房屋建筑外墻保溫設計探討

文／湯少波 深圳市建筑設計研究總院有限公司 廣東深圳 518000

引言：

隨著房屋建筑工程技術的不斷發展和進步，外墻保溫技術也得到了較大的發展，日新月異的技術進步在眾多的建筑工程項目中也得到了廣泛的應用，而外墻保溫的設計質量也直接影響到建筑的保溫性、舒適性和使用壽命。因此，通過研究整理外墻保溫設計時需要注意的事項，可以確保建筑的外墻保溫設計質量，為人們提供良好和舒適的生活環境。

1、房屋建筑外墻保溫設計的作用

1.1 保護建筑工程主體結構

房屋建筑保溫層一般置于建筑物圍護結構外側，外墻保溫材料對建筑的主體結構起到了一定的保護作用。由于室外氣溫變化會導致墻體內部產生較大的溫度變化，結構在溫度升高時體積膨脹，溫度下降時體積收縮，持續作用下會對整個建筑的結構穩固性帶來影響。對房屋建筑外墻保溫設計后，使溫度變化發生在外保溫層，減少了因溫度變化而導致墻體與主體結構產生變形的應力，避免了建筑的內部結構產生較大的損耗，有效提高了主體結構的耐久性，從而延長建筑物的使用壽命[1]。

1.2 消除建筑熱橋效應

熱橋是指處在外墻和屋面等圍護結構中的鋼筋混凝土或金屬梁、柱、肋等部位。因這些部位傳熱能力強，熱流比較密集，內表面溫度較低，故稱為熱橋。所謂熱橋效應，即熱傳導的物理效應，由于樓層和墻角處有混凝土圈梁和構造柱，而混凝土材料的導熱性是普通磚塊導熱性的2-4倍，同時由于室內通風不暢，秋末冬初室內外溫差較大，冷熱空氣頻繁接觸，墻體導熱不均勻，產生熱橋效應，造成房屋內墻結露、發霉甚至滴水，影響到建筑整體穩固性和使用。采用外墻保溫有利于消除或減弱內外墻交接處、外墻圈梁、構造柱、框架梁及頂層女兒墻與屋面板交界處周邊所產生熱橋的影響，從而有效消除熱橋效應，改善室內環境。

2、房屋建筑外墻保溫設計原則

在房屋建筑外墻保溫設計過程中，需要遵循以下設計原則：

（1）耐久性原則，建筑外墻保溫層位于室外，會持續受到外界氣候條件、光照條件影響，為降低結構脫落風險，需在設計時考慮材料耐久性、固定點布置、保溫層次銜接等工作，以延長外墻保溫結構的使用壽命。

（2）綠色化原則，生態文明建設理念下，建筑行業作為耗材量巨大的行業，需順應時代發展要求做好綠色材料、綠色技術應用等工作。對此，在建筑外墻保溫設計時，也需應用綠色保溫材料、施工技術，以滿足工程綠色化發展的要求[2]。

（3）經濟性原則，房屋建筑工程施工規模的增長，增加了工程整體造價，建筑外墻保溫層作為重要支出項目，在材料采購、施工技術選擇等方面，需在保證安全性、質量性、綠色化等基礎要求上，將成本控制在合理范圍，提高工程的綜合效益。

3、房屋建筑外墻保溫設計要點

3.1 科學選擇外墻保溫形式

3.1.1 外墻內保溫

此類保溫形式作為應用非常廣泛的方法，其保溫原理在于，在外墻內側使用保溫材料進行覆蓋，以此達到相應的保溫作用。通常情況下，主要以保溫砂漿作為主要保溫材料，在施工時的應用工序為“清理基層→平整度校核與調試→拌和保溫砂漿→均勻攤鋪保溫砂漿→保溫層養護→保溫層質量檢查”。此類保溫形式在使用中具有取材過程便捷、施工過程簡單、施工效率較高等優勢，并且該保溫形式對于外墻基礎要求相對較低，在許多房屋建筑工程項目中得到了較多的應用。但是此保溫形式在應用中也存在以下不足：容易出現室內外溫差較大的情況，尤其是北方地區，冬季供暖可使室內外溫差超過50℃，此情況下容易引起外墻擴張的問題，因此多應用于南方室內外溫差相對較小的地區[3]。

3.1.2 外墻外保溫

此類保溫形式是一種最常用的保溫方法，其保溫原理在于，在外墻外側使用保溫材料進行覆蓋，以此起到相應的保溫作用。通常情況下，主要以保溫砂漿、保溫板材等作為主要發保溫材料。以保溫板材為例，在施工時的應用工序為“清理基層→平整度校核與調試→保溫材料安裝與固定→保溫板與墻體縫隙填充→保溫層質量檢查”。從目前的使用情況來看，此類保溫形式具有以下應用特征：

（1）外墻外保溫的應用范圍比較廣泛，在北方地區主要用于墻體保溫，在南方地區則主要用于墻體隔熱，在應用時對于墻面要求較少。

（2）在應用中可以保證房屋主體結構不被損壞，避免因溫差帶來的主體結構裂縫問題，提高了主體結構的整體性。

（3）在應用中選擇將保溫材料固定在外墻表面，在確保結構保溫效果的同時，可以對房屋溫差進行控制，減少其他材料的損耗量。

與此同時，外墻外保溫形式在應用中也存在以下不足：由于外保溫結構位于最外層，會受到外部環境的持續侵蝕，長期作用下易存在空鼓、脫落等風險，尤其近年來多起外墻火災事故，保溫材料的耐火性也是前期設計中需要重點關注的內容。

3.1.3 內外混合保溫

內外混合保溫是指在外保溫操作方便的部位采用外保溫，外保溫操作不便的部位采用內保溫（這里內外混合保溫技術所指的內、外保溫是互補的關系，而不是內外層疊加關系）。

內外混合保溫從施工操作上看，能夠有效提高施工速度，對外墻內保溫不能保護到的熱橋部分進行了有效的保護，使建筑物處于保溫中。然而，外保溫做法使墻體主要受室溫影響，產生的溫差變形較小；內保溫做法使墻體主要受室外溫度影響，因而產生的溫差變形也就較大。采用內外保溫結合的混合保溫方式，容易使外墻的不同部位產生不同速度和尺寸的變形，使結構處于更加不穩定狀態，經年溫差必將引起結構變形、產生裂縫，從而縮短建筑物的壽命。因此，內外混合保溫做法有其局限性，已較少被采用[4]。

3.1.4 墻體自保溫技術

外墻自保溫是指墻體自身的材料具有節能阻熱的功能，通過選擇合適的保溫材料和墻體厚度的調整即可達到節能保溫的目的，常見的自保溫材料有：蒸汽加壓混凝土、頁巖燒結空心砌塊、陶粒自保溫砌塊、泡沫混凝土砌塊、輕型鋼絲網架聚苯板等。外墻自保溫體系的優點是將圍護結構和保溫隔熱功能結合，無需附加其他保溫隔熱材料，能滿足建筑的節能標準，同時外墻自保溫體系的構造簡單、技術成熟、省工省料，與外墻其他保溫系統相比，無論從價格還是技術復雜程度上都有明顯的優勢，建筑全壽命周期內的維護成本費用更低。雖然外墻自保溫體系具有許多優勢，但就像其他的新興技術一樣，在其廣泛應用之前都會存在一些細節問題，諸如自保溫體系的設計標準、施工規程以及新型的自保溫材料的開發和性能改進等。

3.2 合理選擇外墻保溫相關材料

3.2.1 玻璃纖維網格布

在外墻保溫施工中，玻璃纖維網格布的主要作用是提高保溫層的綜合強度和抗裂性能，屬于非常重要的施工材料。對此在保溫設計中，需做好此類材料的選擇工作，確保所選材料應用性能的可靠性。在具體的應用設計中，需要注意以下內容：

（1）玻璃纖維網格布在使用前需要對其進行抗堿處理，以避免材料遇到堿性砂漿時出現腐蝕現象。這也要求前期所選材料需具備較強的抗堿性，在抗堿處理時可以快速形成鈍化膜，減少后續堿性砂漿腐蝕問題。

（2）目前市面上所流通的玻璃纖維網格布主要有標準型與增強型2種，標準型屬于基礎性材料，用于建筑高度相對較低、地區地質穩定性高的區域，增強型則會對建筑整體強度進行提升，一般用于建筑高度較大的工程項目，具體選擇哪一類玻璃纖維網格布，還需要考慮建筑施工規范、工程造價預算等內容，以提高選擇結果的合理性與可靠性。

3.2.2 外墻保溫材料

從目前市場流通情況來看，可供選擇的外墻保溫材料種類較多，因此在設計時需做好基礎資料、建筑規范等內容的客觀考量，以確保所選材料的適用性，滿足相應的使用需求。在具體的選擇中需對該房屋建筑工程的防火要求進行整理，基于此來篩選保溫材料。通常情況下經常使用到的保溫材料可以分為A級和B1級，目前房屋建筑工程中常用的A級保溫材料有無機保溫材料、巖棉、玻璃棉、泡沫玻璃、泡沫陶瓷、發泡水泥等，此類材料耐燃性強，多應用在建筑高度較大、人員密集的公建等工程項目中。而B1級保溫材料常見的有經處理后的模塑聚苯板（EPS）、擠塑聚苯板（XPS）、聚氨酯（PU）、聚乙烯（PE）、酚醛泡沫板等，此類材料具有一定的耐燃性，在應用時需采取相應的阻燃措施（例如在上、下層之間，外墻與屋面交接處等設置一定寬度的A級耐火材料的分隔帶進行隔離）。在具體的應用中需結合現場的實際情況進行選擇，以提高外墻保溫性能的穩定性、保溫性、耐火性。

3.2.3 外墻裝飾材料

在外墻保溫層的設計中，也需要做好外墻裝飾材料的選擇工作，以此來提高整個建筑美觀度。在裝飾材料的選擇中需要注意以下內容：

（1）裝飾材料作為整個外墻結構的最外層，會附著在保溫層外側，屬于和外界接觸的最外層，在對材料進行選擇時，需要考慮材料耐久性，同時需要根據建筑高度、當地氣候條件選擇最為恰當的固定方式，以此確保材料施工后的穩固性。

（2）裝飾材料在應用中，也起到了相應的美化作用。因此在設計階段對裝飾材料進行選擇時，需要在滿足抗裂性、耐候性、防水性等內容的基礎上，選擇契合整體建筑風格的裝飾材料，提升整個建筑結構施工結果的整體性。

（3）做好附屬材料的選擇工作，包括抗裂砂漿、鋼絲網片、纖維網等，參考當地的實際作業條件，篩選相應技術參數的材料，以提高應用結果的可靠性，滿足相關工作開展的要求。

3.3 做好外墻各節點保溫設計

3.3.1 女兒墻

女兒墻主要是指房屋建筑工程房屋頂層周圍的矮墻，此類結構在應用中的主要作用是對整個結構進行保護，同時也可以對防水層進行保護，避免防水層漏水問題。基于以往的設計經驗可以得知，女兒墻和頂層頂板之間的距離較近，屬于房屋建筑工程熱橋效應的核心區域，如果在設計階段未考慮該位置的處理方法，那么在投入使用后很容易成為結露、發霉、結霜的主要位置，長此以往也將直接影響到結構的使用壽命?；诖?，在設計中會采用女兒墻兩側保溫的方式，女兒墻外保溫層與外墻體保溫層連接在一起，而內側保溫層也會和屋頂保溫層有效閉合在一起，形成一個穩定的封閉保溫系統。

3.3.2 無空腔構造

無空腔構造主要是指房屋建筑工程外墻保溫時，需要維持墻體基礎面和保溫材料的緊密貼合，避免墻體和保溫層出現空腔，借此來對整個結構進行保護，維持整個建筑工程結構的穩固性。基于以往的設計經驗可以得知，空腔構造的出現會讓建筑墻體與外部環境留存接觸空間，在室內外溫差較大的情況下，空腔位置便會成為結露、發霉、結霜的位置，而且隨著建筑工程使用年限的增長，此位置也會成為建筑病害的始發地，威脅建筑工程的安全?；诖?，在設計時，要考慮建筑外墻各種構造層次的相互關系、施工順序和連接方法，合理選材，同時考慮施工現場的實際施工難度，精心組織施工，保證施工質量，避免空腔構造的產生。

3.3.3 建筑外墻傳熱異常部位

不同區域的氣候條件存在一定差異，相應的房建工程外墻施工時也存在建筑外墻傳導熱異常部位，主要集中在墻板拐角、倒角、陽臺等位置，此類位置的傳導熱穩定性較差，為避免墻體這些部位保溫性能影響到整個結構的保溫完整性。在具體的設計活動中，可以適當選擇增加高阻燃、低傳熱的保溫材料，其厚度根據施工工藝控制在合理范圍，尤其是墻板拐角位置，需要在設計階段明確標明特殊保溫材料的類型、厚度、長度等，提高施工人員對這些節點施工的重視度。需要注意的是，墻板銜接位置也是冷橋集聚的區域，為了確保該結構的穩定性，也需要借助荷載計算公式對于銜接位置應力分布進行計算，適當補充加固結構和保溫層，維持這些位置保溫性能的穩定。

3.3.4 建筑傳熱異常部位

房建工程施工時會將鋼筋混凝土作為主要施工材料，雖然在前期施工時經過了充分攪拌和振搗，但是依舊存在不均勻的情況，即使不會對整個房屋建筑工程穩固性帶來影響，但是這些結構也會成為室內熱量的逸散位置。并且此類位置的傳導熱穩定性較差，在室內外溫差較大的情況下，也會成為結露的主要位置，長期維持此狀態也將增加裂縫病害發生概率，縮減建筑工程的使用壽命。在具體的設計活動中，可以選擇局部保溫的方法來進行處理，即局部適當增加保溫材料厚度（厚度一般控制在10-100mm），具體厚度可以根據現場實際情況進行確定，同時也會在設計階段對這些內容進行標記，并對作業流程進行提前梳理，便于后續施工活動的有序推進。需要注意的是，由于鋼筋混凝土較多位置屬于建筑傳熱異常部位，因此在前期設計中需要做好標記和整理工作，以提高設計方案的完整性，滿足各項活動的開展要求。

3.3.5 承載結構

除上述提到的節點設計外，在房建工程外墻保溫設計中，也需要注重承載結構保溫設計。承載結構作為房屋建筑工程主要分擔荷載的部位，其運行也直接影響到整個房屋建筑工程的穩定。在對承載結構進行保溫設計時，需要考慮以下內容：

（1）保溫材料需要具有足夠的耐久性，承載結構作為高強度鋼筋聚集的位置，在使用年限逐漸增長的情況下，該位置也容易成為熱量逸散的位置，造成熱源的浪費。對此，在保溫材料選擇時需優選耐久性強的保溫材料參與施工，最大限度保護承載結構的穩定性。

（2）在保溫材料的選擇中，所選材料也需要具備一定的承載強度，使其在應對結構均勻沉降、應力變形時可隨著結構主體做出相應的應變，確保整體保溫體系的完整性。

4、房屋建筑外墻保溫設計時的注意事項

4.1 做好設計基礎資料收集整理

做好基礎資料收集整理，可以為保溫設計活動的開展提供可靠支持，提高設計結果的合理性與可靠性。從具體的實踐情況來看，應注意以下內容：

（1）明確所需要采集的基礎資料類型，如氣象資料、地質資料、地方建筑規范、周圍建筑風格、當地常規做法等，依托于信息技術對這些基礎信息進行整理，根據得到的信息整理結果，確定建筑外墻保溫設計方向、設計要求，有序展開建筑設計工作。

（2）在基礎資料的整理過程中，需要做好有價值資料的提取工作，在眾多的資料中篩選出有價值的數據進行分析，建立單獨數據庫。同時所有整合后的信息也會進行統一的格式轉換，形成數字化信息，錄入到計算機軟件中進行存儲，為設計模型的搭建提供參考。

4.2 做好設計方案論證工作

做好設計方案論證工作，逐步優化設計方案，提高設計方案的可行性與科學性。從具體的實踐情況來看，應注意以下內容：

（1）在完成設計方案的擬定后，對相關數據進行數字化處理，錄入到計算機軟件中搭建計算模型，利用建筑模型進行驗證，根據得到的反饋結果修正方案中的相關參數，提高保溫設計方案的合理性。

（2）在可能的情況下，將設計方案內容錄入到虛擬現實軟件中進行模擬運行，了解保溫層在施工階段、運維階段可能面臨的問題，以便在前期設計時對這些隱患內容進行處理。在多次論證后可以得到可靠的設計方案，為后續設計、施工活動的展開奠定良好基礎。

4.3 注重特殊部位的設計處理

注重特殊部位設計處理，能夠提高房屋建筑工程保溫層的整體性，提高工程整體的保溫效果。從具體的實踐情況來看，應注意以下內容：

（1）在設計階段，明確此次設計中需要重點關注的特殊部位，如女兒墻、承載結構、冷熱橋等，在計算模型當中對這些結構進行標記，便于施工時追蹤活動的有序進行。

（2）整理以往的工程設計經驗，結合當地的實際情況，確定這些特殊部位設計時需要注意的內容，包括保溫層材料、保溫層厚度、與主體結構銜接方式等，提供詳細的設計文件，提高設計內容的指導價值。

（3）在保溫設計中，也需要考慮常見病害帶來的威脅，合理選用保溫材料、調整保溫材料覆蓋厚度等方式來降低此類問題的發生概率，滿足房屋建筑工程的建設要求。

結語：

綜上所述，在房屋建筑工程建設項目中，外墻保溫工程是建筑工程中很重要的組成部分，為保證保溫結構效能的充分發揮，需要在設計階段對外墻保溫工程設計所需注意的內容進行認真梳理，反復比較，不斷總結，以此提高設計方案的可行性、合理性與科學性，不斷創造出更高的經濟效益與社會效益。