淺談幾種常見的外墻外保溫系統優化選擇

艾相仁

摘要：自上個世紀中葉以來，歐美各國致力于建筑節能的研究與實踐，各種保溫材料層出不窮。建筑外墻直接與室外大氣接觸，其熱量損失最大，對于如何阻斷熱流在外墻的流通是建筑保溫與節能的重中之重。近年來，各種外墻外保溫系統不斷涌現，其保溫效果各有不同。本文就常見的幾種外墻外保溫系統進行簡單介紹和評估，以便針對不同地區和氣候選擇更有效的保溫系統。

關鍵詞：節能;外墻;外保溫;保溫材料

1.國內外外墻保溫系統發展現狀

20世紀70年代世界爆發了能源危機，在全球的總能耗中，建筑能耗占30%之多，而在建筑能耗中通過外墻損失的能耗高達27%，可見建筑外墻保溫是建筑節能的重要環節。根據保溫層所處的位置可將外墻保溫分為外墻外保溫、外墻內保溫以及夾心保溫，其中外墻外保溫的優勢最為顯著。外墻外保溫能保護外墻主要結構免受溫度應力沖擊，還能減少熱橋效應損失的熱量，對墻體的防潮以及舊房保溫改造都有很好的效果。自能源危機以來世界各國加強了建筑保溫的研究以及保溫材料的研發。經過幾十年的研究和實踐，總結出很多種外墻保溫系統。下面就國內外外墻保溫系統的發展現狀做如下闡述。

1.1國外外墻保溫系統發展現狀

外墻保溫系統的發展最初源于二戰之后，主要在歐洲國家。二戰中很多城市遭到重創，建筑毀壞嚴重，人們鑒于聚氨酯具有很好的熔融性和自粘性，便用來填黏建筑的裂縫。后來發現這種材料不僅能穩固結構，還能保溫、防水防潮，經過抹刀抹平后又能美化建筑。如此便發展成聚氨酯外墻外保溫系統。70年代爆發的能源危機是建筑保溫發展的一大契機，人們開始意識到建筑外墻保溫的重要性。

德國最先發現聚氨酯保溫材料，其后英美等國取得聚氨酯泡沫制造技術并很快進入工業化生產。聚氨酯泡沫導熱系數小于0.025，保溫性能好且質量輕，便于運輸和施工。20世紀70年代，美國為達到50%～70%的節能率，對建筑的外墻及屋頂大量使用聚氨酯外保溫處理，主要采用噴涂和外貼的工藝，降低能耗，施工效率也得到了提高。

目前，歐美國家對保溫材料的運用主要三種類型，即阻燃型的聚苯板、不燃型的巖棉板及保溫砂漿。巖棉板作為無機保溫材料，其原材料來源較廣、生產成本低、保溫性能良好而被大多數國家青睞。如荷蘭、芬蘭等西歐國家80%的巖棉制品用于建筑保溫。保溫砂漿在發達國家中研發和應用較早，屬于傳統保溫系統。目前，國外對保溫砂漿的研究主要集中在保溫骨料和添加劑上，特別是對原材料及添加劑的配合比上有較深入的研究。阻燃型的聚苯板主要集中在XPS和EPS泡沫的研究和應用。目前歐美國家對聚苯保溫材料的運用主要有聚苯板抹灰外墻保溫系統、膠粉EPS顆粒漿料外保溫系統。聚氨酯作為目前導熱系數最小的有機保溫材料也倍受關注。硬泡聚氨酯復合材料在歐美各國廣泛用于外墻保溫改造與新建建筑的外墻保溫系統中。

1.2國內外墻保溫系統發展現狀

我國是能源消耗大國，外墻和屋面保溫隔熱工程在我國建筑節能的重要性不言而喻。自20世紀80年代以來，我國在各大城鄉大力推廣建筑保溫與節能技術。我國的外墻保溫系統主要有保溫砂漿外墻外保溫系統、巖棉板外墻外保溫系統、聚苯板外墻外保溫系統以及硬泡聚氨酯復合板外墻保溫系統。

我國對保溫材料研究較晚，技術落后。對保溫砂漿的運用最初用膨脹珍珠作為骨料，其吸水率較大，抗裂性和防潮性較差。后來經過研究和改良，將聚苯泡沫顆粒、粉煤灰作為骨料、聚苯乙烯纖維作為添加劑制成新型保溫砂漿。改良后的保溫砂漿保溫性能增強，其防水性、抗裂性和耐候性大大提高。20世紀50年代我國引入聚氨酯的上產，90年代開始大量使用聚氨酯保溫系統。其做法主要有三種，即漿體聚氨酯噴涂外墻，外做飾面;外貼硬泡聚氨酯板，外做飾面;聚氨酯復合板配套式保溫，其具體做法是聚氨酯硬泡做持力層，外加網格布，與混凝土復合而成。近年來我國加強對聚氨酯板的改良、聚氨酯保溫防水一體化研究、聚氨酯保溫裝飾一體化研究等，成效顯著。

2.常見的外墻保溫系統的選擇

2.1無機輕集料保溫砂漿外墻外保溫系統

保溫砂漿外墻外保溫系統的構造做法是：鋼筋混泥土或者燒結磚做基層墻體，外抹無機保溫砂漿，通過抹面膠漿和錨固構件將抗裂砂漿復合耐堿玻纖網格布附于其上，然后抹膩子粉，最后貼飾面磚或者涂料。保溫砂漿具有良好的絕熱、防火、抗裂性。能耐高溫，抗裂能力較好，但其防潮性較差，保溫性能一般。目前國內外對保溫砂漿的研究主要集中在骨料的選配以及各種原材料的配合比上。在工程應用中，現在主要采用玻化微珠、聚苯泡沫顆粒作為保溫砂漿的骨料，玻化微珠表面玻化封閉，光澤平滑，屬不可燃物，用其制成的保溫砂漿具有良好的防火絕熱性，而且吸水率小，保溫性能有所提升。聚苯顆粒質輕，導熱系數小，與砂漿混合形成封閉的空洞，與傳統的粉煤灰、膨脹珍珠輕骨料保溫砂漿相比，具有良好的保溫性、防潮性和耐高溫性。

2.2巖棉外墻外保溫系統

巖棉是以精選的玄武巖、輝綠巖為主要原料，外加一定數量的輔助料，經高溫熔融噴吹制成的人造纖維，具有不燃、無毒、質輕、導熱系數低、吸音性能好等特性，是保溫工程中較為理想的保溫材料。目前國內外主要采用巖棉板作為保溫層，該系統的主要做法是：在基層墻體的找平層上涂抹聚合物膠黏劑，貼上巖棉板保溫層，通過膠黏劑和錨固構件固定耐堿玻纖網格布，然后涂抹巖棉保溫系統抹面膠漿，再通過以上方法外加一層耐堿玻纖網格布，最后在外側貼飾面磚或者噴涂飾面涂料。該做法雖然較為繁瑣，但能保溫和防水性能良好，保溫層的使用壽命也有所提高。

2.3聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統

聚苯板全稱聚苯乙烯泡沫板，又名泡沫板或EPS板。是由含有揮發性液體發泡劑的可發性聚苯乙烯珠粒，經加熱預發后在模具中加熱成型的具有微細閉孔結構的白色固體。常溫下該材料導熱系數小于0.042W/m·k，密度小，抗壓能力強，具有一定的抗腐防潮能力，是高效保溫材料。聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統的具體做法是：在基層墻體找平層上涂抹聚合物膠黏劑，用錨栓將聚苯板固定其上，再用保溫系統抹面膠漿外貼耐堿玻纖網布，最后做飾面磚或者涂料。該保溫系統不僅有高效的保溫性能，而且施工技術、產品質量標準以及檢測方法完善，在歐美國家以有幾十年的實踐經驗。

值得注意的是，聚苯板在做外墻內保溫時，在墻和樓板，梁柱等結構連接處易產生熱橋效應，在門、窗等細節部位處理不易。寒冷季節，室內外溫差大，結構導熱不均勻，使墻體產生結露、發霉甚至脫落。另外聚苯板容易吸水，會影響材料導熱性能。

2.4膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統

上述講到聚苯板保溫系統在“熱橋”處理上有敗筆，膠粉聚苯顆粒漿料保溫系統則能很好的解決這一問題。該保溫系統是將聚苯顆粒、保溫膠粉料以及抗裂砂漿等按一定的比例，攪拌機攪拌均勻，現場涂抹，可在墻角、梁板等構件連接處實現連續澆筑，如此可以很好的解決熱橋效應帶來的不利影響。其具體做法是：墻體基層做砂漿找平，待其干硬，在其上抹膠粉聚苯顆粒保溫漿料，然后抹抗裂砂漿及耐堿玻纖網布，最后做飾面層。在施工時應注意保溫漿料需機械攪拌，現拌現用，保溫層應平整均勻，抗裂砂漿層需干透后再做飾面層。膠粉聚苯顆粒保溫漿料導熱系數小于0.06w/（m·k），有較強的保溫性，墻體的抗裂性和防水性較為良好。

2.5聚氨酯外墻外保溫系統

聚氨酯導熱系數低，熱工性能好。當硬質聚氨酯密度為35～40kg/m³時，導熱系數僅為0.018～0.024w/（m.k），約相當于傳統保溫材料的10%，是目前所有保溫材料中導熱系數最小的，也是目前最理想的保溫材料之一。聚氨酯可澆注成型，能預制成各種形狀的保溫型材，可用于各保溫節點和構件交接處，提高墻體保溫性能。在墻和樓層、混凝土圈梁以及構造柱等連接處能實現連續噴涂，從而減小熱橋效應，減小熱量損失。由于聚氨酯板材具有優良的隔熱性能，在達到同樣保溫要求下，可使減少建筑物外圍護結構厚度，從而增加室內使用面積。

聚氨酯材料孔隙率結構穩定，閉孔率達90%以上，屬憎水性材料，防水防潮性能優良，而且抗凍融、吸聲性也好。施工方便，工程進度快，可現場發泡成型，也可噴涂澆注，能夠在任何復雜的墻面施工作業，能減輕勞動強度，改善作業環境。

目前對聚氨酯保溫材料的改良主要集中在阻燃性和力學特性上。可在聚氨酯中添加阻燃劑制成新型硬泡聚氨酯保溫板，它是一種難燃的自熄性材料，它的軟化點可達到250攝氏度以上，燃燒時會在其泡沫表面形成積碳，能有效地防止火焰蔓延。另外，以硬泡聚氨酯為夾心層，兩邊或者單邊附上金屬或者非金屬面層，形成硬泡聚氨酯復合板，這樣加大了材料的抗壓、拉強度能力，吸水率≤4%，燃燒等級可以達到B1級。由此可見，聚氨酯復合板外墻外保溫系統是目前最佳的保溫系統之一。

總結

建筑節能已經成為世界共同話題，外墻保溫是重中之重，正確選擇保溫系統是建筑節能最有效的途徑。目前，市場上出售的保溫材料種類繁多，各說各好，但就保溫性、安全性以及綜合成本都有待改善。我國建筑保溫技術起點低、差距大，外墻外保溫發展存在巨大的市場，加強保溫材料的改良和保溫系統的研發是我們前進的方向。我相信在不久的將來，我國的建筑保溫技術能攻關克難，走向世界前列。

參考文獻

[1]馮冰，熊影，張聲光.國內外外墻外保溫發展現狀[J].江西建材，2007（3）：3-4.

[2]張雪芹.外墻外保溫技術及聚氨酯硬泡在建筑節能中的應用研究[J].保溫材料與節能技術，2007（7）：12-17.

基金項目：本文系廣西科技大學鹿山學院2017年度科學基金項目：硬泡聚氨酯在建筑外圍護結構保溫系統中的運用探究（2017LSKY09）。