淺談外墻保溫在節能中的技術應用與不足

摘要：隨著世界能源利用的日趨緊張，絕熱材料在節能方面的意義也開始變得日漸突出，很多國家開始將絕熱材料列為繼核能、天然氣、石油、煤炭之后的第五大能源，外墻保溫技術主要是將保溫絕熱材料當做是建筑節能的有效措施，本文主要針對外墻保溫在節能中材料種類、技術應用特點等進行了闡述，對其中的不足進行了相關論述。

關鍵詞：墻外保溫 節能 材料 技術應用

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0052-02

1 外墻保溫技術介紹

根據外墻保溫材料所放置的位置不同，將外墻保溫技術分為外保溫以及內保溫兩種。

1.1 外墻內保溫技術介紹

所謂外墻內保溫技術，即在建筑結構的內部加上保溫層，從而起到隔熱御寒的作用。目前，主要的內保溫技術包括增強水泥復合聚苯保溫板、增強石膏復合聚苯保溫板、內墻貼聚苯保溫板粉刷石膏、聚合物砂漿復合聚苯保溫板等。上述這些保溫技術具有施工方便快捷、造價低廉、保證施工速度、操作簡單等優點，在一定程度上可以降低居室取暖的費用，能夠讓房間在比較短的時間內就加熱保溫。內保溫技術是人們研究的比較早的，早在2001年，外墻保溫技術中絕大部分（90%以上）都是采用的內保溫技術。

隨著人們生活水平的提高和對建筑物要求的不斷提高，內保溫技術也逐漸暴露出了一些技術上的缺點。一是占用面積。消費者非常關心房屋的使用面積，而內保溫技術由于自身的特點，必須將保溫材料安裝于墻體內側，這樣就增大了主題墻體的結構厚度，減少了居住面積；二是墻體內部也存在著溫度梯度。這樣的溫度不均一容易讓墻體的保溫板產生裂縫，讓結構遭到破壞。受到季節以及晝夜溫差變化的影響，外墻體因為陽光輻射、溫差變化等因素而隨之發生縮脹，但是同時，內保溫板由于置于室內，而受到外界因素的影響極小，幾乎不發生脹縮現象，這樣一來，外墻碰撞的狀況反復發生，內墻保溫板因為長期處在一種不穩定的環境中而容易產生裂縫。因此，外墻內保溫技術中裂縫的產生是極為普遍的，若墻壁裂縫太大或者太多，則給后期的維修等帶來了很大的阻力。三是“熱橋”問題較為棘手。所謂熱橋，即在內外墻的交界處、框架梁、構造柱、門窗洞等地方構成的主要散熱渠道。因為混凝土、導熱能力強的金屬等都處于維護結構的內部，同時，此處的熱流量又比其他部位高得多，因此，這些部位相對應起到了傳熱橋梁的作用，被稱為熱橋。內保溫技術中的熱橋是無法避免的，但是熱橋在起到傳熱作用的同時，也容易影響施工進度、甚至導致開裂等現象的發生。四是內保溫層也給居民對房屋的二次裝修帶來了極大的不便，在內墻固定或者懸掛物件也會擔心破壞了內保溫層的結構。

因此，隨著節能技術的不斷發展和節能標準的提高，內保溫技術已經逐漸不適應時代發展的要求，必然會被更為先進的技術所取代。

1.2 外墻外保溫技術介紹

隨著外墻保溫技術的不斷發展，外墻外墻保溫技術得到了極大的發展，也滿足人們對外墻保溫的要求，為此受到了普遍的接受，應用十分廣泛。這種技術具備以下優點：一是能夠保護建筑物主體結構，讓建筑物的壽命得到延長。二是墻體內部往往不會出現冷凝現象，墻體潮濕的問題在一定程度上受到了控制。三是二次裝修不會對保溫層造成損害。四是節能效率得到了大幅度提升，降低了取暖的費用。五是“熱橋”現象可以避免，開裂現象得到了很大的控制。六是對外保溫墻體來說，其起到蓄熱作用的結構層位于墻體內側，若室內溫度等不夠溫度，墻體結構層能夠隨之吸收或者釋放熱量，起到調節室內溫度的作用。七是應用范圍十分廣泛，無論是新建房還是舊房改造，都能夠使用，且不影響住戶的生活。無論是用于冬季取暖，還是夏季隔熱，都能發揮其應有的功效。

2 外墻保溫節能材料

2.1 建筑絕熱材料的性能

所謂絕熱，就是要最大程度地限制熱流的傳遞，這就要求絕熱材料必須要具備小的熱導系數和大的熱阻，有機高分子的熱導系數一般是小于無機材料的，而非金屬的熱導材料一般又是小于金屬材料的，液態物質的熱導系數相比較氣態物質的熱導系數較大，相比較固態物質的熱導系數又較小，在條件允許的情況下，一般還是建議使用無定形的無機材料以及有機的高分子材料，當材料的孔隙率增大、表觀密度降低時，材料內部的孔隙呈大量封閉的小孔，這時材料的熱導系數是比較小的。

2.2 常用的保溫絕熱材料

常用的保溫絕熱材料主要有巖棉板、聚苯乙烯泡沫塑料板、聚苯顆粒以及玻璃棉氈，這些材料有一個共同的特點就是在材料的內部都具有大量的封閉式的小孔，這些小孔的表觀密度都比較小，是作為保溫隔熱材料所必備的，玻璃棉和巖棉可以被統稱為礦物棉，它們都是屬于無機材料的范疇，其中巖棉的價格較低，不能被燃燒，不僅能夠滿足保溫隔熱的性能，而且還具有隔聲的效果，巖棉的質量相差很大，對于那些保溫性能比較好的巖棉來說，其拉抗強度低，密度也低，但是耐久性比較差，而對于那些手感比較好的巖棉來說，對于改善工人的勞動條件又有一定的積極意義。聚苯乙烯泡沫塑料結構比較均勻，尺寸精度較高，機械強度高，隔音性能比較好，吸水率低，熱導系數小，表觀密度較小，在外墻保溫中應用較為廣泛。

3 外墻保溫的應用技術

3.1 外墻保溫技術在國外的應用現狀

歐洲是世界上最早開始應用外墻保溫技術的地區，到現在為止已經有了40多年的應用歷史，應用最為廣泛的是聚苯板的薄抹面外墻保溫系統，聚氨酯外墻保溫系統、巖棉外墻保溫系統以及玻璃棉外墻保溫系統的應用也比較廣泛，同時歐洲南部地區所使用的外墻保溫系統和北美地區所使用地自保溫外墻保溫系統也在這些地區被應用。在歐洲，建筑物的外墻保溫系統是作為一個整體的系統被認定，其系統主要包括生產過程的質量控制、組成材料、系統、施工要點、設計和構造等方面。

3.2 外墻保溫系統在國內的應用情況

20世紀80年代中期，我國開始研究和應用外墻保溫系統，并且進行了相應的工程試點，國內的一些研究單位和企業首先通過管道的工業保溫技術以及窯爐的改良來應用于建筑物的節能，在這方面的技術研究主要有海泡石、復合硅酸鹽、珍珠巖與有機硅復合使用的外墻保溫砂漿，這些技術從20世紀的90年代初期就開始被應用于一些寒冷地區的節能建筑當中，但在應用的過程中逐漸開始出現難以控制施工質量、生產設備過于簡陋、生產控制不嚴格等問題，嚴重影響了工程的建設質量，外墻保溫技術也逐漸開始退出北方的建筑節能市場，并且轉而南下，在一些夏熱冬暖或者是夏熱冬冷的地方開始應用和宣傳。

3.3 外墻保溫技術未來的發展

我國的建筑外墻保溫技術近幾年來正在逐漸由北方的一些寒冷地區逐漸向夏熱冬暖和夏熱冬暖的地區推進，墻外保溫技術不僅在居住的建筑中得到廣泛的應用，在一些公共建筑內也開始采用墻外保溫技術，墻外保溫技術以其巨大的優越性逐漸受到越來越多的人的推崇，建筑的節能改造技術也逐漸被提上議事日程，外墻保溫技術是建筑改造的基本措施，隨著社會建筑事業的不斷發展，外墻保溫技術的應用范圍也將不斷擴展，當前建筑節能正處于跨越式大發展的市場環境下，這就為外墻保溫技術的應用提供了廣闊的發展空間，我國的外墻保溫技術在未來幾年還有可能發展成為有巨大活力的外保溫市場。

4 外墻保溫技術在節能中的不足之處

4.1 外墻保溫系統缺乏一定的防裂性

外墻保溫系統的設計應當注重消除和防止飾面層與保護層之間出現裂縫，采取一定的保護層及其保溫層收縮變形和應力集中的措施，外墻保溫系統由于混凝土、磚墻、砂漿以及保溫材料材性的不同，導致不同材料的溫變性能具有較大的差異性，由于受外界溫差的影響，使得材料所產生出不同大小的溫度應力，由于材料所產生的外界溫度應變不同，就會使得材料層之間因為溫度應變的不同而產生開裂，大大降低了保溫材料的保溫隔熱性能，長時間使用之后就會使其失去原有的保溫性能。

4.2 風荷載對外墻保溫系統的影響

風荷載對外墻保溫系統能夠產生很大的影響，特別是在一些高層建筑當中，由于建筑的外墻需要承受較大的風荷載，會使得部分墻體產生很大的負風壓，加之外墻保溫系統所使用材料的自重作用，很容易導致脫落現象的產生，因此，在對外墻保溫系統進行設計時就應當盡可能地提高粘結的面積，減少墻體的空腔，加強機械固定防護措施的應用，不斷提高建筑物的抗風壓能力。

4.3 外墻保溫系統材料的選擇

現在所使用的外墻保溫系統材料大多數是有機的材料，基層所使用的材料多是混凝土、砌塊或者是磚等無機材料，這兩者之間的材性存在著很大的差異。大大影響了外墻保溫系統的粘結性，容易造成脫落，因此，在對外墻保溫系統進行設計時應當加強基層與保溫層之間粘結的強度，根據實踐經驗，筆者認為當前應用比較廣泛的錨釘機械固定和專用粘結膠粘結是比較適合的連結方式，能夠確保外墻保溫系統的粘結系統更加牢固、可靠。

4.4 外墻保溫施工難度較大

我國地少人多，城市人口居住密集，居住建筑大多數都是高層建筑或者多層建筑。相比之下，國外的建筑多少低層別墅，少量的多層。國內目前很少有現澆混凝土剪力墻體結構的高層建筑住宅大量涌現。為此，比起國外的建筑單體面積和高度來說，國內外墻保溫技術的針對面就非常廣，給施工造成了一定的困難。

4.5 技術產品有待優化

目前，一些產品技術不到位，容易引起大風天氣保溫層被吹落的情況，保溫層一旦出現裂縫，也較難處理，這給外保溫層技術的普及與推廣帶來了一定的阻力。為此，相關部門應當將外保溫產品標準和技術進行量化的考核，審批制度要嚴格處理，提高外保溫層整體的質量。

當前比較成熟的外墻保溫技術有如下幾種：

第一，外掛式外保溫。這種技術系統的構成要素有保溫板、涂料飾面、粘接劑、聚合物抗裂抹面砂漿、錨固件、耐堿網格布等，呼吸性能十分優良，防水，透氣，抗震、防火、抗風壓能力強，耐酸堿、抗腐蝕性能較好。外掛式保溫層應用范圍也非常廣，既能夠應用于新建筑，也能夠適應舊建筑的保溫要求。因此，外掛式保溫是目前應用得最為廣泛和流行的做法。另外還有一種做法，是在外墻上用專用的錨件來固定某種保溫板，之后以彩色玻璃、天然石材、鋁板等掛在事先準備好的龍骨上，從而構成其裝飾面。這種方法也存在其自身的缺點，即施工難度大、施工進度慢、施工是主導工期的組成部分。

目前，用得最多的外掛保溫材料包括巖（礦）棉板、XPS保溫板、泡沫玻璃保溫板、玻璃棉氈、EPS保溫板、鋼絲網架夾芯墻板、陶粒混凝土復合聚苯仿石裝飾保溫板等。憑借優異的物理性質和低廉的成本，目前，EPS、XPS等聚苯板是應用的最為廣泛的。上述所有材料都具備作為保溫隔熱材料所必須的條件，即內部封閉孔數量都很多，其表觀密度小。

第二，聚苯板與墻體一次澆筑成型。直接將聚苯板放在建筑模板內部，讓混凝土和其成為一個整體，混凝土框一剪體系和聚苯板一次澆筑成型，成為性能優良的復合墻體。由于外墻主體和保溫層是一次完成的，所以能夠極大的縮短工期，提高施工效率。但是澆筑混凝土的過程中，必須保證連續澆筑和混合均勻，不然可能導致混凝土側壓力的影響，使得拆模之后，聚苯板變形等狀況的發生，給后續施工造成不便。內置的聚苯板造價相對較高，用到的是鋼絲網架，鋼材傳熱性能優良，會讓墻體的保溫效果打一定的折扣。

第三，噴涂聚氨酯合成材料墻體保溫。這是由玻纖網、噴涂聚氨酯合成材料、涂料（或面磚飾面）、罩面（聚合物干混砂漿）、聚合物干混砂漿等組成的保溫墻體。這種墻體技術的優點是絕熱效果好，隔音效果好，電學性能優異，比強度大，耐化學品腐蝕，施工速度快。由于其自身的獨特之處，這種技術還普遍應用于冷藏車、管道保溫、冰箱、冷凍設備、冷庫等處。在所有的聚氨酯合成材料中，聚氨酯硬質泡沫塑料應用最廣。其生產原料有兩部分組成：一是聚醚為主，加上其他輔料；二是異氰酸酯（多苯基多次亞甲基多異氰酸酯）。聚氨酯硬質泡沫塑料強度大，不易吸水，整體性強，熱導率低，耐腐蝕，能夠無縫和基面（木材、混凝土、砌塊、砂漿、玻璃、紅磚、鋼材等）黏結，并且黏結牢固可靠，其系統壽命在25年以上。

第四，保溫砂漿外墻保溫。這種保溫技術的構成要素包括耐堿玻璃纖維網格布（或熱鍍鋅鋼絲網）、界面層、抗裂防水砂漿、粘飾面層、節能保溫砂漿層組成的保溫系統。這種保溫砂漿往往由無機空心微珠、聚苯顆粒、玻化中空微珠等為保溫骨料，和保溫膠粉料在一起，按照一定的配比而組成的。這種技術勞動強度相對較小，施工相對簡單易行；當墻體存在質量缺陷時，在墻體施工時不需要修補找平，結構質量的差異對施工幾乎沒有影響，直接以保溫料漿找補即可，在很大程度上避免了因找平抹灰太厚而脫落的情況發生。這種技術也是在外墻保溫工程中的一大突破，可以防止因使用條件惡劣而引起的面層開裂、界面層易脫粘空鼓等狀況的發生。由于自身天然的優勢，使得這種方法易于操作，保溫效果好，可以極大的降低工程造價。

5 結語

隨著我國社會主義市場經濟的迅猛發展，人們的生活水平在很大程度上也得到了相應的提高，在建筑方面的節能建筑理念也走上了一個新的臺階，建筑設計工作者應當樹立與時俱進的時代精神，不斷更新自己的設計理念，科學利用建筑節能材料，結合當前的建筑節能設計現狀以及建設部制定的建筑節能設計標準，加強對建筑外墻保溫的技術設計，促進我國社會主義現代化更好更快地進步。外墻保溫節能技術還存在很大的發展潛力和研究的空間，只有掌握了其使用特點、產品性能、使用條件等，才能夠更好的選擇適宜的節能技術，促進施工順利進行，保證工程質量。

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