建筑外墻保溫技術與材料的節能應用研究

呂佳

【摘 要】建筑保溫節能墻體材料本身的低導熱性使得整個墻體的傳熱系數很低，能夠起到很好的保溫隔熱效果。本文就外墻保溫技術的節能材料類型與應用特點進行分析，以期進一步加強建筑外墻節能材料的開發和利用。

【關鍵詞】建筑節能；外墻保溫；材料應用

當前節約資源和能源成為經濟發展的指導原則之一，而建筑節能則是執行國家相關政策而必須要實現的內容之一。我國在建筑節能方面的研究工作不斷地開展，節能標準也在逐步提高，同時開發及引進了一些新型的節能材料與技術，而且已經得到大力地推廣。建筑的外圍護結構所需要的熱耗比其他結構處要大，而外圍護結構中的墻體熱能消耗又占了極大的比重，因此外墻的保溫技術以及節能材料的運用自然而然地成為了實現建筑節能的主要方式。

1、建筑外墻保溫材料的節能及應用技術

節能保溫墻體施工技術，主要分為建筑外墻內保溫和建筑外墻外保溫兩類。外墻內保溫施工是在外墻結構的內部加做保溫層。外保溫是將保溫材料包在主體結構的外側，保護主體結構，提高居住的舒適度。相對而言，外保溫是目前大力推廣的一種建筑保溫節能技術。

1.1外掛式外保溫

所使用保溫材料有巖（礦）棉、玻璃棉氈、聚苯乙烯泡沫板（簡稱聚苯板，EPS，XPS）、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。其中聚苯板因具有優良的物理性能和廉價的成本，已經在全世界范圍內的外墻保溫外掛技術中被廣泛應用。該外掛技術是采用粘結砂漿或者是專用的固定件將保溫材料貼、掛在外墻上，然后抹抗裂砂漿，壓入玻璃纖維網格布形成保護層，最后加做裝飾面。

1.2與墻體一次澆筑成型

該技術是在混凝土框架體系中將聚苯板內置于建筑模板內，在即將澆筑的墻體外側，澆筑混凝土，混凝土與聚苯板一次澆筑成型為復合墻體。該技術解決了外掛式外保溫的主要問題，并且外墻主體與保溫層一次成活，工效提高，更好地保證了施工人員安全。在冬季施工時，聚苯板起保溫的作用，可減少外圍圍護保溫措施。

1.3聚苯顆粒保溫料漿外墻保溫

將廢棄的聚苯乙烯塑料加工破碎成為0.5～4mm的顆粒，作為輕集料來配制保溫砂漿。該技術包含保溫層、抗裂防護層和抗滲保護面層。其中ZL膠粉聚苯顆粒保溫材料及技術是當前被廣泛認可的建筑外墻外保溫技術。該施工技術簡便，可以減少勞動強度，提高工作效率；不受結構質里差異的影響，對有缺陷的墻體施工時墻面不需修補找平，直接用保溫料漿找平即可，避免了別的保溫施工技術因找平抹灰過厚而脫落的現象。同時該技術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，從而實現了外墻外保溫技術的重大突破。

2、建筑外墻節能保溫材料的應用研究

2.1 EPS/XPS

EPS為模塑聚苯乙烯泡沫，簡稱模塑聚苯板或膨脹聚苯板。EPS板是以可發性聚苯乙烯顆粒為原料，經加熱預發泡，在模具中加熱成型而制成的具有微細閉孔結構的泡沫塑料板材。泡沫由約98%的空氣和2%的聚苯乙烯組成，蜂窩孔的直徑為0. 2～0.5 mm，壁厚為0. 001mm，分為普通型，和阻燃型兩種類型。與EPS板相同，XPS板的主要原料也是聚苯乙烯，由美國 Dow Chemic al公司于1941年發明，是以聚苯乙烯樹脂為原料，添加阻燃劑等材料經特殊工藝連續擠出發泡成型的硬質板材，其內部具有緊密的閉孔蜂窩結構。

EPS/XPS板具有表觀密度小、質量輕、導熱系數小、吸水率低、容易加工、價格低廉等優點，是日前應用最廣的建筑保溫材料。EPS/XPS板也存在使用溫度不能超過75℃，氧指數低、遇明火極易燃燒的不足，因此人們在對其進行阻燃處理方面做了大量研究工作。聚苯乙烯的阻燃方法包括本體阻燃、鹵素阻燃、磷系阻燃、無機阻燃、膨脹阻燃、黏土阻燃等，本體阻燃是指在聚苯乙烯分子鏈上引入具有阻燃效應的氮、磷、鹵族元素，達到阻燃的效果，其他幾種阻燃方法都屬于添加型阻燃。

2.2 PU/PF

聚氨酯（ PU）是聚氨基甲酸酯的簡稱，聚氨酯泡沫材料是以聚醚多元醇、聚酯多元醇和多異氰酸酯或改性異氰酸酯預聚物為原料，加入一定比例的發泡劑、催化劑、泡沫穩定劑等，在一定的溫度條件下，經混合均勻發泡所制得的泡沫材料。聚氨酯泡沫的隔熱、隔音性能是目前所有合成材料中最優異的，并具有極佳的耐磨性、耐油性、防水性，是目前國際上公認的性能較理想的保溫材料。其熱導率低，僅為0.018～0.023W/ （m · K），相當于EPS的1/ 2，是目前保溫材料中熱導率最低的材料，20世紀90年代開始在節能建筑上被逐步應用，種類有聚氨酯泡沫板、噴涂聚氨酯和澆筑聚氨酯。

酚醛泡沫（PF）是由酚醛樹脂、發泡劑、表而活性劑和固化劑、不燃填料組成的一種泡沫塑料，與EPS/ XPS和PU相比，PF氧指數一般為35～40%，屬難燃材料，具有優異的耐火性，燃燒性能為難燃B1級。酚醛泡沫增韌主要有以下3種方式：1）加入外增韌劑，如橡膠彈性體改性劑、熱塑性樹脂以及短切玻璃纖維；2）用部分帶有韌性的改性苯酚代替苯酚合成樹脂，即用含有與苯酚類似官能團的韌性物質部分代替苯酚與甲醛縮合，如間苯二酚、鄰甲酚、對甲酚、對苯二酚、烷基酚等；3）化學增韌甲階酚醛樹脂，即通過酚輕基和輕甲基的化學反應接枝柔性鏈，其中聚氨酯改性酚醛泡沫是增韌效果最好的化學增韌方法。

2.3巖棉

巖棉是一種性能良好的無機高效保溫材料，是最早應用于建筑外墻的無機保溫材料之一。巖棉屬纖維類保溫材料，吸水率人，制品容易吸水致使其導熱系數急劇增大，失去保溫隔熱性能，因此，降低巖棉的吸水率非常重要。在歐洲，巖棉作為保溫材料應用于外墻保溫也只占有保溫材料市場的20%左右，原因是外墻保溫用巖棉的質量要求高，價格昂貴。另外，巖棉作為外墻保溫材料，對其施工操作規程和質量保證措施的要求嚴格，在雨季和冬季施工受到限制。

2.4泡沫混凝土

泡沫混凝土是主要由鈣質材料（水泥、石灰）和硅質材料（石英砂、粉煤灰、礦渣粉、頁巖等）組成，并摻加適宜的加氣劑、外加劑等，經混合攪拌、澆筑成形和養護而成的一種多孔材料，是目前發展非常迅速的一種建筑外墻外保溫材料。泡沫混凝上是一種無機硅酸鹽材料，在強度、防火、耐久性等方而與有機材料相比具有巨大優勢，但在密度、絕熱性等方而則有所不足，因此需要尋求進一步降低其密度和導熱系數的方法，使之在外墻外保溫體系中得以應用。許多泡沫混凝土工作者都在研制開發超低密度的泡沫混凝土，即密度低于200kg/ m3，甚至更低，以期在密度降低的同時導熱系數，也隨之降低。

3、結束語

節能材料一般都屬于保溫絕熱類材料，也就是用于阻隔建筑圍護熱流傳遞的材料，也可以是各種此類材料的復合體。在常用的居民采暖空調中，適用絕熱材料可以節能大約50%到80%之間。正因為如此，絕熱材料在很多國家都被視作繼煤炭、天然氣、核能以及石油之后的第五能源。而外墻保溫技術主要就是依靠保溫絕熱材料，將之作為建筑的圍護，因此，保溫絕熱材料的開發是外墻保溫技術的必要要求，同時也是建筑節能得以實現的重要保證。

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