建筑外墻的節(jié)能保溫材料及其應(yīng)用要點(diǎn)分析

錢瑜陽

上海青發(fā)城市建設(shè)管理有限公司 上海 201700

隨著我國(guó)能源資源日益枯竭，人們對(duì)節(jié)能環(huán)保的理念日益重視起來，并且為了推動(dòng)節(jié)能事業(yè)的發(fā)展，國(guó)家相繼推出了各項(xiàng)政策，緩解能源資源日益枯竭的現(xiàn)象。因此在這種背景下，建筑行業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)建筑外墻節(jié)能保溫材料的應(yīng)用力度，并通過科學(xué)的檢測(cè)技術(shù)對(duì)保溫材料進(jìn)行合理選用，充分發(fā)揮建筑節(jié)能保溫材料的優(yōu)勢(shì)，在不斷提高建筑物保溫質(zhì)量的同時(shí)，減少對(duì)環(huán)境的污染，促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 建筑外墻節(jié)能保溫材料的重要性

1.1 環(huán)境方面

從目前來看，在人們生產(chǎn)生活中，存在著較大的環(huán)境污染問題，對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生了極大威脅，同時(shí)很大程度上限制了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此為了有效解決環(huán)境污染帶來的諸多問題，建筑行業(yè)開始應(yīng)用起節(jié)能性材料，減少對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響。尤其是建筑外墻節(jié)能保溫材料的使用，對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境有著很大緩解作用，使社會(huì)經(jīng)濟(jì)始終保持著良性發(fā)展，同時(shí)也守護(hù)著人民群眾的生命安全和身體健康。

1.2 經(jīng)濟(jì)效益方面

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)節(jié)能環(huán)保材料有著更多的研究，并生產(chǎn)出多種類型的節(jié)能保溫材料。其中大部分節(jié)能保溫材料成本較低，在建筑外墻施工的過程中，通過對(duì)節(jié)能環(huán)保材料的有效應(yīng)用，可以有效降低整體工程的施工成本，進(jìn)而提升了建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。另外通過對(duì)建筑外墻節(jié)能保溫材料的合理應(yīng)用，使建筑企業(yè)能夠獲得顯著的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益，最終推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展[1]。

1.3 安全方面

安全方面是節(jié)能保溫材料最應(yīng)該被體現(xiàn)的重要性。由于部分參建單位對(duì)節(jié)能環(huán)保材料不夠重視，在建筑外墻施工的過程中，大量使用易燃保溫材料，很容易引發(fā)一些安全事故。比如2010年在上海發(fā)生的“11·15”特大火災(zāi)，由于建設(shè)過程中存在嚴(yán)重的違法違規(guī)行為，最終釀成了重大安全事故。除了施工管理混亂，還有個(gè)關(guān)鍵因素就是采用的保溫材料聚氨酯泡沫本身極易燃燒，最終導(dǎo)致大火失去控制，迅速蔓延。因此在設(shè)計(jì)階段，通過對(duì)保溫材料的合理選用，能夠有效預(yù)防出現(xiàn)燃燒的現(xiàn)象，從而切實(shí)維護(hù)人民的財(cái)產(chǎn)生命安全。

這次火災(zāi)事件后，引發(fā)了全國(guó)范圍內(nèi)的節(jié)能保溫變革，相繼發(fā)布了一系列規(guī)定，旨在提高建筑保溫系統(tǒng)的應(yīng)用水平，保證工程安全質(zhì)量。特別是上海地區(qū)，近年來對(duì)保溫的要求更為嚴(yán)格細(xì)致，多次發(fā)文禁止或限制了存在隱患的保溫材料。采取這些舉措的主要原因是：外墻保溫材料在應(yīng)用的過程中，可能會(huì)出現(xiàn)燃燒、脫落、變形、滲漏等問題，導(dǎo)致了一定程度的損失，對(duì)人們的生命安全有著一定威脅，不斷引起了人們的關(guān)注，同時(shí)也影響用戶對(duì)建筑物的滿意程度[2]。

2 不同保溫系統(tǒng)的特點(diǎn)

我國(guó)幅員遼闊、地大物博，不同地區(qū)之間的氣候差異巨大，國(guó)家發(fā)布了一系列綱領(lǐng)性和指導(dǎo)性文件。此外，各個(gè)省市都根據(jù)自身地域特點(diǎn)，制定了相應(yīng)的地方標(biāo)準(zhǔn)。以上海為例，經(jīng)過不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，研究分析保溫系統(tǒng)的應(yīng)用狀況和技術(shù)發(fā)展，從而對(duì)建筑節(jié)能規(guī)范進(jìn)行修訂調(diào)整，形成了適應(yīng)地方發(fā)展的外墻保溫系統(tǒng)。在改善環(huán)境、降低能耗的同時(shí)，也保障了科學(xué)性和安全性。

2.1 外墻外保溫系統(tǒng)

這是一種將保溫層設(shè)置在外墻外側(cè)，由黏結(jié)層、保溫層和防護(hù)層組成，形成封閉系統(tǒng)的做法。因其受外界環(huán)境和氣候影響小，不受地域限制；而且能夠有效避免“熱橋”傳導(dǎo)，提高了室內(nèi)溫度的穩(wěn)定性；同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)有一定的保護(hù)作用。目前應(yīng)用比較廣泛。

外保溫材料種類繁多，常見的有膨脹聚苯板、擠塑聚苯板、發(fā)泡水泥板、巖棉等[3]。聚苯板類材料的保溫效果較好，價(jià)格低廉，施工便利，但防火性較差，通常燃燒性能只能達(dá)到B1級(jí)。發(fā)泡水泥板由水泥、粉煤灰等作為主要材料，添加發(fā)泡劑制成，因此防火性優(yōu)異，但保溫性一般，強(qiáng)度較差。巖棉防火性能良好，導(dǎo)熱性適中，但價(jià)格偏貴，另外吸水性極強(qiáng)，一旦處理不當(dāng)，極易造成外墻滲水。而且，外保溫存在一項(xiàng)通病，由于長(zhǎng)期暴露在室外，耐久性較差，使用一段時(shí)間后可能會(huì)脫落，存在一定的安全隱患。

由此可見，不同的外保溫材料性能差異巨大，優(yōu)缺點(diǎn)也非常明顯。在選用前，要充分考慮建筑本身的類型和高度，謹(jǐn)慎選擇合適的材料。

2.2 外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)

外墻內(nèi)保溫由保溫層、防護(hù)層和固定材料組成，用于外墻內(nèi)側(cè)表面起保溫作用的系統(tǒng)。其基層墻體一般是混凝土或砌塊，才能起到良好的附著固定效果。內(nèi)保溫在夏熱冬暖及夏熱冬冷地區(qū)更為合適，對(duì)保溫性能的要求相對(duì)較低。嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)需要同時(shí)采用內(nèi)外組合保溫，才能滿足節(jié)能要求。內(nèi)保溫材料包括板材類、復(fù)合板、保溫砂漿三種。

2.2.1 內(nèi)保溫的優(yōu)點(diǎn)

（1）技術(shù)成熟，施工簡(jiǎn)便；

（2）造價(jià)低廉，成本可控；

（3）能快速達(dá)到預(yù)設(shè)溫度，適用于間歇性采暖、制冷的房間。

2.2.2 內(nèi)保溫的缺點(diǎn)

（1）存在“熱橋”，保溫效果相對(duì)較差；

（2）容易產(chǎn)生“結(jié)露”現(xiàn)象，造成墻體潮濕霉變；

（3）占據(jù)室內(nèi)空間，影響二次裝修。

2.3 外墻保溫一體化系統(tǒng)

外墻保溫一體化系統(tǒng)，通過利用連接件將保溫材料置于預(yù)制混凝土墻體中，或利用保溫板反打一體化預(yù)制、保溫模板一體化現(xiàn)澆等安全、可靠技術(shù)，使保溫材料和混凝土主墻體結(jié)合成有機(jī)整體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)墻體和保溫同步施工的墻體系統(tǒng)。主要有以下三種類型。

2.3.1 預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板

如圖1，這是在墻厚方向采用內(nèi)外葉預(yù)制鋼筋混凝土墻板，中間夾保溫材料，通過連接件相連而成的復(fù)合墻板系統(tǒng)。把圍護(hù)、節(jié)能和裝飾等功能集成一體，具有預(yù)制生產(chǎn)、避免污染、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，這是一種是綠色環(huán)保的新型預(yù)制墻體形式。

圖1 預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板構(gòu)造

2.3.2 預(yù)制混凝土反打保溫外墻板

如圖2，這種外墻板，是在保溫板上方放置鋼筋，在其上澆筑混凝土，并設(shè)置連接件、鋼絲網(wǎng)等可靠連接及增強(qiáng)措施，將保溫層與混凝土主墻體一體化預(yù)制成型的保溫系統(tǒng)。

圖2 預(yù)制混凝土反打保溫外墻板構(gòu)造

2.3.3 現(xiàn)澆混凝土復(fù)合保溫模板外墻

如圖3，這是在施工現(xiàn)場(chǎng)以保溫板為外側(cè)模板，并設(shè)置連接件，與現(xiàn)澆混凝土主墻體形成保溫層和主墻體為一體的保溫系統(tǒng)。這種做法把結(jié)構(gòu)墻體與建筑保溫同步施工，免除外墻外保溫的施工程序，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化的技術(shù)概念，使得保溫與墻體同壽命的建筑節(jié)能技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。

圖3 現(xiàn)澆混凝土復(fù)合保溫模板外墻

2.4 外墻自保溫系統(tǒng)

外墻自保溫，是將保溫材料和板（塊）同步連接制作而成的，或直接采用具備自保溫功能的板（塊）連接制作而成的保溫系統(tǒng)。從所用材料不同的角度進(jìn)行劃分，主要包括三種類型，具體為蒸壓加氣混凝土砌塊、混凝土模卡砌塊、磚預(yù)制墻體三種。不同類型的保溫材料，在保溫效果以及成本等方面，都有所不同，工程應(yīng)當(dāng)根據(jù)其需求予以合理選擇。

2.4.1 自保溫的優(yōu)點(diǎn)

（1）防火性能優(yōu)越，具有良好的耐久性。

（2）施工流程簡(jiǎn)單，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

（3）保護(hù)環(huán)境，變廢為寶。

2.4.2 自保溫的缺點(diǎn)

（1）自保溫砌塊對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)形式和體型系數(shù)有一定要求，并不適合所有建筑物。

（2）自保溫砌塊本身性能優(yōu)越，但其與鋼筋混凝土的熱傳導(dǎo)系數(shù)相差較大。

2.5 外墻組合保溫系統(tǒng)

顧名思義，當(dāng)一種保溫系統(tǒng)不能滿足建筑外墻節(jié)能設(shè)計(jì)要求時(shí)，采取兩種保溫系統(tǒng)組合在一起的方式。以往，大多采用內(nèi)外保溫相結(jié)合。現(xiàn)在，新的組合形式也層出不窮。通過兩種保溫材料的共同使用，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，改善保溫性能，提高節(jié)能效果。當(dāng)然，組合保溫的施工工藝相對(duì)復(fù)雜，總體造價(jià)也會(huì)有所增加。

3 外墻節(jié)能保溫材料應(yīng)用要點(diǎn)

隨著時(shí)代的變遷，上海為了加強(qiáng)建筑節(jié)能工程管理，提高墻體保溫的質(zhì)量安全，結(jié)合城市的發(fā)展動(dòng)態(tài)和自身特點(diǎn)，歷經(jīng)多個(gè)階段，制定發(fā)布了具有針對(duì)性的節(jié)能規(guī)定，禁止和限制了一大批存在隱患的保溫材料。通過這些措施，對(duì)外墻保溫材料的合理應(yīng)用及良性發(fā)展，起到了巨大的推動(dòng)作用。

3.1 膠州路“11·15”大火的影響

2010年之前，外墻保溫材料的燃燒性能以B1級(jí)和B2級(jí)為主。“11·15”大火后，全國(guó)層面從嚴(yán)執(zhí)行，使用的保溫材料其燃燒性能必須是A級(jí)，此舉有效的降低了火災(zāi)危險(xiǎn)，保證了消防安全。但市場(chǎng)上可供選擇的A級(jí)保溫材料很少，而且普遍導(dǎo)熱系數(shù)偏大，保溫性能不理想。在這種形勢(shì)下，如何滿足基本的節(jié)能要求，這給設(shè)計(jì)帶來了很大難度。

以某住宅項(xiàng)目為例，原先的外保溫材料是擠塑聚苯板，燃燒性能為B1級(jí)。在施工過程中，新規(guī)定要求燃燒性能應(yīng)為A級(jí)。經(jīng)過反復(fù)對(duì)比考量，最終決定改用發(fā)泡水泥板。這是一種以水泥、粉煤灰為主要材料，摻加發(fā)泡劑等外加劑，制成的輕質(zhì)多孔保溫板，導(dǎo)熱系數(shù)在0.070~0.080W/（m.K）之間。由于保溫性能一般，適當(dāng)增加了材料厚度。為了保證安全，每隔三層設(shè)置一道金屬托架，并用加強(qiáng)型網(wǎng)格布和錨栓固定在外墻上，形成了可靠的外墻保溫體系。

3.2 外保溫脫落的影響

以往，外墻外保溫系統(tǒng)是比較常規(guī)的做法。然而近年來，外保溫頻繁掉落，安全事故屢屢發(fā)生，造成了不良影響。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因是：

（1）保溫層與基層墻體的熱膨脹系數(shù)不一致，經(jīng)歷季節(jié)變化和熱脹冷縮，兩者逐漸分離剝落。

（2）施工時(shí)，保溫層與粘結(jié)層未粘結(jié)牢固，粘結(jié)質(zhì)量較差，保溫層與基層墻體未采取牢靠持久的固定措施。

（3）市場(chǎng)上的保溫材料種類繁多，良莠不齊，質(zhì)量無法全面保證。

在多種不利的因素共同作用下，久而久之，最終發(fā)生空鼓脫落。

鑒于外保溫的不穩(wěn)定性，上海在綜合考慮了各方面因素后，決定把安全工作放在第一位。2020年，發(fā)布相關(guān)文件，禁用以膠結(jié)劑或錨栓作為固定方式的外保溫系統(tǒng)。如此一來，幾乎所有傳統(tǒng)的外保溫材料都被禁止了，對(duì)節(jié)能產(chǎn)生了重大影響。

以某派出所項(xiàng)目為例，在開工后，正值新規(guī)定出臺(tái)。原先的模塑聚苯板已不再適用。從項(xiàng)目特性和實(shí)際情況出發(fā)，考慮到派出所對(duì)內(nèi)部裝修要求不高，對(duì)空間損失也不敏感。決定改用外墻內(nèi)保溫做法，選擇無機(jī)改性石墨聚苯乙烯不燃保溫板。這種材料具有以下特性：

（1）原理：這種產(chǎn)品通過特殊工藝，在膨脹聚苯板原料中摻入一定量的石墨顆粒，利用石墨對(duì)熱輻射的反射功能，阻斷熱量的傳遞途徑。

（2）優(yōu)點(diǎn)：保溫性能良好，防火性能優(yōu)越，燃燒性能為A級(jí)，還具有容重低、價(jià)格適中、施工簡(jiǎn)便等特性。

（3）缺點(diǎn)：無法承受沖擊，二次裝修對(duì)其有很大破壞；材料厚度較厚，會(huì)損失一部分室內(nèi)面積。

總體而言，這種材料的利大于弊，能夠兼顧節(jié)能、防火、防墜等因素，比較適合用于多層辦公建筑。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新型節(jié)能保溫材料層出不窮，有效地推動(dòng)了我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展，但是在發(fā)展過程中，也相應(yīng)出現(xiàn)了一些質(zhì)量問題以及安全問題，需要建筑工程加強(qiáng)對(duì)節(jié)能保溫材料的應(yīng)用力度，同時(shí)綜合分析每一種節(jié)能保溫材料的特性，并展開合理的應(yīng)用。此外，加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)工作的重視程度，確保保溫材料各項(xiàng)性能符合施工標(biāo)準(zhǔn)。從而有效提升建筑物的整體質(zhì)量，最終促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。