)保溫技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是施工方便、保溫材料的使用環(huán)境好，不受紫外線、風(fēng)雨、高溫、冷凍等惡劣條件影響，對(duì)絕熱材料強(qiáng)度要求低，造價(jià)相對(duì)較低。在節(jié)能技術(shù)發(fā)展初期，內(nèi)保溫技術(shù)為推動(dòng)我國(guó)建筑節(jié)能技術(shù)迅速起步起到了應(yīng)有的歷史作用。但是，它也有其難以彌補(bǔ)缺陷，如不能阻斷熱橋、減小房屋使用面積、裝修容易破壞保溫層等。從發(fā)展的角度考慮，隨著我國(guó)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的提高（由原來(lái)的30%提高到50%）,內(nèi)保溫的做法已不適應(yīng)新的形勢(shì),且給建筑物帶來(lái)某些不利的影響。因此，它只能是某些地區(qū)的過(guò)渡性做法，在寒冷地區(qū)特別是嚴(yán)寒地區(qū)逐步予以淘汰。

1.2 外墻外保溫節(jié)能體系

目前我國(guó)建筑節(jié)能墻體以外墻外保溫為主，就是在外墻外側(cè)設(shè)置保溫隔熱層，在保溫隔熱層外面做裝飾層。外保溫采用的材料絕大部分是泡沫塑料制品(包括普通泡沫聚苯板或擠塑聚苯板)。這類制品的特點(diǎn)是重量輕、導(dǎo)熱系數(shù)低、有較好的保溫隔熱性能 （普通聚苯板的導(dǎo)熱系數(shù)為0.041 W/(m2·K)，擠塑聚苯板的導(dǎo)熱系數(shù)為 0.032W/(m2·K）。由于節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的提高，為了減薄保溫層的厚度，發(fā)泡聚氨酯也開始被采用，它不但導(dǎo)熱系數(shù)更低(0.025 W/(m2·K))，而且性能比泡沫塑料更好。在個(gè)別工程中也采用棉類制品，如玻璃棉、巖棉或礦棉，但這類制品在外墻外保溫中用得比較少。但經(jīng)近些年實(shí)踐表明，給墻體穿外衣的節(jié)能做法（外墻外保溫體系），其效果、長(zhǎng)期性及有效性仍存在問(wèn)題，或者說(shuō)從根本上并沒(méi)有解決建筑墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能問(wèn)題。

1.3 外墻自保溫體系

外墻自保溫體系是以單一墻體材料即能滿足現(xiàn)有節(jié)能要求的外墻保溫體系，保溫材料即墻體材料本身。目前，可作為自保溫的墻體材料有加氣混凝土塊板、發(fā)泡混凝土現(xiàn)澆或砌塊、混凝土自保溫砌塊、輕集料混凝土小型砌塊、多孔磚等。其中，輕集料混凝土小型砌塊、多孔磚等雖具有一定保溫隔熱作用，但達(dá)不到良好的節(jié)能效果。加氣混凝土、發(fā)泡混凝土是目前積極推廣應(yīng)用的自節(jié)能保溫墻體材料。

2 外墻自保溫體系與外墻外保溫體系比較分析

2.1 設(shè)計(jì)方面

外墻外保溫隔熱體系由于采用聚合物材料（如聚苯板、聚氨酯硬泡體等）,其傳熱指標(biāo)相對(duì)一般自保溫隔熱材料要好。但外墻外保溫隔熱體系一般厚度只有2～3 cm，而自保溫隔熱墻體厚度可按要求做到20～30 cm,能滿足夏熱冬冷地區(qū)現(xiàn)階段的節(jié)能要求。另外由外墻外保溫隔熱體系所處的環(huán)境以及材料本身存在著耐久性不足等問(wèn)題導(dǎo)致使用壽命短等問(wèn)題，自保溫隔熱體系不存在使用年限問(wèn)題，自保溫隔熱體系與建筑物是同壽命。

2.2 施工方面

外墻外保溫隔熱做法是復(fù)合做法，也是目前較為成熟的外保溫隔熱技術(shù)。但因施工工序較多，且采用手工操作，對(duì)與之相匹配的輔助材料均有較嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，稍有疏漏就易于出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，因此，受施工條件的影響較大，不易保證工程質(zhì)量。而外墻自保溫體系作業(yè)施工工序與普通墻體的施工工序無(wú)大差異，更加貼近行業(yè)中慣用的施工方式，施工簡(jiǎn)單，施工周期短，施工技術(shù)成熟，熱工性能穩(wěn)定，受施工質(zhì)量影響小，能較好保證節(jié)能效果。

2.3 成本方面

墻體外保溫隔熱體系主要采用聚合物材料，其價(jià)格較高，一般每平方米墻面增加成本60元以上；而外墻自保溫體系每平方米墻面僅增加成本20元左右。自保溫墻體體系具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。

2.4 發(fā)展前景

目前不管是自保溫體系或是外保溫體系，通過(guò)保溫隔熱材料的選擇和厚度的調(diào)整，都能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。但考慮到將來(lái)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，即節(jié)能65%的目標(biāo)，進(jìn)而為更高的節(jié)能80%的目標(biāo),自保溫墻體體系又能很好地與已有的墻體外保溫、墻壁體內(nèi)保溫體系相結(jié)合，能方便實(shí)現(xiàn)節(jié)能65%的遠(yuǎn)期目標(biāo)和更高的節(jié)能要求，所以發(fā)展前景良好。

3 外墻自保溫體系的特點(diǎn)及應(yīng)用

我國(guó)政府非常重視自保溫墻體的發(fā)展,近日建設(shè)部發(fā)出的《建設(shè)事業(yè)“十一五”推廣應(yīng)用和限制禁止使用技術(shù)公告（第一批）》公示中，墻體自保溫體系首次列入推廣應(yīng)用技術(shù)公告內(nèi)容，并明確了具體技術(shù)指標(biāo)。因此，加強(qiáng)自節(jié)能墻體保溫體系的技術(shù)研究，不斷開發(fā)出新的保溫墻體材料，并大力推廣應(yīng)用，逐步把我國(guó)建筑節(jié)能推向一個(gè)新的高潮，是為當(dāng)前的墻體節(jié)能研究的主要方向。

3.1 加氣混凝土墻體自保溫體系

加氣混凝土是以水泥、石灰、石膏和粉煤灰或砂為主要原料，以鋁粉為引氣劑，經(jīng)發(fā)泡、成型、蒸壓養(yǎng)護(hù)等工藝制成的均布微孔塊狀墻體材料。一般作為非承重的結(jié)構(gòu)材料和保溫圍護(hù)材料，300 mm厚、500 kg/m3容重的加氣混凝土就能滿足65%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)墻體傳熱系數(shù)的要求。因此，加氣混凝土是當(dāng)前我國(guó)自保溫墻體體系的主要應(yīng)用材料和研究方向。

加氣混凝土墻體自保溫體系具有安全性高、保溫隔熱性能佳、隔音性能好、防火性能好、質(zhì)輕、精度高、強(qiáng)度高、抗?jié)B性好、施工便捷、經(jīng)濟(jì)性好、與建筑物同使用壽命、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是一種優(yōu)異的外墻自保溫材料，特別適合于夏熱冬冷地區(qū)。目前，加氣混凝土在我國(guó)墻體材料中所占份額額還不到1%，而國(guó)際上加氣混凝土發(fā)展較好的德國(guó)等市場(chǎng)份額達(dá)到35%左右。在這些發(fā)達(dá)國(guó)家中，加氣混凝土自保溫節(jié)能建筑得到人們的認(rèn)同和快速發(fā)展。因而，研究加氣混凝土單一材料及其節(jié)能體系對(duì)促進(jìn)新型墻體材料和建筑節(jié)能技術(shù)的進(jìn)步、推動(dòng)建材和建筑業(yè)的發(fā)展具有積極作用，同時(shí)具有顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。而目前我國(guó)適用于外墻的自保溫材料并不多，有待進(jìn)一步研究開發(fā)。

1）利用固體廢物(粉煤灰、硅質(zhì)石屑等)為主要原材料,研究開發(fā)成功達(dá)到自節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的B04、B05級(jí)強(qiáng)度高、干縮性小的優(yōu)質(zhì)加氣混凝土墻材。

2）研究自節(jié)能加氣混凝土墻材的物理力學(xué)性能、熱工性能、耐候性能，以及自節(jié)能加氣混凝土墻體體系的構(gòu)造、整體性能、施工技術(shù)等。

3）實(shí)現(xiàn)自節(jié)能加氣混凝土墻材制備工藝與技術(shù)的突破,從而提升自節(jié)能墻材的生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)單一新型加氣混凝土墻體達(dá)到節(jié)能65%～80%的目標(biāo),提高建筑節(jié)能效果。

4）開發(fā)集圍護(hù)、節(jié)能、隔聲、自承重和綠色建材于一體的自節(jié)能加氣混凝土墻體保溫體系[1]。

3.2 發(fā)泡混凝土技術(shù)在外墻自保溫體系中應(yīng)用與研究

發(fā)泡混凝土又名泡沫混凝土,是通過(guò)發(fā)泡機(jī)的發(fā)泡系統(tǒng)將發(fā)泡劑用機(jī)械方式充分發(fā)泡,并將泡沫與水泥漿均勻混合，然后經(jīng)過(guò)發(fā)泡機(jī)的泵送系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)澆施工或模具成型，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)保溫材料。它屬于氣泡狀絕熱材料，突出特點(diǎn)是在混凝土內(nèi)部形成封閉的泡沫孔，使混凝土輕質(zhì)化和保溫隔熱化。因其具有優(yōu)越的保溫性能（導(dǎo)熱系數(shù)約為 0.02 W/(m2·K)），在建筑保溫節(jié)能方面的應(yīng)用是泡沫混凝土目前最主要的用途。

發(fā)泡混凝土與上述加氣混凝土都屬于輕質(zhì)保溫材料，但二者的發(fā)泡原理有著本質(zhì)的區(qū)別。加氣混凝土是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)氣體，形成氣孔，而泡沫混凝土是通過(guò)機(jī)械制泡將泡沫加入混凝土漿體形成氣孔。加氣混凝土的氣泡不規(guī)則，大小不均，離散；而發(fā)泡水泥的氣泡周圍均掛滿了水泥漿，形成了一層光滑的水泥漿壁，使光滑、獨(dú)立、均勻、密集的氣泡群結(jié)合在一起，構(gòu)成了具有一定特性的發(fā)泡水泥。用發(fā)泡水泥砌塊作為外墻砌體材料，其導(dǎo)熱系數(shù)按0.1 W/(m2·K)計(jì)算，在厚度不足300 mm的情況下，用于寒冷地區(qū)作為墻體自保溫體系是完全可以達(dá)到節(jié)能65%標(biāo)準(zhǔn)的。同時(shí)，為改善其自身的物理性能，發(fā)泡水泥在制作中可摻入固體粉煤灰、爐渣、聚苯顆粒等材料。

與加氣混凝土相比，發(fā)泡混凝土有著以下優(yōu)點(diǎn):

1）泡沫混凝土可以輕易地實(shí)現(xiàn)超低密度（300 kg/m3以下）。

2）工藝靈活、簡(jiǎn)單，投資少。只需利用水泥發(fā)泡機(jī)直接制取泡沫混凝土，自然養(yǎng)護(hù)，不需蒸壓養(yǎng)護(hù)。泡沫混凝土因生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，所用設(shè)備、模具簡(jiǎn)單，投資少。

3）生產(chǎn)模具種類繁多。傳統(tǒng)加氣混凝土一般采用大型鋼模整體澆注，而泡沫混凝土可采用各種材料制成的小型模具、組合模具、異型模具，藝術(shù)模具等，也可以不用模具，直接現(xiàn)場(chǎng)澆注[2]。

美國(guó)、英國(guó)、荷蘭、加拿大等歐美國(guó)家以及日本、韓國(guó)等亞洲國(guó)家，充分利用泡沫混凝土的良好特性，將它在建筑工程中的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，加快了工程進(jìn)度，提高了工程質(zhì)量。近年來(lái)，我國(guó)越來(lái)越重視建筑節(jié)能工作，隨著與建筑節(jié)能有關(guān)政策的實(shí)施，節(jié)能材料倍受歡迎。泡沫混凝土以其良好的特性，在我國(guó)應(yīng)用得到快速發(fā)展和應(yīng)用，年增長(zhǎng)率約在8%以上，已成為大規(guī)模推廣應(yīng)用的新型節(jié)能保溫材料。

3.3 新型混凝土自保溫砌塊

混凝土砌塊自保溫墻體是一種材料實(shí)現(xiàn)外墻保溫和圍護(hù)兩種功能的墻體,優(yōu)點(diǎn)是不影響房屋使用面積、施工方便、工期短、與復(fù)合保溫墻體相比造價(jià)低，是一種發(fā)展前景良好的建筑保溫結(jié)構(gòu)工法。由于65%節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制實(shí)施和近年各地發(fā)生的有關(guān)外墻外保溫的事故逐漸增多,使自保溫砌塊墻體有了新的發(fā)展機(jī)遇。目前應(yīng)用比較多的是夾芯混凝土自保溫砌塊。但我們?cè)趹?yīng)用夾芯混凝土自保溫砌塊時(shí)砌塊孔型的設(shè)計(jì)不能照搬空心砌塊的設(shè)計(jì)思路，應(yīng)專門進(jìn)行研究。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，空心砌塊應(yīng)盡量設(shè)置多排孔充分利用空氣層增大砌塊熱阻,使得相同砌塊體積具有最大的熱阻;夾芯砌塊的孔型設(shè)置應(yīng)盡量簡(jiǎn)單整齊，以充分利用夾芯的高效保溫材料的熱阻，提高砌塊的熱阻，減小砌體的傳熱系數(shù)。

由于采用夾芯保溫結(jié)構(gòu)時(shí),主體墻不可能再做內(nèi)外保溫層，要盡量使用導(dǎo)熱系數(shù)小的混凝土做砌塊基材，否則雖然平均熱阻達(dá)到要求,但砌塊砌筑時(shí)相鄰砌塊的邊壁會(huì)產(chǎn)生新的熱橋，在嚴(yán)寒或寒冷地區(qū)如果使用不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的漏熱甚至引起受潮結(jié)露等現(xiàn)象。因此，研究開發(fā)新的砌塊基材是其研究方向。目前使用較多的是陶粒混凝土做基材的夾芯砌塊（導(dǎo)熱系數(shù) 0.23 W／(m2·K)）,其建造自保溫墻體，傳熱系數(shù)可達(dá)到節(jié)能65%標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

一個(gè)國(guó)家節(jié)能保溫墻體的發(fā)展客觀上反映了這個(gè)國(guó)家建筑節(jié)能的情況。近年來(lái)，通過(guò)一系列的墻體改革，我國(guó)的節(jié)能保溫墻體得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。但與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的差距依然存在，因此需繼續(xù)加大節(jié)能保溫墻體的研究和開發(fā)，盡快實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能65%目標(biāo),把我國(guó)建筑節(jié)能推向一個(gè)新的高潮。

[1]張淑豐,王黎華.蒸壓加氣混凝土墻體自保溫體系[J].建筑節(jié)能,2008（7）:34～36.

[2]邢燕,王鴻飛.淺談發(fā)泡混凝土在建筑墻體節(jié)能中的應(yīng)用[J].河南建材,2010（2）:114～115.