外墙保温与建筑节能

陕西金泰氯碱化工有限公司技术中心 康 永

山西省监理建筑有限公司 柴海涛

我国是能耗大国，建筑能耗又占全国总能耗的很大一部分，单位建筑能耗比同气候条件下发达国家高出二十余倍，建筑能源在高消耗的过程中很容易对环境产生诸多不良影响。建设资源节约型社会，是我国重大战略决策，建筑节能在我国经济发展中占有重要地位，直接关系到社会经济的可持续发展[1]。

提高建筑的保温隔热性能是降低建筑能耗的关键，建筑墙体保温材料是实现建筑节能的最基本的条件。在国外发达国家已经广泛使用的背景下，全国范围内新型建筑墙体保温材料的用量日益增多，推广使用的政策力度加大。建材工业规划中对新型墙体材料的发展和结构调整重点作了明确规定：“发展新型墙体材料，促进经济与资源、环境协调发展”[2]。

1 建筑节能与建筑能耗

建筑节能，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。建筑节能包括三个方面：一是建筑本体的节能，包括建筑规划与设计、围护结构的设计节能等;二是建筑系统的节能，包括采暖与制冷系统等设备的节能;三是能源管理，规范管理的方式以达到合理用能[3]。

建筑能耗，是指建筑物在整个生产和使用过程中的能耗，建筑使用能耗主要包括采暖空调、热水供应、电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，采暖空调在建筑能耗中所占比例很大，约为2/3。

表1 建筑能耗各部分所占比例

现在我国每年新建房屋20亿m2中，99%以上是高能耗建筑;而既有的约430亿m2建筑中，只有4%采取了能源效率措施，单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。根据测算，如果不采取有力措施，到2020年中国建筑能耗将是现在的3倍。

2 外墙保温与建筑节能

随着建筑节能的深入和要求的提高，单一的节能墙体逐渐地不能满足节能标准的要求，单一材料导热系数太大，一般为高效保温材料的20倍，不能满足保温隔热的要求，于是产生了承重材料与高效保温材料组成的复合墙体。复合墙体就是由基层墙体再辅以轻质高效保温材料构成，其中基层墙体可以是传统的空心砖墙或混凝土墙等，也可以是各种新型的轻质多孔材料砌筑的轻型墙体。复合墙体既不会使墙体过厚，又能承重，保温效果好，因此发达国家新建建筑已基本上采用了此种方式。外部复合墙体即所称的外墙，按照其保温材料位置的不同，可以分为外墙内保温、外墙外保温和夹芯保温，其中外墙内保温和外墙外保温是大量采用的技术，在建筑节能开展的不同历史阶段，二者先后发挥了重要作用。外墙外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧，以赋予建筑物良好保温隔热性能的建筑节能措施。除了保温隔热功能以外，由于将绝热体系置于外墙外侧，从而使主体结构所受温差作用大幅度下降，温度变形减小，从有利于结构稳定性方面来说，外墙外保温具有明显的优势。因而外墙外保温技术到目前为止，依然是最主要的外墙保温技术。外墙外保温有如下构造及技术优点:

2.1 适用范围广，技术含量高

外保温不仅适用寒冷地区的民用建筑及工业采暖建筑，也适用于温暖地区的制冷空调建筑，既可用于新建工程，更适合旧建筑物的节能改造工程。外保温材料要求科技含量高，材料配套齐全，施工工艺先进合理。推行建筑外保温技术将刺激我国高新技术产业节能材料的发展。

2.2 保护主体结构，延长建筑物寿命

采用外墙外保温方案，由于建筑物围护结构外侧，缓冲了因温度变化导致结构变形产生的应力，避免了雨、雪、冻、融、干、湿循环造成的结构破坏，减少了空气中的CO2及水对混凝土的碳化以及导致钢筋结构的锈蚀，减少了空气中有害气体和紫外线对维护结构的侵蚀。事实证明，只要墙体和屋面保温隔热材料选材适当，厚度合理，外保温既可以减少维护结构的温度应力，并具有防火阻燃性能，能对主体结构起保护作用，从而有效地提高了主体结构的耐久性，比内保温更科学合理。

2.3 基本消除了“热桥”的现象，较好地发挥了材料的节能保温功能

“热桥”是指在内外墙交界处、构造柱、框梁柱、门窗门洞等部位形成的散热主要渠道。据有关资料统计，建筑物沿外墙“热桥”增加热损失约占25%，可见“热桥”所增加的热负荷是相当大的。而“热桥”对内保温和夹心保温而言，几乎难以避免，采用外保温在避免“热桥”方面比内保温更有利，外保温既可防止“热桥”部位产生结露，又可消除“热桥”造成的附加热损失。计算表明，在厚度为370mm砖墙内保温条件下，周边“热桥”使墙体平均传热系数增加10%左右;在厚度为240mm砖墙内保温条件下，周边“热桥”使平均传热系数比主体部位传热系数约增加51%~59%，而在厚度为240mm砖墙外保温条件下，这种影响近2%~5%，可见外保温做法更有效地减少了室内的热负荷。

2.4 墙体潮湿情况得到改善，有利于室温稳定

采用外保温时，由于蒸汽渗透性高的主体结构材料处于保温层内侧，用稳态传湿理论进行冷凝分析，只要保温材料选择适当，在墙体内部不会发生冷凝现象，故无需设置隔汽层。墙体由传热体变成蓄热体，结构层的整个墙身温度提高了，不仅降低了它的含湿量，还不用再设空气层，同时墙体能吸收和释放能量，有利于气温的稳定，可得到室内舒适的热环境。由于采用外保温措施后，结构层的整个墙身温度提高了，因而进一步改善了墙体的保温性能。另外，采用外保温不但改善了外来水分造成墙体的潮湿，还改善了墙体的气密性，大大提高了墙体防雨水浸湿的功能。

2.5 改善室内热环境质量

由于内侧的实体墙热容量大，当室内受到不稳定的热作用，如间歇采暖和间歇空调时，室内空气温度上升或下降时，墙体结构层能够吸收或释放热量，故有利于室温保持稳定，从而有利于改善室内热环境。

2.6 相对于外墙内保温，外墙外保温具有明显的经济综合优势

首先外墙外保温减少了保温材料的使用厚度;在进入装修阶段，内外墙可同时进行，工期短，施工速度快，节约人工费，避免室内装修对保温层的破坏;保温效果好，可减少暖气散热器面积，减少锅炉房建筑面积，减少总投资预算;延长建筑物的使用寿命，减少长期维修费用，同时可享受墙改节能的优惠政策。

3 墙体保温材料的类型和特点

3.1 墙体保温材料的类型

建筑保温墙体材料的类型很多，按材质，可分为无机保温材料、有机保温材料和金属保温材料三大类。按形态，又可以分为纤维状、多孔(微孔、气泡)状、层状等数种。还可以分为保温砂浆、保温板材等。

3.2 墙体保温材料的特点

建筑墙体保温材料应具备如下特点：隔热保温或保冷，阻止热交换、热传递的进行，防火阻燃，减轻建筑物的自重。因此保温材料的选用应符合以下基本要求：

1）具有较低的导热系数。优质的保温绝热材料，要求其导热系数一般不大于0.14W/(m·K)，即要求具有较高的孔隙率和较小的表观密度，质量轻，厚度薄。一般体积密度不大于600kg/m3，厚度在不考虑承重的情况下尽量薄，不同保温材料在同一保温效果下的使用厚度是不同的，有时往往相差很大。

2)具有一定的承重能力。保温绝热材料的强度必须保证建筑和工程设备上的最低强度要求，其抗压强度应大于0.4MPa。

3)具有较低的吸湿性。大多数保温材料吸收水分后，其保温性能会显著降低，甚至会引起材料自身的变质，因此保温材料要使其处于干燥状态。

4)具有良好的稳定性和足够的防火阻燃、防腐能力。

5)必须造价低廉，成形和使用方便。

4 墙体保温材料前景展望

随着建筑节能、生态与环境保护、健康住宅等概念的出现，墙体保温材料正向着高质量、良好的热工性能、有利于人类居住健康的方向发展。

目前，在3E材料的热潮下，各国在墙体保温材料研制开发方面，开始以轻质多功能复合浆体保温材料为主。此类浆体保温材料的各项性能较传统浆体保温材料明显提高，如具有较低的导热系数和良好的使用安全性及耐久性等。同时，这类复合浆体保温材料又具有优异的功能性，如无氟里昂阻燃型聚氨酯泡沫复合浆体保温材料、超轻质全憎水硅酸钙浆体保温材料等，可以满足不同使用条件的要求。

我国自1992年国务院下发《关于加强墙体材料革新和推广节能建筑的意见》以来，各地大力开展新型墙体材料的研究与推广工作，新型墙体材料在所有墙体材料中的比重由1992年的5%提高到目前的40%左右。建设部在2005年的建筑节能座谈会上提出：2010年，既有建筑节能改造逐步开展，大城市完成改造面积25%，中等城市达到15%，小城市达到10%；到2020年，北方和沿海经济发达地区和特大城市实现建筑节能65%的目标，绝大部分既有建筑完成节能改造[6]。

5 总结

无论是经济发达国家还是发展中国家，在各国的总能耗中，建筑能耗都占有相当大的比重。据统计，全世界有30%的能源消耗在建筑上。建筑能耗包括建材生产、建筑施工、建筑日常运转及建筑拆除等项目的能耗，其中比重最大（约占80%左右）的是建筑日常运转能耗（主要为采暖、空调、照明、电器、热水等能源）。随着各国工业化和人民生活水平的提高，民用建筑的发展，尤其是居住建筑的发展，建筑能耗的比重将越来越大。因此，做好建筑节能这一富有深远意义的课题将在二十一世纪引起世界广泛关注。

[1].王宏.玻化微珠保温砂浆系统的耐久性研究[D].太原：太原理工大学,2010.

[2].杨公侠.建筑、人体、效能.天津:天津科学技术出版社,2000.

[3].贾衡.人与建筑环境 [M].北京:北京工业大学出版社,2001.

[4].王显斌.杭州市节能住宅经济性综合评价研究[D].杭州：浙江大学,2006.

[5].陈春滋，朱未禺.保温绝热材料与应用技术（第一版)[M].北京:中国建材出版社，2005.

[6].杨晓晶.玻化微珠保温砂浆基本性能试验研究及技术与经济分析[D].太原：太原理工大学,2009.