論外墻保溫技術在建筑節(jié)能中的應用研究

朱弘年

21世紀,建筑節(jié)能技術已經成為住宅發(fā)展的必然趨勢和城市建筑水平的標志。但我國目前的建筑節(jié)能水平,還遠低于發(fā)達國家,我國建筑單位面積能耗仍是氣候相近的發(fā)達國家節(jié)能建筑的2倍～3倍,最主要的表現(xiàn)就是在建筑保溫狀況上的差距。隨著國家建筑節(jié)能標準的制定和完善,在一系列的節(jié)能政策、法規(guī)、標準的指導下,我國住宅建設的節(jié)能工作近年來不斷深入,一方面外墻節(jié)能保溫技術不斷完善提高;另一方面也引進和研發(fā)了許多新型外墻節(jié)能保溫材料,并在建筑施工中得到廣泛推廣使用。

墻體作為建筑外圍護結構的主體,采用材料的保溫性能直接影響建筑物本身的能耗量。我國以實心黏土磚(熱導率為0.81 W/(m?K))或空心磚(熱導率0.58 W/(m?K))為最主要的墻體材料。

由此可見單一材料熱導率太大,一般為高效保溫材料的20倍,保溫性能與當前的建筑節(jié)能標準和要求相距甚遠,因而從節(jié)能降耗方面考慮,必須進一步推廣復合墻體保溫技術及其材料的應用,即采用承重材料與高效保溫材料組成復合墻體,其優(yōu)點在于墻體承重既不受任何影響,又能使保溫效果得到顯著提高。除此以外,外墻保溫體系飾面層豐富的色彩和紋理外裝飾構件為建筑物立面創(chuàng)造不同的、有個性的美學效果,對老建筑尤其具有特殊的意義。外墻保溫主要是靠保溫絕熱材料作為建筑圍護,開發(fā)和應用高效的保溫絕熱材料是保證建筑節(jié)能的有效措施。作為保溫絕熱材料,材料自身的吸濕率要盡量低。另外,保溫絕熱材料還必須具有與使用環(huán)境相一致的機械強度、粘結性能、收縮率小及與環(huán)境相適應的耐久性。

1 外墻內保溫技術及特點

外墻內保溫是施工中在外墻結構的內部加做保溫層。主要的內保溫技術有:增強石膏復合聚苯保溫板、聚合物砂漿復合聚苯保溫板、增強水泥復合聚苯保溫板、內墻貼聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯顆粒保溫料漿加抗裂砂漿壓入網(wǎng)格布等方法。其優(yōu)點為:造價較低、施工方便、操作靈活,能保證施工進度,可以達到部分節(jié)能、降低居室取暖成本、短時間內可使房間加熱等目的。內保溫應用時間較長,在2001年外墻保溫施工中約有90%以上的工程應用內保溫技術(見圖1)。

由圖1可以看出外墻內保溫技術具備一定程度的節(jié)能效果,但也存在明顯的缺點:1)占用較多使用面積。由于保溫材料貼在墻體的內側,使主體結構墻體增厚,從而減少了每戶的使用面積,這也是消費者買房時最關心的房屋使用面積問題;2)“熱橋”問題不易解決,容易引起開裂,同時還會影響施工速度。“熱橋”指的是在內外墻交界處、構造柱、框架梁、門窗洞等部位形成的散熱主要渠道。在圍護結構內由于包含了導熱能力較高的金屬、混凝土等部位,在此處的熱量流失高于相鄰的部位。這些部位形成傳熱的橋梁,因此稱熱橋。借助于紅外線技術很容易看到,這些部位有發(fā)亮的紅色信號,表示有較多熱量流向室外。對內保溫而言,“熱橋”是難以避免的;3)墻體內部存在溫度梯度,梯度易引起結構損壞,產生保溫板裂縫。主要原因是外墻體由于晝夜和季節(jié)變化,受室外氣溫和太陽輻射的影響而發(fā)生脹縮,而內墻保溫板基本不受這種室外的影響,外墻膨脹的速度和幅度反復變化,使內保溫板始終處于一種不穩(wěn)定的基礎上,裂縫就產生了;4)影響居民的二次裝修,且內墻懸掛和固定物件也容易破壞內保溫結構。

2 外墻外保溫技術的優(yōu)勢

1)對建筑物主體結構進行保護,延長建筑物壽命。2)有效地防止熱橋的產生,避免結露和開裂等現(xiàn)象。3)在墻體內部一般不會發(fā)生冷凝現(xiàn)象,使墻體潮濕情況得到改善。4)外保溫墻體由于蓄熱能力較大的結構層在墻體內側,當室內受到不穩(wěn)定熱作用時,室內空氣溫度上升或下降,墻體結構層能夠吸收或釋放熱量,故有利于室溫保持穩(wěn)定。5)與內保溫不同,可以避免二次裝修對保溫層的破壞。6)適用于任何新建和改擴建工程。特別是對舊房進行節(jié)能改造時,無需臨時搬遷,基本不影響用戶的正常生活。同時按設計要求,需冬季保溫和夏季隔熱的地區(qū)都可使用。7)高節(jié)能效率,取暖成本大幅下降。

3 常見的墻體外保溫技術種類

3.1 外掛式外保溫

外掛式外保溫技術體系是由粘結劑、保溫板、聚合物抗裂抹面砂漿和耐堿網(wǎng)格布(或熱鍍鋅鋼絲網(wǎng))、錨固件、涂料(或面磚飾面)等組成,該體系具有較好的呼吸性能,透氣不透水;抗風壓性能良好,抗震、防火性能優(yōu)良;耐酸堿,抗腐蝕的特點。適用于各種新建筑和既有建筑物外墻的保溫節(jié)能。該體系是目前外墻保溫的主流做法(見圖2)。

除上述常見保溫體系外,還有用專用的錨件將特定的保溫板固定在外墻上,然后將鋁板、天然石材、彩色玻璃等外掛在預先制作的龍骨上,直接形成裝飾面。但這種外掛式的外保溫安裝費時,施工難度大,且施工占用主導工期。外掛的保溫材料有巖(礦)棉板、玻璃棉氈、泡沫玻璃保溫板、EPS保溫板、XPS保溫板、陶粒混凝土復合聚苯仿石裝飾保溫板、鋼絲網(wǎng)架夾芯墻板等。其中EPS,XPS等聚苯板因在物理性能和成本上的獨特優(yōu)勢,已經在全世界范圍內的外墻保溫外掛技術中被廣泛應用。

3.2 噴涂聚氨酯合成材料墻體保溫

該外保溫技術體系是由噴涂聚氨酯合成材料、聚合物干混砂漿、玻纖網(wǎng)、罩面(聚合物干混砂漿)、涂料(或面磚飾面)等組成。該體系施工速度快,絕熱效果好,比強度大,電學性能、耐化學藥品和隔音效果好。作為獨特的保溫材料,還同時廣泛應用于冰箱、冷庫、冷藏車、冷凍設備、管道保溫等。聚氨酯硬質泡沫塑料是聚氨酯合成材料中應用最大的一種,生產中的原料一般分為兩組分:A組分異氰酸酯(多苯基多次亞甲基多異氰酸酯)、B組分組合聚醚(聚醚為主料,加上其他輔料組合生產而成)。聚氨酯硬質泡沫塑料熱導率低、不易吸水、強度大、耐腐蝕,可達到無縫粘結,整體性強,與基面(混凝土、砂漿、紅磚、砌塊、木材、鋼材、玻璃等)粘結比較牢固,系統(tǒng)壽命可大于25年。

3.3 聚苯板與墻體一次澆筑成型

該技術是在混凝土框—剪體系中將聚苯板內置于建筑模板內,混凝土與聚苯板一次澆筑成型為復合墻體。其優(yōu)勢是,由于外墻主體與保溫層一次完成,工效提高,工期大大縮短。但在澆筑混凝土時要注意均勻和連續(xù)澆筑,否則由于混凝土側壓力的影響會造成聚苯板在拆模后出現(xiàn)變形和錯槎,影響后序施工。內置的聚苯板采用了鋼絲網(wǎng)架,因此造價較高,且鋼材是熱的良導體,直接傳熱,會降低墻體的保溫效果。

3.4 保溫砂漿外墻保溫

該外保溫技術體系是由界面層、節(jié)能保溫砂漿層、抗裂防水砂漿、耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布(或熱鍍鋅鋼絲網(wǎng))、粘飾面層組成的保溫系統(tǒng)。節(jié)能保溫砂漿一般是以玻化中空微珠、聚苯顆粒或無機空心微珠等為保溫骨料,與保溫膠粉料分別按配比包裝組成。該技術施工簡便,可以減少勞動強度,提高工作效率;不受結構質量差異的影響,對有缺陷的墻體施工時墻面不需修補找平,直接用保溫料漿找補即可,避免了別的保溫施工技術因找平抹灰過厚而脫落的現(xiàn)象。同時解決了外墻保溫工程中因使用條件惡劣造成界面層易脫粘空鼓、面層易開裂等問題。

4 結語

近年來,我國外墻保溫技術得到了快速發(fā)展,節(jié)能保溫材料的研發(fā)革新也日新月異。外墻保溫技術必須以發(fā)展新型節(jié)能材料為前提,必須有足夠的保溫絕熱材料做基礎,節(jié)能材料的發(fā)展又必須與外墻保溫技術相結合,才能真正發(fā)揮其作用。正是由于節(jié)能保溫材料與外墻保溫技術的相互推動,外墻保溫的優(yōu)越性才日益受到人們重視,同時也大大推進了我國建筑節(jié)能事業(yè)的迅猛發(fā)展。當然,外墻保溫技術及相關節(jié)能材料的應用只是建筑節(jié)能中的一個方面,想成功搭建節(jié)能技術的集成平臺,必須綜合多項建筑節(jié)能技術和產品,并涉及施工、采暖、通風、空調、照明、電器、建材、熱工、能源、環(huán)境、檢測、計算機等多專業(yè)的應用。

[1] 李樹梅.建筑外墻保溫技術與節(jié)能材料[J].山西建筑,2008,34(1):249-250.