外墻保溫與建筑節能

陜西金泰氯堿化工有限公司技術中心 康 永

山西省監理建筑有限公司 柴海濤

我國是能耗大國，建筑能耗又占全國總能耗的很大一部分，單位建筑能耗比同氣候條件下發達國家高出二十余倍，建筑能源在高消耗的過程中很容易對環境產生諸多不良影響。建設資源節約型社會，是我國重大戰略決策，建筑節能在我國經濟發展中占有重要地位，直接關系到社會經濟的可持續發展[1]。

提高建筑的保溫隔熱性能是降低建筑能耗的關鍵，建筑墻體保溫材料是實現建筑節能的最基本的條件。在國外發達國家已經廣泛使用的背景下，全國范圍內新型建筑墻體保溫材料的用量日益增多，推廣使用的政策力度加大。建材工業規劃中對新型墻體材料的發展和結構調整重點作了明確規定：“發展新型墻體材料，促進經濟與資源、環境協調發展”[2]。

1 建筑節能與建筑能耗

建筑節能，是指在不降低建筑物使用功能的前提下，提高建筑中的能源利用效率，降低建筑能耗。建筑節能包括三個方面：一是建筑本體的節能，包括建筑規劃與設計、圍護結構的設計節能等;二是建筑系統的節能，包括采暖與制冷系統等設備的節能;三是能源管理，規范管理的方式以達到合理用能[3]。

建筑能耗，是指建筑物在整個生產和使用過程中的能耗，建筑使用能耗主要包括采暖空調、熱水供應、電器照明等方面的能耗，各部分能耗所占比例如表1所示。由表1可以看出，采暖空調在建筑能耗中所占比例很大，約為2/3。

表1 建筑能耗各部分所占比例

現在我國每年新建房屋20億m2中，99%以上是高能耗建筑;而既有的約430億m2建筑中，只有4%采取了能源效率措施，單位建筑面積采暖能耗為發達國家新建建筑的3倍以上。根據測算，如果不采取有力措施，到2020年中國建筑能耗將是現在的3倍。

2 外墻保溫與建筑節能

隨著建筑節能的深入和要求的提高，單一的節能墻體逐漸地不能滿足節能標準的要求，單一材料導熱系數太大，一般為高效保溫材料的20倍，不能滿足保溫隔熱的要求，于是產生了承重材料與高效保溫材料組成的復合墻體。復合墻體就是由基層墻體再輔以輕質高效保溫材料構成，其中基層墻體可以是傳統的空心磚墻或混凝土墻等，也可以是各種新型的輕質多孔材料砌筑的輕型墻體。復合墻體既不會使墻體過厚，又能承重，保溫效果好，因此發達國家新建建筑已基本上采用了此種方式。外部復合墻體即所稱的外墻，按照其保溫材料位置的不同，可以分為外墻內保溫、外墻外保溫和夾芯保溫，其中外墻內保溫和外墻外保溫是大量采用的技術，在建筑節能開展的不同歷史階段，二者先后發揮了重要作用。外墻外保溫是將保溫隔熱體系置于外墻外側，以賦予建筑物良好保溫隔熱性能的建筑節能措施。除了保溫隔熱功能以外，由于將絕熱體系置于外墻外側，從而使主體結構所受溫差作用大幅度下降，溫度變形減小，從有利于結構穩定性方面來說，外墻外保溫具有明顯的優勢。因而外墻外保溫技術到目前為止，依然是最主要的外墻保溫技術。外墻外保溫有如下構造及技術優點:

2.1 適用范圍廣，技術含量高

外保溫不僅適用寒冷地區的民用建筑及工業采暖建筑，也適用于溫暖地區的制冷空調建筑，既可用于新建工程，更適合舊建筑物的節能改造工程。外保溫材料要求科技含量高，材料配套齊全，施工工藝先進合理。推行建筑外保溫技術將刺激我國高新技術產業節能材料的發展。

2.2 保護主體結構，延長建筑物壽命

采用外墻外保溫方案，由于建筑物圍護結構外側，緩沖了因溫度變化導致結構變形產生的應力，避免了雨、雪、凍、融、干、濕循環造成的結構破壞，減少了空氣中的CO2及水對混凝土的碳化以及導致鋼筋結構的銹蝕，減少了空氣中有害氣體和紫外線對維護結構的侵蝕。事實證明，只要墻體和屋面保溫隔熱材料選材適當，厚度合理，外保溫既可以減少維護結構的溫度應力，并具有防火阻燃性能，能對主體結構起保護作用，從而有效地提高了主體結構的耐久性，比內保溫更科學合理。

2.3 基本消除了“熱橋”的現象，較好地發揮了材料的節能保溫功能

“熱橋”是指在內外墻交界處、構造柱、框梁柱、門窗門洞等部位形成的散熱主要渠道。據有關資料統計，建筑物沿外墻“熱橋”增加熱損失約占25%，可見“熱橋”所增加的熱負荷是相當大的。而“熱橋”對內保溫和夾心保溫而言，幾乎難以避免，采用外保溫在避免“熱橋”方面比內保溫更有利，外保溫既可防止“熱橋”部位產生結露，又可消除“熱橋”造成的附加熱損失。計算表明，在厚度為370mm磚墻內保溫條件下，周邊“熱橋”使墻體平均傳熱系數增加10%左右;在厚度為240mm磚墻內保溫條件下，周邊“熱橋”使平均傳熱系數比主體部位傳熱系數約增加51%~59%，而在厚度為240mm磚墻外保溫條件下，這種影響近2%~5%，可見外保溫做法更有效地減少了室內的熱負荷。

2.4 墻體潮濕情況得到改善，有利于室溫穩定

采用外保溫時，由于蒸汽滲透性高的主體結構材料處于保溫層內側，用穩態傳濕理論進行冷凝分析，只要保溫材料選擇適當，在墻體內部不會發生冷凝現象，故無需設置隔汽層。墻體由傳熱體變成蓄熱體，結構層的整個墻身溫度提高了，不僅降低了它的含濕量，還不用再設空氣層，同時墻體能吸收和釋放能量，有利于氣溫的穩定，可得到室內舒適的熱環境。由于采用外保溫措施后，結構層的整個墻身溫度提高了，因而進一步改善了墻體的保溫性能。另外，采用外保溫不但改善了外來水分造成墻體的潮濕，還改善了墻體的氣密性，大大提高了墻體防雨水浸濕的功能。

2.5 改善室內熱環境質量

由于內側的實體墻熱容量大，當室內受到不穩定的熱作用，如間歇采暖和間歇空調時，室內空氣溫度上升或下降時，墻體結構層能夠吸收或釋放熱量，故有利于室溫保持穩定，從而有利于改善室內熱環境。

2.6 相對于外墻內保溫，外墻外保溫具有明顯的經濟綜合優勢

首先外墻外保溫減少了保溫材料的使用厚度;在進入裝修階段，內外墻可同時進行，工期短，施工速度快，節約人工費，避免室內裝修對保溫層的破壞;保溫效果好，可減少暖氣散熱器面積，減少鍋爐房建筑面積，減少總投資預算;延長建筑物的使用壽命，減少長期維修費用，同時可享受墻改節能的優惠政策。

3 墻體保溫材料的類型和特點

3.1 墻體保溫材料的類型

建筑保溫墻體材料的類型很多，按材質，可分為無機保溫材料、有機保溫材料和金屬保溫材料三大類。按形態，又可以分為纖維狀、多孔(微孔、氣泡)狀、層狀等數種。還可以分為保溫砂漿、保溫板材等。

3.2 墻體保溫材料的特點

建筑墻體保溫材料應具備如下特點：隔熱保溫或保冷，阻止熱交換、熱傳遞的進行，防火阻燃，減輕建筑物的自重。因此保溫材料的選用應符合以下基本要求：

1）具有較低的導熱系數。優質的保溫絕熱材料，要求其導熱系數一般不大于0.14W/(m·K)，即要求具有較高的孔隙率和較小的表觀密度，質量輕，厚度薄。一般體積密度不大于600kg/m3，厚度在不考慮承重的情況下盡量薄，不同保溫材料在同一保溫效果下的使用厚度是不同的，有時往往相差很大。

2)具有一定的承重能力。保溫絕熱材料的強度必須保證建筑和工程設備上的最低強度要求，其抗壓強度應大于0.4MPa。

3)具有較低的吸濕性。大多數保溫材料吸收水分后，其保溫性能會顯著降低，甚至會引起材料自身的變質，因此保溫材料要使其處于干燥狀態。

4)具有良好的穩定性和足夠的防火阻燃、防腐能力。

5)必須造價低廉，成形和使用方便。

4 墻體保溫材料前景展望

隨著建筑節能、生態與環境保護、健康住宅等概念的出現，墻體保溫材料正向著高質量、良好的熱工性能、有利于人類居住健康的方向發展。

目前，在3E材料的熱潮下，各國在墻體保溫材料研制開發方面，開始以輕質多功能復合漿體保溫材料為主。此類漿體保溫材料的各項性能較傳統漿體保溫材料明顯提高，如具有較低的導熱系數和良好的使用安全性及耐久性等。同時，這類復合漿體保溫材料又具有優異的功能性，如無氟里昂阻燃型聚氨酯泡沫復合漿體保溫材料、超輕質全憎水硅酸鈣漿體保溫材料等，可以滿足不同使用條件的要求。

我國自1992年國務院下發《關于加強墻體材料革新和推廣節能建筑的意見》以來，各地大力開展新型墻體材料的研究與推廣工作，新型墻體材料在所有墻體材料中的比重由1992年的5%提高到目前的40%左右。建設部在2005年的建筑節能座談會上提出：2010年，既有建筑節能改造逐步開展，大城市完成改造面積25%，中等城市達到15%，小城市達到10%；到2020年，北方和沿海經濟發達地區和特大城市實現建筑節能65%的目標，絕大部分既有建筑完成節能改造[6]。

5 總結

無論是經濟發達國家還是發展中國家，在各國的總能耗中，建筑能耗都占有相當大的比重。據統計，全世界有30%的能源消耗在建筑上。建筑能耗包括建材生產、建筑施工、建筑日常運轉及建筑拆除等項目的能耗，其中比重最大（約占80%左右）的是建筑日常運轉能耗（主要為采暖、空調、照明、電器、熱水等能源）。隨著各國工業化和人民生活水平的提高，民用建筑的發展，尤其是居住建筑的發展，建筑能耗的比重將越來越大。因此，做好建筑節能這一富有深遠意義的課題將在二十一世紀引起世界廣泛關注。

[1].王宏.玻化微珠保溫砂漿系統的耐久性研究[D].太原：太原理工大學,2010.

[2].楊公俠.建筑、人體、效能.天津:天津科學技術出版社,2000.

[3].賈衡.人與建筑環境 [M].北京:北京工業大學出版社,2001.

[4].王顯斌.杭州市節能住宅經濟性綜合評價研究[D].杭州：浙江大學,2006.

[5].陳春滋，朱未禺.保溫絕熱材料與應用技術（第一版)[M].北京:中國建材出版社，2005.

[6].楊曉晶.玻化微珠保溫砂漿基本性能試驗研究及技術與經濟分析[D].太原：太原理工大學,2009.