論外墻保溫技術在建筑節能中的應用研究

朱弘年

21世紀,建筑節能技術已經成為住宅發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能水平,還遠低于發達國家,我國建筑單位面積能耗仍是氣候相近的發達國家節能建筑的2倍～3倍,最主要的表現就是在建筑保溫狀況上的差距。隨著國家建筑節能標準的制定和完善,在一系列的節能政策、法規、標準的指導下,我國住宅建設的節能工作近年來不斷深入,一方面外墻節能保溫技術不斷完善提高;另一方面也引進和研發了許多新型外墻節能保溫材料,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能標準和要求相距甚遠,因而從節能降耗方面考慮,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,開發和應用高效的保溫絕熱材料是保證建筑節能的有效措施。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境相一致的機械強度、粘結性能、收縮率小及與環境相適應的耐久性。

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格布等方法。其優點為: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變化,受室外氣溫和太陽輻射的影響而發生脹縮,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象。3)在墻體內部一般不會發生冷凝現象,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都可使用。7)高節能效率,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格布(或熱鍍鋅鋼絲網)、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、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變形和錯槎,影響后序施工。內置的聚苯板采用了鋼絲網架,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、節能保溫砂漿層、抗裂防水砂漿、耐堿玻璃纖維網格布(或熱鍍鋅鋼絲網)、粘飾面層組成的保溫系統。節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展,節能保溫材料的研發革新也日新月異。外墻保溫技術必須以發展新型節能材料為前提,必須有足夠的保溫絕熱材料做基礎,節能材料的發展又必須與外墻保溫技術相結合,才能真正發揮其作用。正是由于節能保溫材料與外墻保溫技術的相互推動,外墻保溫的優越性才日益受到人們重視,同時也大大推進了我國建筑節能事業的迅猛發展。當然,外墻保溫技術及相關節能材料的應用只是建筑節能中的一個方面,想成功搭建節能技術的集成平臺,必須綜合多項建筑節能技術和產品,并涉及施工、采暖、通風、空調、照明、電器、建材、熱工、能源、環境、檢測、計算機等多專業的應用。

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