房屋建筑外墙保温设计探讨

2023-01-25汤少波深圳市建筑设计研究总院有限公司广东深圳518000

中国房地产业 2022年32期

文／汤少波深圳市建筑设计研究总院有限公司广东深圳 518000

引言：

随着房屋建筑工程技术的不断发展和进步，外墙保温技术也得到了较大的发展，日新月异的技术进步在众多的建筑工程项目中也得到了广泛的应用，而外墙保温的设计质量也直接影响到建筑的保温性、舒适性和使用寿命。因此，通过研究整理外墙保温设计时需要注意的事项，可以确保建筑的外墙保温设计质量，为人们提供良好和舒适的生活环境。

1、房屋建筑外墙保温设计的作用

1.1 保护建筑工程主体结构

房屋建筑保温层一般置于建筑物围护结构外侧，外墙保温材料对建筑的主体结构起到了一定的保护作用。由于室外气温变化会导致墙体内部产生较大的温度变化，结构在温度升高时体积膨胀，温度下降时体积收缩，持续作用下会对整个建筑的结构稳固性带来影响。对房屋建筑外墙保温设计后，使温度变化发生在外保温层，减少了因温度变化而导致墙体与主体结构产生变形的应力，避免了建筑的内部结构产生较大的损耗，有效提高了主体结构的耐久性，从而延长建筑物的使用寿命[1]。

1.2 消除建筑热桥效应

热桥是指处在外墙和屋面等围护结构中的钢筋混凝土或金属梁、柱、肋等部位。因这些部位传热能力强，热流比较密集，内表面温度较低，故称为热桥。所谓热桥效应，即热传导的物理效应，由于楼层和墙角处有混凝土圈梁和构造柱，而混凝土材料的导热性是普通砖块导热性的2-4倍，同时由于室内通风不畅，秋末冬初室内外温差较大，冷热空气频繁接触，墙体导热不均匀，产生热桥效应，造成房屋内墙结露、发霉甚至滴水，影响到建筑整体稳固性和使用。采用外墙保温有利于消除或减弱内外墙交接处、外墙圈梁、构造柱、框架梁及顶层女儿墙与屋面板交界处周边所产生热桥的影响，从而有效消除热桥效应，改善室内环境。

2、房屋建筑外墙保温设计原则

在房屋建筑外墙保温设计过程中，需要遵循以下设计原则：

（1）耐久性原则，建筑外墙保温层位于室外，会持续受到外界气候条件、光照条件影响，为降低结构脱落风险，需在设计时考虑材料耐久性、固定点布置、保温层次衔接等工作，以延长外墙保温结构的使用寿命。

（2）绿色化原则，生态文明建设理念下，建筑行业作为耗材量巨大的行业，需顺应时代发展要求做好绿色材料、绿色技术应用等工作。对此，在建筑外墙保温设计时，也需应用绿色保温材料、施工技术，以满足工程绿色化发展的要求[2]。

（3）经济性原则，房屋建筑工程施工规模的增长，增加了工程整体造价，建筑外墙保温层作为重要支出项目，在材料采购、施工技术选择等方面，需在保证安全性、质量性、绿色化等基础要求上，将成本控制在合理范围，提高工程的综合效益。

3、房屋建筑外墙保温设计要点

3.1 科学选择外墙保温形式

3.1.1 外墙内保温

此类保温形式作为应用非常广泛的方法，其保温原理在于，在外墙内侧使用保温材料进行覆盖，以此达到相应的保温作用。通常情况下，主要以保温砂浆作为主要保温材料，在施工时的应用工序为“清理基层→平整度校核与调试→拌和保温砂浆→均匀摊铺保温砂浆→保温层养护→保温层质量检查”。此类保温形式在使用中具有取材过程便捷、施工过程简单、施工效率较高等优势，并且该保温形式对于外墙基础要求相对较低，在许多房屋建筑工程项目中得到了较多的应用。但是此保温形式在应用中也存在以下不足：容易出现室内外温差较大的情况，尤其是北方地区，冬季供暖可使室内外温差超过50℃，此情况下容易引起外墙扩张的问题，因此多应用于南方室内外温差相对较小的地区[3]。

3.1.2 外墙外保温

此类保温形式是一种最常用的保温方法，其保温原理在于，在外墙外侧使用保温材料进行覆盖，以此起到相应的保温作用。通常情况下，主要以保温砂浆、保温板材等作为主要发保温材料。以保温板材为例，在施工时的应用工序为“清理基层→平整度校核与调试→保温材料安装与固定→保温板与墙体缝隙填充→保温层质量检查”。从目前的使用情况来看，此类保温形式具有以下应用特征：

（1）外墙外保温的应用范围比较广泛，在北方地区主要用于墙体保温，在南方地区则主要用于墙体隔热，在应用时对于墙面要求较少。

（2）在应用中可以保证房屋主体结构不被损坏，避免因温差带来的主体结构裂缝问题，提高了主体结构的整体性。

（3）在应用中选择将保温材料固定在外墙表面，在确保结构保温效果的同时，可以对房屋温差进行控制，减少其他材料的损耗量。

与此同时，外墙外保温形式在应用中也存在以下不足：由于外保温结构位于最外层，会受到外部环境的持续侵蚀，长期作用下易存在空鼓、脱落等风险，尤其近年来多起外墙火灾事故，保温材料的耐火性也是前期设计中需要重点关注的内容。

3.1.3 内外混合保温

内外混合保温是指在外保温操作方便的部位采用外保温，外保温操作不便的部位采用内保温（这里内外混合保温技术所指的内、外保温是互补的关系，而不是内外层叠加关系）。

内外混合保温从施工操作上看，能够有效提高施工速度，对外墙内保温不能保护到的热桥部分进行了有效的保护，使建筑物处于保温中。然而，外保温做法使墙体主要受室温影响，产生的温差变形较小；内保温做法使墙体主要受室外温度影响，因而产生的温差变形也就较大。采用内外保温结合的混合保温方式，容易使外墙的不同部位产生不同速度和尺寸的变形，使结构处于更加不稳定状态，经年温差必将引起结构变形、产生裂缝，从而缩短建筑物的寿命。因此，内外混合保温做法有其局限性，已较少被采用[4]。

3.1.4 墙体自保温技术

外墙自保温是指墙体自身的材料具有节能阻热的功能，通过选择合适的保温材料和墙体厚度的调整即可达到节能保温的目的，常见的自保温材料有：蒸汽加压混凝土、页岩烧结空心砌块、陶粒自保温砌块、泡沫混凝土砌块、轻型钢丝网架聚苯板等。外墙自保温体系的优点是将围护结构和保温隔热功能结合，无需附加其他保温隔热材料，能满足建筑的节能标准，同时外墙自保温体系的构造简单、技术成熟、省工省料，与外墙其他保温系统相比，无论从价格还是技术复杂程度上都有明显的优势，建筑全寿命周期内的维护成本费用更低。虽然外墙自保温体系具有许多优势，但就像其他的新兴技术一样，在其广泛应用之前都会存在一些细节问题，诸如自保温体系的设计标准、施工规程以及新型的自保温材料的开发和性能改进等。

3.2 合理选择外墙保温相关材料

3.2.1 玻璃纤维网格布

在外墙保温施工中，玻璃纤维网格布的主要作用是提高保温层的综合强度和抗裂性能，属于非常重要的施工材料。对此在保温设计中，需做好此类材料的选择工作，确保所选材料应用性能的可靠性。在具体的应用设计中，需要注意以下内容：

（1）玻璃纤维网格布在使用前需要对其进行抗碱处理，以避免材料遇到碱性砂浆时出现腐蚀现象。这也要求前期所选材料需具备较强的抗碱性，在抗碱处理时可以快速形成钝化膜，减少后续碱性砂浆腐蚀问题。

（2）目前市面上所流通的玻璃纤维网格布主要有标准型与增强型2种，标准型属于基础性材料，用于建筑高度相对较低、地区地质稳定性高的区域，增强型则会对建筑整体强度进行提升，一般用于建筑高度较大的工程项目，具体选择哪一类玻璃纤维网格布，还需要考虑建筑施工规范、工程造价预算等内容，以提高选择结果的合理性与可靠性。

3.2.2 外墙保温材料

从目前市场流通情况来看，可供选择的外墙保温材料种类较多，因此在设计时需做好基础资料、建筑规范等内容的客观考量，以确保所选材料的适用性，满足相应的使用需求。在具体的选择中需对该房屋建筑工程的防火要求进行整理，基于此来筛选保温材料。通常情况下经常使用到的保温材料可以分为A级和B1级，目前房屋建筑工程中常用的A级保温材料有无机保温材料、岩棉、玻璃棉、泡沫玻璃、泡沫陶瓷、发泡水泥等，此类材料耐燃性强，多应用在建筑高度较大、人员密集的公建等工程项目中。而B1级保温材料常见的有经处理后的模塑聚苯板（EPS）、挤塑聚苯板（XPS）、聚氨酯（PU）、聚乙烯（PE）、酚醛泡沫板等，此类材料具有一定的耐燃性，在应用时需采取相应的阻燃措施（例如在上、下层之间，外墙与屋面交接处等设置一定宽度的A级耐火材料的分隔带进行隔离）。在具体的应用中需结合现场的实际情况进行选择，以提高外墙保温性能的稳定性、保温性、耐火性。

3.2.3 外墙装饰材料

在外墙保温层的设计中，也需要做好外墙装饰材料的选择工作，以此来提高整个建筑美观度。在装饰材料的选择中需要注意以下内容：

（1）装饰材料作为整个外墙结构的最外层，会附着在保温层外侧，属于和外界接触的最外层，在对材料进行选择时，需要考虑材料耐久性，同时需要根据建筑高度、当地气候条件选择最为恰当的固定方式，以此确保材料施工后的稳固性。

（2）装饰材料在应用中，也起到了相应的美化作用。因此在设计阶段对装饰材料进行选择时，需要在满足抗裂性、耐候性、防水性等内容的基础上，选择契合整体建筑风格的装饰材料，提升整个建筑结构施工结果的整体性。

（3）做好附属材料的选择工作，包括抗裂砂浆、钢丝网片、纤维网等，参考当地的实际作业条件，筛选相应技术参数的材料，以提高应用结果的可靠性，满足相关工作开展的要求。

3.3 做好外墙各节点保温设计

3.3.1 女儿墙

女儿墙主要是指房屋建筑工程房屋顶层周围的矮墙，此类结构在应用中的主要作用是对整个结构进行保护，同时也可以对防水层进行保护，避免防水层漏水问题。基于以往的设计经验可以得知，女儿墙和顶层顶板之间的距离较近，属于房屋建筑工程热桥效应的核心区域，如果在设计阶段未考虑该位置的处理方法，那么在投入使用后很容易成为结露、发霉、结霜的主要位置，长此以往也将直接影响到结构的使用寿命。基于此，在设计中会采用女儿墙两侧保温的方式，女儿墙外保温层与外墙体保温层连接在一起，而内侧保温层也会和屋顶保温层有效闭合在一起，形成一个稳定的封闭保温系统。

3.3.2 无空腔构造

无空腔构造主要是指房屋建筑工程外墙保温时，需要维持墙体基础面和保温材料的紧密贴合，避免墙体和保温层出现空腔，借此来对整个结构进行保护，维持整个建筑工程结构的稳固性。基于以往的设计经验可以得知，空腔构造的出现会让建筑墙体与外部环境留存接触空间，在室内外温差较大的情况下，空腔位置便会成为结露、发霉、结霜的位置，而且随着建筑工程使用年限的增长，此位置也会成为建筑病害的始发地，威胁建筑工程的安全。基于此，在设计时，要考虑建筑外墙各种构造层次的相互关系、施工顺序和连接方法，合理选材，同时考虑施工现场的实际施工难度，精心组织施工，保证施工质量，避免空腔构造的产生。

3.3.3 建筑外墙传热异常部位

不同区域的气候条件存在一定差异，相应的房建工程外墙施工时也存在建筑外墙传导热异常部位，主要集中在墙板拐角、倒角、阳台等位置，此类位置的传导热稳定性较差，为避免墙体这些部位保温性能影响到整个结构的保温完整性。在具体的设计活动中，可以适当选择增加高阻燃、低传热的保温材料，其厚度根据施工工艺控制在合理范围，尤其是墙板拐角位置，需要在设计阶段明确标明特殊保温材料的类型、厚度、长度等，提高施工人员对这些节点施工的重视度。需要注意的是，墙板衔接位置也是冷桥集聚的区域，为了确保该结构的稳定性，也需要借助荷载计算公式对于衔接位置应力分布进行计算，适当补充加固结构和保温层，维持这些位置保温性能的稳定。

3.3.4 建筑传热异常部位

房建工程施工时会将钢筋混凝土作为主要施工材料，虽然在前期施工时经过了充分搅拌和振捣，但是依旧存在不均匀的情况，即使不会对整个房屋建筑工程稳固性带来影响，但是这些结构也会成为室内热量的逸散位置。并且此类位置的传导热稳定性较差，在室内外温差较大的情况下，也会成为结露的主要位置，长期维持此状态也将增加裂缝病害发生概率，缩减建筑工程的使用寿命。在具体的设计活动中，可以选择局部保温的方法来进行处理，即局部适当增加保温材料厚度（厚度一般控制在10-100mm），具体厚度可以根据现场实际情况进行确定，同时也会在设计阶段对这些内容进行标记，并对作业流程进行提前梳理，便于后续施工活动的有序推进。需要注意的是，由于钢筋混凝土较多位置属于建筑传热异常部位，因此在前期设计中需要做好标记和整理工作，以提高设计方案的完整性，满足各项活动的开展要求。

3.3.5 承载结构

除上述提到的节点设计外，在房建工程外墙保温设计中，也需要注重承载结构保温设计。承载结构作为房屋建筑工程主要分担荷载的部位，其运行也直接影响到整个房屋建筑工程的稳定。在对承载结构进行保温设计时，需要考虑以下内容：

（1）保温材料需要具有足够的耐久性，承载结构作为高强度钢筋聚集的位置，在使用年限逐渐增长的情况下，该位置也容易成为热量逸散的位置，造成热源的浪费。对此，在保温材料选择时需优选耐久性强的保温材料参与施工，最大限度保护承载结构的稳定性。

（2）在保温材料的选择中，所选材料也需要具备一定的承载强度，使其在应对结构均匀沉降、应力变形时可随着结构主体做出相应的应变，确保整体保温体系的完整性。