淺談墻體保溫與建筑節能

雒彩云 楊莉萍 蔡岸 徐子君

【摘要】簡述了我國在用的建筑保溫材料及其特點，并對這些材料在墻體保溫系統中的作用進行了分析，同時指出了這些材料的優缺點和及節能效果，文中對發泡水泥、新型珍珠巖外墻外保材料、保溫混凝土多孔磚進行了較多的討論。

【關鍵詞】建筑節能；墻體保溫；研究發展

【中圖分類號】TU52 【文獻標志碼】B 【文章編號】1003-1324（2012）-03-0087-04

節能是當今世界的熱門話題，建筑節能又是各關注點中的重要內容之一。建筑節能最初是指“減少建筑中能量的散失”；現在普遍的內涵則是“在建材的生產、房屋的建筑和構筑物施工及使用過程中，滿足同等需要或達到相同目的的條件下，盡可能降低能耗”。建筑物圍護結構的能量損失主要涉及三個部分：①外墻；②門窗；③屋頂。這三部分的節能技術是各國建筑界都非常關注的。我國目前對現有建筑外墻節能的主要發展方向是，開發高效、經濟的保溫、隔熱材料和切實可行的構造技術，以提高圍護結構的保溫、隔熱性能和密閉性能。兢墻體節能而言，傳統的用單一材料增加墻體厚度來達到保溫的作法已不能適應節能和環保的要求，取而代之的是復合墻體。復合墻體一般用鋼筋混凝土等作為承重結構，與保溫隔熱材料復合，或在框架結構中用薄壁材料加以保溫、隔熱材料作為墻體。

1 我國主要保溫材料以及特點

建筑行業中的節能措施主要是從建筑材料的運用以及設計中。實施建筑節能，當前我國的保溫材料主要是巖棉、礦渣棉、玻璃棉、發泡水泥、聚苯乙烯泡沫塑料板、新型珍珠巖外墻外保材料、保溫混凝土多孔磚以及發泡玻璃等等。這些保溫材料在建筑的過程中，具有高品質、高效率、環保等等特點。

（1）礦物棉

礦物棉屬于無機材料，包括巖棉和玻璃棉。巖棉是來自天然的礦物質，真正的無毒無害的綠色產品，并且這種材料具有耐久性、防火性在滿足保溫效果的同時，而且還可以隔聲，并且可以和建筑結構的壽命一致，價格低等特點，但是巖棉的優劣性相差很大，如果在保證保溫效果的時候，但是其密度就低，抗拉強度低。實驗證明，在一定工藝條件下，對于化學組成及成份確定的巖棉保溫材料，在一個大氣壓及確定溫度下，存在一個對應于最小導熱系數的最佳密度范圍，通常為80-100kg/m³。而玻璃棉與巖棉在性能上很相似，容重比巖棉低，導熱性能比巖棉好，渣球少，纖維韌性好，但是其使用溫度通常為300℃以內，而巖棉可以達到600℃左右，并且價格相對也比巖棉高，從而使其使用有了局限性。

（2）發泡水泥

采用發泡水泥可制作保溫層，用于外墻保溫和屋面保溫。發泡水泥含有大量封閉氣孔，是一種新型、輕質化的絕熱保溫材料。它的干體積密度為普通水泥混凝土的1/5—1/8左右，使建筑物整體載荷減輕；同時它又有著絕好的保溫性能，導熱系數為0.06～0.28W/（m.K），熱阻約為普通混凝土的15倍左右；它的抗壓性能也很好，抗壓強度可以達到0.6～25.0MPa。除了以上重要優點之外，發泡水泥還具有隔音性能好，耐水性高，施工簡單等諸多優點。發泡水泥制作的保溫材料具有制備工藝簡單（工藝流程見圖1）、附著性強等特點，這在施工的過程中，可以有效保證面層的薄厚均勻，改善隔熱層與樓板之間的附著性，減少使用其他材料時出現的脫層、龜裂、空鼓等問題。發泡水泥的另一個突出特點是它的環保性，除了無機材料的水泥外，所使用的發泡劑也是中性的，不含苯、甲醛等有害物質，這將有效地保護環境，避免因材料產生的環境隱患。

（3）聚苯乙烯泡沫塑料板

利用聚苯乙烯泡沫塑料板作為保溫材料具有良好的保溫效果，聚苯乙烯泡沫塑料辦主要是以聚苯乙烯樹脂為材料，經過發泡劑發泡而成的，聚苯乙烯發泡塑料板內有很多小孔具有吸水率低、導熱系數小、機械強度高隔音效果好等特點，但是這種材料的施工比較復雜，不適合復雜的建筑進行保溫，并且綜合成本比較高。

（4）新型膨脹珍珠巖材料

傳統的膨脹珍珠巖吸水率較高，因此一旦墻體溫度發生變化時，很容易因珍珠巖吸水膨脹而導致保溫層出現鼓泡開裂現象，降低保溫的性能。基于此，國內珍珠巖行業相關科研人員經過幾年的努力，研制出了閉孔珍珠巖和玻化微珠。閉孔珍珠巖不僅克服了傳統膨脹珍珠巖強度低、吸水率大等問題，而且還延伸了膨脹珍珠巖的應用領域。玻化微珠經過特殊工藝生產加工而成，屬于一種無機玻璃質礦物材料，其內部為多孔結構，而表面光澤平滑，玻化封閉，而且理化性能穩定，具有絕熱、質輕、耐高低溫、防火等特性，是一種高性能新型環保型無機輕質絕熱材料。

對比新型膨脹珍珠巖（即玻化微珠）圖2與傳統嘭脹珍珠巖圖3的顯微照片可以看出：玻化微珠外觀呈圓球型，表面光滑無氣孔。該產品吸水率低，強度高，保溫耐火性能更加優越。傳統珍珠巖外觀呈不規則形狀，表面多角刺，氣孔豐富。該產品吸水率高（高達400%以上），強度低。新型膨脹珍珠巖與傳統珍珠巖性能對比如表1。

（5）保溫混凝土多孔磚

保溫混凝土多孔磚是一種在生產過程中直接加入EPS保溫板的混凝土多孔磚，它實現了EPS板和混凝土的一次成型，是目前國內最先進的一次成型方法。保溫混凝土多孔磚由承重層、EPS保溫層、保護層組成（結構組成見圖4），它具有組磚體強度高，施工便捷，整體結構合理，保溫效果好等特點。

用于建筑的保溫材料有很多種，除了前面提到的以外，還有各種已經應用到建筑中的如加氣混凝土、保溫砂漿以及其他的保溫材料。不同的材料在建筑上應用的特點不同，其性能和利用價值也不同。隨著人們的要求不同以及對環保節能要求越來越高，建筑保溫材料將得到快速的發展和應用。用于外墻保溫的材料一般有聚苯乙烯泡沫塑料板、玻離面板、巖棉板、保溫砂漿、充氣石膏板加氣混凝土塊等。

2 保溫材料在墻體中的應用及發展

隨著科學技術的不斷發展，人們的生活水平不斷提升，對房屋的要求也越來越高。在建筑中采用墻體保溫技術，不僅可以滿足人們的要求，而且對建筑節能也是非常重要的。保溫材料在墻體中的應用主要是在外墻保溫上方面，外墻保溫又可以分為外墻自保溫，外墻保溫、外墻內保溫三種。

2.1保溫材料在外墻內保溫中的應用

外墻內保溫系統主要采用石膏保溫保溫砂漿和聚合物保溫砂漿，這些保溫材料處于外墻的內側，具有施工簡單，操作方便，并且不受氣溫的影響，保溫技術相對比較普遍。但是由于這種外墻內保溫的材料容易開裂，墻體發霉、發露，并且內墻的固定物和懸掛物也容易使內墻的保溫結構受到破壞，外墻內保溫技術尚有很多的不足和缺陷，因此很容易被外墻外保溫代替。

2.2保溫材料在外墻自保溫中的應用

外墻自保溫系統，就是墻體的自身建筑材料具有相應的阻熱、保溫、節能的功能，外墻自保溫的建筑材料主要有加氣混凝土砌塊，特別是砂加氣混凝砌塊，在這些砌塊中里面有很多的封閉小孔，保溫性能比較好，使用得非常廣泛，以較為典型的某自保溫系統為例，主要是利用保溫塊體或者保溫板直接進行墻體的建造，該系統的主要特點是將保溫和圍護進行結合，不再需要附加其他的保溫材料，這樣不僅滿足了建筑的要求，而且也節能環保。

但是外墻自保溫系統在推廣過程中有一定的難度，這主要是因為自保溫材料的物理性能不好，抗裂性較差，強度不夠，如果經過長時間的風吹日曬，墻體容易出現開裂的現象。外墻自保溫主要利用加氣混凝土砌塊，但是它與聚苯板、保溫砂漿等這些材料的應用差別較大。比如在建筑過程中，要使外墻的傳熱系數為0.6W/m²·K，如果利用聚苯板進行外墻外保溫，則外墻的總厚度為270mm，如果利用加氣混凝土塊進行外墻自保溫，則外墻厚度可以達到440mm，由此可見，外墻自保溫系統使外墻的厚度加大，從而減小了房屋的使用面積，所以在實際的工程建筑中，這種方式很少被采用。

2.3保溫材料在外墻外保溫中的應用

外墻外保溫主要是運用聚苯顆粒保溫砂漿、噴聚氨酯硬泡保溫材料、聚合物保溫砂漿等材料，在外墻的外側附加上保溫層。外墻外保溫的主要特點是可以很好地消除結構性的冷熱橋，除了具有良好的保溫節能效果外，還可以保護建筑的主體結構，并且不會使室內空間面積減小，因此這種技術被廣泛地推廣使用。外墻外保溫系統主要的以下幾類：

（1）采用聚苯顆粒保溫砂漿進行外墻外保溫

外墻外保溫系統主要包含了保溫層、抗滲透保護面層、抗裂防護層，保溫層是由用廢棄的聚苯乙烯塑料加工成的0.5～4mm小顆粒配置的保溫砂漿做成，其中保溫材料ZL膠粉聚苯顆粒以及這種外墻保溫系統的技術被廣泛應用。這種外墻外保溫技術不僅施工技術簡單，勞動強度降低，工作效率提高顯著；而且這種保溫技術不受結構質量差異的影響，對有缺陷的墻體不用進行專門的修理，利用保溫砂漿就可以對其進行修補；同時外墻保溫技術可以有效地解決界面層容易脫粘、空鼓、面層開裂等現象。與外墻自保溫以及其他的保溫技術相比，不僅具有保溫節能的效果，而且可以降低建筑的成本。

（2）采用聚合物保溫沙漿進行外墻外保溫

聚合物保溫砂漿是針對加氣混凝土等輕質材料、鋼模混凝土光滑基面黏附力較弱而專門開發的高強無機界面粘結增強砂漿，大大增強基面與各類粘結材料的粘結強度，并大幅度降低建筑成本。它具有粘結力強、固化時間快，良好抗下垂性、抗水性、耐老化性等優點。并且施工簡便，無毒出虧染。

針對聚合物保溫砂漿的粘接性能而進行的測試數據表明，在不浸水的情況下，聚合物保溫砂漿粘接強度的平均值可以達到0.598MPa；在水中浸泡12、24、48、72、96、120、144小時之后，其粘接強度的平均值分別為0.478、0.460、0.463、0.456、0.445、0.444、0.441MPa；其中抗壓強度可分別達到3.52、3.19、3.25、3.13、3.10、3.12、3.07MPa。由此可見，這種保溫砂漿不管是用于內保溫還是用于墻體、混凝土、瓷磚墻面、水泥砂漿墻面以及其他各種墻面的外保溫都有很大的優勢。

（3）采用發泡聚苯乙烯（EPS）、發泡玻璃、擠塑聚苯乙烯（XPS）等制作預制板材

在外保溫系統方面，有關信息表明，聚苯乙烯板薄抹灰外墻外保溫系統和擠塑聚苯板外墻外保溫系統是市場上應用量最多的系統，基本占國內外墻外保溫市場份額的70%以上。尤其以聚苯乙烯泡沫保溫板為典型代表。擠塑聚苯乙烯是以聚苯乙烯樹脂為原料，經由特殊工藝連續擠出發泡成型的硬質板材，其內部為獨立的密閉式氣泡結構，是一種具有高抗壓、不吸水、防潮、不透氣、輕質、耐腐蝕、使用壽命長、導熱系數低等優異性能的環保型保溫材料。這種材料的導熱系數僅為0.028W/m·K，遠遠低于其它的保溫材料，如EPS板、發泡聚氨酯、保溫砂漿、水泥珍珠巖等。同時，由于該材料具有穩定的化學結構和物理結構，確保了其保溫性能的持久和穩定。

3 建筑節能與墻體保溫

當今，世界各國普遍面臨的嚴峻問題之一就是能源問題。根據發達國家經驗，建筑能耗占全社會總能耗的比例將達到35%左右。我國能源資源相對匱乏，長期能源供應面臨嚴峻挑戰，經濟發展與能源供需環境矛盾日趨突出。中國每年新建房屋面積高達17～18億平米，超過所有發達國家每年建成面積的總和，建筑能耗增長的速度遠遠超過中國能源生產可能增長的速度。中國建筑用能浪費極其嚴重，如果任由這種建筑高耗能持續發展，國家的能源生產勢必難以長期支撐此種浪費型需求。國民經濟要實現可持續發展，全面推行建筑節能勢在必行、迫在眉睫。

目前，墻體保溫工程只是建筑節能工程中的一部分，圍護結構是建筑的重要組成部分，其中墻體占整個建筑的70%，做好墻體保溫工程，對整個建筑節能工程有著重要作用。墻體保溫的三種技術外墻內保溫、外墻自保溫和外墻外保溫，在實際應用上都有其利弊。外墻內保溫的優點是升溫降溫都很快，施工較簡便，受氣候影響小，造價相對低些，外飾面自由度大；這項技術的缺點是飾面層易開裂，不便二次裝修，占用室內使用空間較大，熱損失相對較大。外墻體自保溫優點是節材節地，材料分量較輕，保溫性能也比較好，適合應用在框架結構建筑中；但由于自保溫材料強度比較弱，抗力性不好，可能會出現墻體開裂的現象。外墻外保溫的保溫性能最佳，且有保護主體結構、不占室內使用面積、不影響室內裝修、綜合經濟效益高等優點，現已被廣泛使用。

外墻保溫的優越性已被人們越來越重視，目前國內的外墻保溫也呈現了良好的發展勢態，不過國內的建筑節能工作仍舊任重道遠，需要我們長久堅持，并且不斷創新。爭取將我國外墻保溫市場推向國際，成為世紀最具活力的外保溫市場。

4 結束語

建筑的外觀是一種外在美，建筑的環保節能是內在美，只有外在美和內在美相結合，才是我國建筑業正在發展的方向，才能能滿足社會以及人們的要求。我國當前實施的建筑節能是全社會節能措施中的一項重要舉措。只有提高認識，增強節約資源、保護環境的意識，才能在實際工作中不斷改進技術、開發新材料、研究新工藝，才能使我國建筑行業的節能工作健康發展。