基于節能材料的外墻保溫技術研究*

金堅強

(衢州學院，浙江 衢州 324000)

基于節能材料的外墻保溫技術研究*

金堅強

(衢州學院，浙江 衢州 324000)

對外掛式外保溫、聚苯板與墻體一次澆注成型、聚苯顆粒保溫料漿外墻保溫和防火發泡水泥保溫板的特點與優勢進行了分析。采用ANSYS有限元軟件對上述保溫材料和保溫系統的保溫性能進行對比，結果證明，防火發泡水泥保溫板的保溫系統較之其他保溫材料，具有較強的節能效果和實用性。

外保溫；EPS板；薄抹灰；防火發泡水泥保溫板

保溫技術是建筑行業中關鍵的節能技術之一。與常見的內保溫相比，外保溫技術在特定條件下存在明顯的優越性。通過測量可知，使用相同的保溫材料，外保溫更具有實用性[1]。外墻的保溫性能是通過保溫材料的絕熱性實現的。開發高效的保溫絕熱材料并將其應用到建筑行業，可以有效起到保溫作用[2]。將節能材料應用到外墻保溫技術有很大優勢，新型節能材料的革新有利于建筑節能，然而節能材料要應用到外墻保溫技術中才能落到實處[3]。節能材料的改善也給外墻保溫技術的發展帶來了曙光。

1 外墻保溫技術特點

1.1 外掛式外保溫特點

外掛的保溫材料種類繁多，包括巖(礦)棉和聚苯乙烯泡沫板等，其中物理性能好、成本低的聚苯板的應用非常廣泛。外掛技術的應用方法是首先利用粘接砂漿或其他固定的黏性掛件貼將保溫材料掛在外墻上；其次把抗裂砂漿涂抹在保溫材料上，構建一個保護層，該保護層是采用玻璃纖維網格布構成的；最后再增加一些裝飾物品美化墻體。但是這種外掛式外保溫實施比較困難，費時費力，一般只能在建筑物驗收完成后才能進行加工，對高層建筑進行墻體加工也增加了施工者的危險性。

1.2 聚苯板與墻體一次澆注成型特點

該技術是將建筑模板內的聚苯板和澆注在墻體外側的混凝土一次澆注成型，形成一個保溫性能好的復合墻體。該技術是對外掛式外保溫技術的改進，其不僅可以提高工作進度，還可以縮短施工時間，施工人員的安全性也得到了很大地提高，即使在冬季，由于聚苯板良好的保溫性能，對外圍圍護也可以進行一定的保溫。該技術也有一些需要注意的細節，如必須均勻、連續長時間地澆注混凝土，否則可能出現拆模后聚苯板的變形和錯茬等問題，并影響后續工作的開展；同時，該技術因為鋼絲網架的應用使得成本提高，而且鋼材的導熱性會影響墻體的保溫性能。

1.3 聚苯顆粒保溫料漿外墻保溫特點

該技術的應用方法是把廢棄的、不能繼續使用的聚苯乙烯塑料(EPS)變為0.5～4 mm的碎片顆粒，該顆粒是配置保溫砂漿的良好材料。該技術有3層內容，即保溫層、抗裂防護層和抗滲保護面層(也叫做面層防滲抗裂二合一砂漿層)。1998年，我國建筑部就對ZL膠粉聚苯顆粒保溫材料及其技術的應用進行了肯定，并將其稱為國家級工法。

1.4 防火發泡水泥保溫板特點

防火發泡水泥保溫板具有防火保溫的功能，近年來逐步進入建筑市場，并代替酚醛、擠塑板、聚苯板和聚氨酯等有機保溫材料。防火發泡水泥保溫板成分為水泥和粉煤灰，均為無機材料，其蓄熱系數為1.25,抗壓強度為0.46 MPa，抗拉強度為0.14 MPa，軟化系數為0.91,吸水率為7%,耐火度>1 000 ℃，完全滿足了外墻保溫板的要求。防火發泡水泥保溫板的閉孔率>95%，高閉孔率使空氣流動造成的熱傳遞低，隔熱性能優異。防火發泡水泥保溫板熱導率為0.04～0.08 W/(m2·K)，比聚苯板的熱導率略低，可滿足建筑保溫隔熱需要。防火發泡水泥保溫板質輕,密度為225 kg/m3，能達到外墻保溫板的各項要求，并且其與墻體易粘接。防火發泡水泥保溫板的壽命>50 a，可以與建筑物同壽命。

2 外墻保溫技術有限元分析

本文采用ANSYS有限元軟件對上述保溫材料和保溫系統的保溫性能進行對比。針對在保溫條件不斷變化的情況下，分析下述3種情況的墻體保溫情況：1)保溫砂漿的保溫效果；2)保溫材料相同，但是保溫系統不同；3)保溫系統相同，但是保溫材料不同。

2.1 保溫砂漿的保溫效果對比分析

保溫砂漿是指由阻隔型保溫材料和砂漿材料混合而成的，用于構筑建筑表面保溫層的一種建筑材料。假定該試驗的條件是空氣對流系數為12.5 W/(m2·K)，室內初期溫度和室外平均溫度分別為26和40 ℃。通過ANSYS有限元軟件，對2種材料(膠粉聚苯顆粒和膨脹珍珠巖)的保溫層的外墻外保溫系統的溫度場分布云圖進行了分析和研究，結果發現，保溫砂漿與EPS板薄抹灰系統的保溫性能相差不大。

2.2 保溫材料相同、保溫系統不同情況下的對比分析

假定該試驗的條件是空氣對流系數為12.5 W/(m2·K)，室內初期溫度和室外平均溫度分別為26和40 ℃。都采用EPS板作為保溫材料，通過ANSYS有限元軟件對3種保溫系統進行分析(見圖1)。

圖1 同種保溫材料、不同保溫系統的溫度變化曲線

由圖1可知，在使用相同厚度的保溫層以及室外和室內初期溫度一致的條件下，分別采用EPS板薄抹灰、EPS板現澆混凝土和EPS鋼絲網架板現澆混凝土構成的外墻外保溫系統，它們的室內溫度會逐漸穩定在27.62、27.60和27.54 ℃。從上述數據中可知，EPS板薄抹灰外墻外保溫系統的保溫效果優勝于其他2種保溫系統，最適合應用在建筑保溫系統中。

2.3 保溫系統相同、保溫材料不同情況下的對比分析

在使用相同厚度的保溫層，以及調整室外和室內初期的溫度一致的條件下，有限元分析結果如圖2所示。由圖2可知，分別采用EPS板、XPS板以及發泡水泥保溫板構成的外墻外保溫系統，室內溫度分別逐漸穩定在27.62、27.60和27.30 ℃；因此，可以得出結論，在保溫系統相同的情況下，采用EPS板材料和XPS板材料的保溫效果略優于采用防火發泡水泥保溫板的保溫效果。但是，由于防火發泡水泥保溫板屬于A1級耐高溫無毒無煙防火材料，生產中對環境無污染，施工中對界面要求低，拆除時亦可經粉碎后填充利用，綜合考慮，防火發泡水泥保溫板系統優于EPS板薄抹灰系統以及XPS板薄抹灰系統。

圖2 不同保溫材料的外保溫系統溫度對比

3 防火發泡水泥保溫板實踐分析

在建筑節能保溫體系建設過程中，可以應用外墻防火發泡水泥保溫板技術。其技術優勢為：1)不僅適用于北方冬季保溫的采暖建筑，也適用于南方夏季隔熱的空調建筑，并可以有效地防止“冷熱橋”的影響；2)對于舊房改造及外保溫處理效果最好，外墻保溫效果差，耗能量大，冬季室內墻體結露、發霉，居住環境差，采用防火發泡水泥保溫板進行節能改造，可不影響居民在室內的正常生活和工作；3)可以豐富建筑的立面效果，在施工的同時，還可以利用各種保溫板做成凹進或凸出墻面的線條及其他各種形狀的裝飾物，不僅施工方便，而且強化了建筑物外立面的藝術效果；4)可以較好地改善室內的環境，包括室內物理環境和心理環境；5)與內保溫相比，可使每戶使用面積約增加1.3～1.8 m2；6)外保溫層的設置使墻體具有較好的防潮性能，可避免室內的結露和霉斑等現象，因而創造了舒適的室內居住環境。

4 結語

綜上所述，從保溫砂漿的保溫效果比較中可以發現，在相同條件下，保溫砂漿、EPS板薄抹灰系統的保溫性能基本相同；若保溫材料相同，改變保溫系統，則EPS板薄抹灰外墻外保溫系統的保溫性相對較好一些；如果保溫系統相同，通過對不同條件下的保溫材料應用效果對比發現，防火發泡水泥保溫板綜合性能比EPS較好。這些比較說明防火發泡水泥保溫板是最有實用性的保溫系統，其保溫性能強，墻體總厚度小，施工成本低。相對于其他保溫系統，防火發泡水泥保溫板的保溫效果與保溫材料厚度的變化更明顯，保溫材料厚度越大，保溫效果越好。綜上所述，防火發泡水泥保溫板系統優于EPS板薄抹灰系統以及XPS板薄抹灰系統，在舒適條件相同的情況下，擁有保溫系統的住房比其他類型的住房更節能。

[1] 李樹梅. 建筑外墻保溫技術及節能材料[J]. 山西建筑,2008(1):249-250.

[2] 安建軍. 外墻保溫技術及節能材料[J]. 中國西部科技,2008(15):19-20，25.

[3] 林宇澄. 外墻保溫技術及節能材料[J]. 福建建材,2006(2):59-61.

*浙江省教育廳資助項目(Y201328854)

責任編輯鄭練

ExternalWallInsulationTechnologyResearchbasedonEnergy-savingMaterials

JIN Jianqiang

(Quzhou College, Quzhou 324000, China)

Firstly, foreign hanging outside insulation, polystyrene board and the wall once casted, polystyrene insulation slurry wall insulation, fireproof foam cement insulation board and other technical characteristic and advantage of the analysis are carried out. This article uses the ANSYS finite element software for the thermal insulation material and heat preservation heat preservation performance of the system, the results prove that fire foamed cement insulation board insulation system comparing with other energy saving effect and practicability of the thermal insulation material has more aduantage.

exterior insulation, EPS board, thin plaster, fireproof cement foam insulation board

TU 761.12

：A

金堅強(1981-)，男，講師，碩士，主要從事建筑施工與節能建筑等方面的研究。

2014-11-19