雙碳目標背景下建筑外墻保溫系統的逐劣升級探析

胡永東 （華東建筑設計研究院有限公司安徽分公司，安徽 合肥 230088）

1 雙碳目標要求外墻保溫系統逐劣升級

自2020年9月22日習近平主席在第七十五屆聯合國大會上宣布我國的碳達峰、碳中和目標以來，雙碳問題便成為社會經濟發展的一大熱點。住房與城鄉建設部為落實碳達峰、碳中和的國家戰略，做了很多部署，在建筑領域，建筑節能是實現碳中和，碳達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，節能減排都已經成為城市規劃決策者、建筑設計師和業主單位最為關心的問題。同樣，無論選擇哪一種方式實現節能減排，增強建筑圍護結構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，這是建筑實現節能減排的“常規操作”，也是“基礎操作”。相比研發新型的建筑設計模式、研發更高效的供熱系統、進一步提升能源使用效率、實現建筑的能源儲存和共享等等方式，給建筑圍護結構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，也是目前建筑實現節能減排的基本要求。故部分省市相繼提高了建筑節能標準，剩下的省市也在提高建筑節能標準的路上，以進一步節約能源、保護環境、提高能源利用效率，改善建筑室內熱環境。

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

筆者通過本文歸納了常規薄抹灰外墻保溫系統的缺點，并遴選出四種新型建筑外保溫系統，比對優劣，探尋雙碳目標下建筑外保溫新策略的可行性。

2 現行薄抹灰外墻保溫系統影響雙碳達標

建筑保溫的安全性與耐久性不僅僅考驗的是設計，還對材料、施工等各環節均有高的要求，目前大量采用的建筑外墻薄抹灰外保溫系統，對現場施工要求高，現場工序繁雜，而現場施工又是最難以控制的環節，容易出現各種質量問題。筆者前不久應邀去合肥市北二環附近某小區踏勘，發現該小區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 外墻保溫脫落現場照片

據了解，該小區的建筑外墻采用的是薄抹灰外保溫系統，竣工時間不到5年。近些年根據報道，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、脫落現象，而且基本都是薄抹灰外保溫系統。這說明，薄抹灰外保溫系統存在一定的不足，至少是在當前保溫材料與施工工藝的條件下有其局限性，材料質量難以保證，施工過程控制難以做到，導致保溫層開裂、脫落等現象時有發生，嚴重影響美觀、使用安全和節能效果。不維修的話，影響保溫、美觀與安全，居民怨聲載道。維修的話，需投入的費用很高，而且在維修環節，因為內部有人居住，難免有的住戶有些怨言，維修起來非常麻煩。

另外根據《外墻外保溫工程技術標準》（JGJ144-2019），外墻外保溫工程的使用年限不應少于25年，達不到與結構同壽命的目標。一方面工程塑料材質連接件在室外環境下易老化，耐久性無法保證。另一方面，外墻外保溫系統是板材拼接，大量接縫無法有效連接，僅通過薄抹灰面層的耐堿網布連接，無法徹底解決開裂問題。隨著節能標準逐步提高，在現有模式下，保溫層厚度也會逐步增加，這兩個問題會更加突出。故建議對薄抹灰外保溫系統適當限制使用，優先選擇其他保溫體系，筆者認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遴選

3.1 有飾面保溫防火復合板外墻外保溫系統

有飾面保溫防火復合板外墻外保溫系統由粘結層和有飾面保溫防火復合板構成，并輔以專用錨固件固定于外墻外表面，起保溫、防護和裝飾作用的構造系統，簡稱有飾面復合板保溫系統，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、燒結多孔磚等材料為基層的外墻，其基本構造如圖2所示。面層可為石材、陶瓷薄板與鋁板等。其優點是可根據單體的立面分格設計，在工廠將保溫材料與飾面層進行預制，使得現場施工工序減少很多，施工簡單快捷，降低勞動強度，大大縮短了工期，而且材料損耗率低，減少了建筑垃圾。因為是預制構件，結構比較緊密，整體性好，不容易變形、起翹、開裂，抗震性較好。筆者認為也是屬于裝配式的范疇，不過沒有與結構主體形成一個整體，其與基層墻體的連接方式還是通過粘結與錨固的連接方式，有點類似于薄抹灰外保溫系統，設計需考慮到當地風壓影響，其使用高度應以實測抗風壓值進行計算，并應滿足結構要求。從目前使用該類保溫系統的項目情況看，耐久性遠遠高于薄抹灰外保溫系統。對于既有建筑改造，通常僅僅是“洗洗臉”，即在外面重新刷外墻涂料，達不到提升節能效果的目的。如果按薄抹灰外保溫系統實施的話，現場施工周期很長，灰塵與噪音污染嚴重，建筑垃圾多。故對于既有建筑改造，采用此系統是比較好的選擇。

圖2 有飾面復合板保溫系統構造示意圖

3.2 自保溫混凝土復合砌塊墻體系統

自保溫混凝土復合砌塊墻體系統是由自保溫混凝土復合砌塊墻體、結構熱橋及其保溫處理措施和交接面處理措施共同構成的整墻體保溫體系。核心是采用節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符合相應標準的建筑墻體保溫隔熱系統。該技術體系具有工序簡單、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，工程實踐證明應用該技術體系不僅可降低建筑節能增量成本，而且對提高建筑節能工程質量具有十分重要的現實意義。墻體自保溫系統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、節能型燒結頁巖空心砌塊墻體自保溫系統、陶粒混凝土小型空心砌塊墻體自保溫系統等。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，該系統比較適用于框架結構和短肢剪力墻結構。其不足處在于當節能標準高時，通過加厚砌體厚度來提高節能效果不明顯，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+石墨聚苯顆粒勻質板為例，當采用200mm厚的蒸壓加氣混凝土+50mm厚的石墨聚苯顆粒勻質板時，其K值約為0.66，如果采用250mm厚的蒸壓加氣混凝土時，只需要采用40mm厚的石墨聚苯顆粒勻質板，就可以達到50mm厚石墨聚苯顆粒勻質板同樣的保溫效果。可見該體系有利于降低保溫層的厚度，從而增加安全性與耐久性。當需要提高保溫標準時，可考慮采用內保溫或內外保溫結合的方式，以盡可能地減少外保溫層的厚度，也可以結合保溫一體板進行處理，降低開裂、脫落風險，提高耐久性。

3.3 內置保溫現澆混凝土復合剪力墻系統

內置保溫現澆混凝土復合剪力墻系統是指施工現場在保溫層兩側同時澆筑混凝土結構層、保護層形成的結構受力與外墻于一體的復合墻體，包括鋼筋焊接網架式現澆混凝土復合剪力墻和點連式現澆混凝土復合剪力墻，簡稱復合剪力墻。其構造如圖3所示：其優點是保溫層置于兩層混凝土之間，保溫層兩側的混凝土同步現澆，很好的解決了穩定性、安全性與耐久性，實現了保溫與主體同壽命，且由于保溫層在混凝土中間，對保溫材料的燃燒性能等級可放寬至B1級，材料的選擇范圍擴大了很多。不足之處在于全是現場現澆，不能進行工廠化制作。

圖3 復合剪力墻系統構造示意圖

3.4 裝配整體式夾心保溫剪力墻結構系統

裝配整體式夾心保溫剪力墻結構系統是由內葉混凝土剪力墻、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構，簡稱裝配整體式夾心剪力墻結構。以前的裝配式是單獨預制外墻，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構系統將保溫納入裝配式范圍，從廣義上講預制裝配率能夠提高很多，是傳統裝配式的一大提升，從而更全面地實現“構件工廠化生產，施工裝配式運作”。其基本構造類似于復合剪力墻系統，不過都在工廠內將保溫和外墻整體預制，為了保護保溫層，保溫層外面又加了一層保護層，保護層的厚度一般采用50-60厚混凝土，根據計算，保溫層厚度一般為30-40厚擠塑板即可。保溫連接件的材質有玻璃纖維和不銹鋼兩種材料，玻璃纖維連接件習慣成為FRP（纖維增強復合材料）、不銹鋼連接件有鋼板+插針式和桁架式兩類。對于外墻板來說，可以實現承重、圍護、保溫、防火、防潮、防水、裝飾等功能的一體化，符合綠色建筑的設計與施工要求，還能更好地提高性能、保證質量、提高建造效率，縮短建設周期，既具有復合剪力墻系統的優點，又能夠最大限度的工廠化生產，是一種可持續應用的方案。需要注意的是，作為裝配式建筑，平面適宜簡單規整，廚衛宜相對集中以便集中布置管線，外立面應盡量少做裝飾性線條，對于構件尺寸需要反復優化以方便拆分，做到標準化、模數化、少規格、多組合，以最大限度地發揮工廠制作的優勢，提高經濟性。

4 結語

綜上所述，雙碳目標提高了節能要求，而現行大規模采用的薄抹灰外保溫系統具有不少弊端，影響雙碳目標的達成，而一些新型外保溫系統，如有飾面保溫防火復合板外墻外保溫系統、自保溫混凝土復合砌塊墻體系統、內置保溫現澆混凝土復合剪力墻系統和裝配整體式夾心保溫剪力墻結構系統等,能有效規避薄抹灰外保溫系統的問題。是否能有效地對外墻保溫系統進行逐劣升級，直接影響到雙碳目標能否順利達成。

建筑節能是一項系統性工程，需要建筑、結構、材料、施工等各個環節勠力同心，共同努力。在節能標準逐步提高的雙碳目標背景下，我們應加快外墻保溫體系逐劣升級，逐漸限制和淘汰落后的產品和工藝，選取保溫性更好、經濟性更優、安全性更強、壽命更長久、工藝更牢靠的綠色低碳環保型材料體系。筆者在此拋磚引玉，希望通過各位業內人士的共同探尋，來合力形成建筑外保溫體系新策略，為達成雙碳目標而努力。