建筑节能<br/>——建筑墙体的保温设计

建筑节能
——建筑墙体的保温设计

2015-10-31韩强畴

建材与装饰 2015年19期

关键词：外保温保温层保温材料

韩强畴

（广东省建筑设计研究院　广东　广州　510010）

建筑节能
——建筑墙体的保温设计

韩强畴

（广东省建筑设计研究院广东广州510010）

本文简要介绍当前我国建筑节能现状，分析建筑外墙保温节能的重要性；根据我国建筑保温节能的政策要求，得出了外墙节能在建筑节能中占重要地位的结论，并重点探讨了常用的外墙保温技术及节能材料选用和案例分析。

建筑节能；外墙内外保温；外墙保温措施及对比；案例分析

随着社会的不断进步与科学技术的不断发展，现在人们越来越关心我们赖以生存的地球，世界上大多数国家也已经意识到了环境对我们人类发展的重要性。要改善我们的环境问题最为重要的就是能源问题，要从根本上解决能源问题，除寻找新的能源外，节能是目前最直接有效的重要措施。

建筑能耗是指建筑物在使用过程中所消耗的能量，包括用于空调、采暖、照明、热水供应、电气、炊事等方面的能耗。我国建筑能耗目前已经超过一次能源消费总量的1/4，达到27%左右，是世界同纬度国家的3倍。建筑节能是在确保室内热舒适环境的前提下，提高采暖、通风、空调、照明、炊事、家用电器和热水供应等的能源利用效率。以气象为主的外部环境、建筑本体及设备和室内条件是建筑节能的三大影响因素。其中建筑的外围护结构的保温隔热设计可以在很大程度上减少建筑的能耗。

1　建筑外围护结构组成部件

建筑外围护结构组成部件（屋顶、墙、地基、隔热材料、密封材料、门和窗、遮阳设施）的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有根本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3～6%，而节能却可达20～40%。通过改善建筑物围护结构的热工性能，在夏季可减少室外热量传入室内，在冬季可减少室内热量的流失，使建筑热环境得以改善，从而减少建筑冷、热消耗。①提高围护结构各组成部件的热工性能，一般通过改变其组成材料的热工性能实行；②根据当地的气候、建筑的地理位置和朝向，以建筑能耗软件DOE-2.0的计算结果为指导，选择围护结构组合优化设计方法；④评估围护结构各部件与组合的技术经济可行性，以确定技术可行、经济合理的围护结构。

2　外墙外保温的构造做法（如图1～2）

外墙外保温的构造做法为：基层、保温层固定、保温层、面层。对于保温层我们多用EPS板作为保温材料。EPS板集节能、保温、防水、和装饰功能为一体，采用阻燃、自熄型聚苯乙烯泡沫塑料板材，外用专用抹面胶浆与基层墙体粘贴，辅以锚栓固定。当建筑物高度不超过20m时，也可以采用单一粘接固定方式。聚苯板防护层嵌埋有耐碱玻璃纤维网格增强的聚合物抗裂砂浆，属薄抹灰面层，防护层厚度普通型为3～5mm，加强型为5～7mm，饰面为涂料。薄抹灰外保温墙体从内到外的构造顺序为：基层墙体、粘结层、保温层、薄抹灰增强防护层、饰面层。薄抹灰外保温墙体的粘结剂有液体胶黏剂和干粉料两种产品形式，干粉料在施工现场需要按使用说明加入一定比例的水泥。聚苯板的密度在18～22kg/m3，常用厚度有30mm、35mm、40mm三种；挤塑聚苯板的密度在25～32kg/m3，在出厂前必须在自然条件下陈化42d。一般情况下锚栓包括塑料钉或具有防腐性能的金属螺钉和带圆盘的塑料膨胀套管两部分。有效的锚固深度应大于25mm，塑料圆盘的直径应大于50mm。抗裂砂浆由聚合物乳液和外加剂制成的抗裂剂，水泥和砂按一定比例制成的能满足一定变形而保持不开裂的砂浆。耐碱网格布是在玻璃纤维网格布上，表面涂覆耐碱防水涂料，埋入抹灰胶浆中，形成薄抹灰增强防护层，提高了防护层强度。

图1　胶粉聚苯颗粒外墙保温体系（涂料饰面）

图2　胶粉聚苯颗粒保温面砖饰面系统

外墙外保温工程必须承受风荷载不受破坏；能长期承受自重而不产生有害变；要适应基层的正常变形而不产生裂缝或空鼓；可以耐受室外气候的长期反复作用而不产生破坏；同时使用年限不应小于25年。在罕遇地震破坏时不应从基层上脱落；高层建筑应采用防水构造措施，应具有防水渗透性能，应具有防生物侵害性能；外墙涂料必须与薄抹灰外保温系统相兼容，其性能指标应符合外墙建筑涂料的相关要求。

3　节能建筑的外墙保温措施

建筑中常使用的外墙保温主要有内保温、外保温、内外混合保温等方法，然而，在不同的保温方法施工过程中，也出现了各种各样的质量问题。

3.1外墙内保温

图3　外墙内保温

外墙内保温是在外墙的内侧覆盖苯板、保温砂浆等保温材料，从而使建筑达到保温节能作用的施工方法。该施工方法具有施工方便，对建筑外墙垂直度要求不高，施工进度快等优点。外墙内保温的缺陷是：结构冷（热）桥的存在使局部温差过大导致产生结露现象。由于内保温保护的位置仅仅在建筑的内墙及梁内侧，内墙及板对应的外墙部分得不到保温材料的保护，冬天室内的墙体温度与室内墙角（保温墙体与不保温板交角处）温度差约在10℃左右，与室内的温度差可达到15℃以上，一旦室内的湿度条件适合，在此处即可形成结露现象。而结露水的浸渍或冻融极易造成保温隔热墙面发霉、开裂。

3.2内外混合保温

内外混合保温是指在外保温施工操作方便的部位采用外保温，外保温施工操作不方便的部位做内保温，从而对建筑物进行保温的一种施工方法。从施工操作上看，混合保温可以提高施工速度，对外墙内保温不能保护到的内墙、板同外墙交接处的冷（热）桥部分进行有效的保护。然而，局部外保温、局部内保温混合使用的保温方式，使整个建筑物外墙主体的不同部位产生不同的形变速度和形变尺寸，建筑结构出于不稳定的环境中，常年温差结构形变产生裂缝，从而缩短整个建筑的寿命。

3.3外墙外保温

外墙外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧，使建筑达到保温的施工方法，这也是目前建筑工程中最可行的外墙保温方法。由于外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧，从而使主体结构所受温差作用大幅度下降，温度变形减小，对结构墙体起到保护作用并可有效阻断冷（热）桥，有利于结构寿命的延长。从有利于结构稳定性方面来说，外保温隔热具有明显的优势，在可选择的情况下应首选外保温隔热。

4　外墙内外保温构造做法的对比

外墙内保温的结构构造与外保温顺序相反，内保温和外保温不同的建筑构造造成了两大保温构造方式的不同，在热稳定方面：外保温构造的建筑室内表面温度波动小、热稳定性好，适用于长期使用的建筑，如居民住宅、医院等。内保温构造的建筑室内表面温度波动较大，适用于短时间使用的房间，如影剧院的观众厅、体育馆等，内保温构造的做法可以使室内温度较为迅速的上升，减少建筑的能耗。在热桥问题上，外保温构造的做法因为保温层做在基层的墙体的外侧，可以在一定程度上减少热桥的热损失，而内保温做法因为保温层做在了基层墙体的内侧，无法加强内外墙连接处及外墙与楼板连接处的热桥保温，会导致热桥部分的热损失较为严重。

在对承重结构的保护方面：外保温构造的保温层做在了基层墙体的外侧，充当了墙体的保护层，可避免承重结构直接受到室外温度的剧烈波动，从而提高了建筑外墙的耐久性。而内保温做法的保温层因为做在了墙体内侧，建筑外墙直接裸露在空气中，直接受到室外温度剧烈波动的影响，较之外保温构造外墙体耐久度较低。

防止保温材料冷凝方面：外保温构造的基层墙体在内，采用的是密实型材料水蒸气难以进入，如有微量的水蒸气进入，由于在外的保温材料为疏松型材料，水蒸气极易蒸发出去，不会停留在保温层内，可以防止保温材料由于蒸汽的渗透积累而受潮。内保温构造与之相反，由于疏松型的保温材料在内，水蒸气极易蒸发跑到保温层内，外侧密实型的基层墙体材料又不易将水蒸气及时蒸发出去，在冬季水蒸气容易在保温层内冷凝，使保温层受潮，从而破坏了保温材料的保温性能。

在旧房改造方面：外保温构造在改造的施工中可不影响房间的使用，同时也不会占用室内建筑面积，但是外保温的施工技术要求相对较高。

在饰面处理上：外保温构造对外表面的保护层要求较高，内保温和中间保温在饰面处理上则较为简单，但是内保温会对二次装修产生一定的影响。

由此可见，外保温的做法可以降低主要结构所受热应力作用，有效保护主体结构，提高结构的耐久性；有利于结构房屋的热稳定性；可以防止围护结构内部结露现象的产生；可以减小热桥部分的热损失并防止内表面结露；有利于对既有建筑的节能改造；同时可以节省保温材料，降低建筑造价。但是外保温构造的做法对保温材料的要求比较高，保温材料不可以受到雨水的冲刷和大气的污染。由于外保温构造的保温层在外，容易受到室外气候的影响吸湿受潮。而且外保温做法的构造较为复杂，对施工的要求比较高，外墙因为技术要求装修材料受到限制，使用涂料粉饰外墙要优于使用面砖装饰。

外墙外保温做法实例如图4。

图4　

5　案例分析（如图5）

德国的建筑水平堪称欧洲生态建筑的领导者，他们从建筑设计规划，到工程技术、材料应用技术等多方面关注建筑减耗。从外墙保温、先进的门窗系统到采暖和制冷方式的不断改进和创新，系统地做到了建筑减耗。

图5　中鹰黑森林的建筑节能外墙外保温方案

鹰黑森林全面引进外围护结构保温隔热系统，外墙采用10cm岩棉作为保温层，相当于传统住宅（3cmEPS）的4倍，有效做到外墙外保温及不可燃。同时采用先进的旭格门窗配以Low-E玻璃，阻挡能耗流失同时又有效阻隔了紫外线。同时，在窗户外边更加选了外卷帘系统，双重阻挡的窗户既防止了能耗流失同时又起到防盗、防尘等作用。

在采暖和制冷方式上，采用毛细管网平面辐射系统——引领未来建筑采暖制冷的主流方式。毛细管网平面辐射可以说是一种隐形空调，它是模拟叶脉和人体毛细血管机制，由毛细管和供回水主干管构成管网。方便地安装在顶棚、地面或墙面上，通过水作为介质，均匀地向室内辐射以达到调节室内温度。

除了节能环保以外，中鹰黑森林更是本着以人为本的精神，为达到室内环境的舒适度对毛细管系统配以置换式新风系统，使室内空气不断地有新鲜的氧气、保持最适宜的湿度。