外墻外保溫隔熱技術路線與各種外墻外保溫體系的選擇

外墻外保溫隔熱技術路線與各種外墻外保溫體系的選擇

上海市建筑科學研究院建筑節(jié)能問題嚴峻

節(jié)能是國家環(huán)境保護和節(jié)約能源政策的主要內容。我國每年新建房屋面積高達16億至20億平方米，97%以上是高能耗建筑。我國建筑單位面積能耗是氣候相近發(fā)達國家的3倍~5倍。北方寒冷地區(qū)的建筑采暖能耗已占當?shù)厝鐣芎牡?0%以上，且絕大部分都是采用火力發(fā)電和燃煤鍋爐，同時給環(huán)境帶來嚴重的污染。所以建筑節(jié)能還是本世紀我國建筑業(yè)的一個重要的課題。建設資源節(jié)約型社會1986年《民用建筑節(jié)能設計標準（采暖居住建筑部分）》1996年7月1日起，新的《民用建筑節(jié)能設計標準（采暖居住建筑部分）》，在原基礎上節(jié)能50%2003年3月又發(fā)布了《膨脹聚苯版薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》建筑工業(yè)行業(yè)標準；2004年4月，國務院辦公廳發(fā)出《關于開展資源節(jié)約活動的通知》，決定2004年至2006年在全國范圍內組織開展資源節(jié)約活動2005年建設部規(guī)定北京、上海兩大城市自2005年1月1日起，新建住宅必須采用節(jié)能措施。同時，其他城市也對住宅節(jié)能作了規(guī)定。建筑節(jié)能實現(xiàn)途徑

通過墻體保溫、門窗節(jié)能、屋面節(jié)能等，降低使用能耗。

傳熱方式包括熱傳導、輻射和對流三種；常用的墻體保溫材料主要通過抑制熱傳導節(jié)能，利用輕質、低導熱系數(shù)原料降低整體導熱系數(shù)，達到隔熱目的。低導熱系數(shù)原料：微孔碳酸鈣、膨脹珍珠巖、硅藻土、空心微珠、海泡石等反射隔熱機理：選用在一定波長范圍內具有反射效果材料，使涂層免于吸收該波段內太陽輻射能量，實現(xiàn)隔熱效果。輻射隔熱機理：利用熱發(fā)射率高、反型尖晶石結構的復合金屬氧化物，通過輻射的形式將涂層吸收的熱量，以一定的波長發(fā)射回空氣中，以實現(xiàn)降溫效應。納米孔隔熱機理：當氣孔直徑小于50nm時，涂膜氣孔中空氣分子被吸附于氣孔壁上，不能自由運動，從而抑制對流傳熱發(fā)生；納米氣孔的存在，對熱傳導產生阻隔作用；納米氣孔壁，對熱輻射有一定的反射作用。

節(jié)能保溫墻體技術節(jié)能型墻體，如粘土空心磚、混凝土空心砌塊等以及復合墻體。

復合墻體的基層墻體可為傳統(tǒng)的粘土實心磚、混凝土墻等，也可為新型的粘土空心磚、混凝土空心砌塊等。所采用的輕質高效保溫材料有膨脹聚苯乙烯、擠塑聚苯乙烯、巖棉、玻璃棉等。墻體保溫材料主要分為外墻內保溫材料和外墻外保溫材料兩大類以及隔熱保溫涂料節(jié)能保溫墻體技術外墻內保溫是將保溫材料置于外墻體的內側。優(yōu)點：1)它對飾面和保溫材料的防水、耐候性等技術指標的要求不甚高。紙面石膏板、石膏抹面砂漿等均可滿足使用要求，取材方便；2)內保溫材料施工不需搭設腳手架。3）內保溫施工速度快，操作方便靈活；4）內保溫應用時間較長，技術成熟。

外墻內保溫技術及其特點節(jié)能保溫墻體技術增強石膏復合聚苯保溫板聚合物砂漿復合聚苯保溫板增強水泥復合聚苯保溫板內墻貼聚苯板抹粉刷石膏抹聚苯顆粒保溫料漿加抗裂砂漿壓入網(wǎng)格布等。

被大面積推廣的內保溫技術節(jié)能保溫墻體技術1）由于各種原因，飾面層易出現(xiàn)開裂；2）不便于用戶二次裝修和吊掛飾物；3）占用室內使用空間；4）由于圈梁、樓板、構造柱等會引起熱橋；5）對既有建筑進行節(jié)能改造時，對居民的日常生活干擾較大；6）內墻懸掛和固定物件也易破壞內保溫結構。外墻內保溫的缺陷節(jié)能保溫墻體技術外墻外保溫技術及其特點優(yōu)點：1）適用范圍廣：北方、南方；新建筑，舊建筑；2）保溫效果明顯：可基本消除“熱橋”影響；3）保護主體結構：減少對主體結構的影響，如：溫度對建筑豎向的影響，可降低溫度在結構內產生的應力；4）改善室內環(huán)境：提高了墻體的保溫隔熱性能；提高墻體的防潮性能，可避免室內的結露、霉斑等現(xiàn)象；5）與內保溫相比，擴大室內的使用空間；6）利于舊房改造：進行節(jié)能改造時，不影響居民在室內的正常生活和工作。外墻外保溫的組成和結構外墻外保溫的組成和結構粘結層：由粘結膠漿構成，可視需要附加錨釘，不符合要求的基面需要采用機械法固定；保溫層：如聚苯乙烯泡沫板（EPS）或擠塑板（XPS）等，厚度按設計要求選擇；防護層：由抹面膠漿和玻璃纖維網(wǎng)格布組成；飾面層：可選用防開裂、抗水透氣和耐候性好的外墻涂料。節(jié)能保溫墻體技術如：反射隔熱涂料或者相變儲能涂料1、反射隔熱涂料特點：薄層、高效、防護與裝飾一體化、施工簡單；體積小、重量輕，便于異型表面或舊墻面使用；可以將隔熱涂料與常規(guī)墻體保溫材料配套使用。2、相變儲能涂料的特點：將無機多孔介質和有機材料復合，制備相變儲能材料；相變過程中，可與環(huán)境能量交換，控制環(huán)境溫度；儲能密度高、溫度控制恒定、節(jié)能效果顯著、溫度選擇范圍廣（-20-1000℃）和易于操作。隔熱保溫涂料技術及其特點外墻外保溫在國外發(fā)展形勢起源于上世紀四十年代的瑞典和德國，最初是為了彌補墻體裂縫。實際應用后發(fā)現(xiàn)，建筑物采用外墻外保溫系統(tǒng)是最直接最科學的節(jié)能方式之一。在歐洲廣泛應用的外墻外保溫系統(tǒng)主要有三種。1、膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)，美國也主要采用這種方法；2、巖棉纖維平行于墻面的外墻外保溫系統(tǒng)；3、巖棉纖維垂直于墻面的外墻外保溫系統(tǒng)。外墻外保溫在國外發(fā)展形勢薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)的耐久性的問題；在寒冷地區(qū)中的露點問題；不同類型的系統(tǒng)在不同沖擊荷載下的反應；實驗室的測試結果與實際工程中性能的相關性等。美歐的相關基礎研究外墻外保溫在我國的發(fā)展形勢隨著能源的供應緊張，建筑節(jié)能是個全球化的趨勢。外墻外保溫工程將不斷增加，成為一項最基本的保溫隔熱技術。外墻外保溫技術將會更加多樣，采用不同保溫材料、不同構造、不同工藝的做法并存。保溫隔熱材料性能將會更加優(yōu)越，保溫隔熱要求也會越來越高。我國現(xiàn)有主要的外墻外保溫技術1、膨脹聚苯乙烯板加薄層抹灰并用玻璃纖維加強2、擠塑聚苯乙烯外保溫材料3、單面鋼聳網(wǎng)架聚苯板外墻外保溫4、外墻外保溫膏料我國現(xiàn)有主要的外墻外保溫技術目前在我國使用最多的一種外保溫墻體，其中聚苯板在基層墻體上的固定方式有三種：1)采用粘結膠漿固定；2)采用機械固定物固定；3)以上兩種固定方式的結合。膨脹聚苯乙烯板加薄層抹灰并用玻璃纖維加強我國現(xiàn)有主要的外墻外保溫技術優(yōu)越性：1)體系成熟，粘結層、保溫層與飾面層可配套使用；2)膨脹聚苯乙烯價格適中，施工工藝簡單，便于推廣；3)具有多功能性，集保溫、防水和裝飾于一體；4)具有較強的耐候性、防水和水蒸氣滲透性能；5)有多種顏色和紋理的面層涂料可供配套使用。局限性：由于其對施工的環(huán)境溫度要求為4℃，不適合冬期施工。由于白蟻對膨脹聚苯乙烯的侵害，在有白蟻的地區(qū)不可使用；膨脹聚苯乙烯板加薄層抹灰并用玻璃纖維加強我國現(xiàn)有主要的外墻外保溫技術擠塑聚苯乙烯的固定主要采用機械固定件。優(yōu)越性：1)表層及閉孔結構內層致密、導熱系數(shù)低、保溫隔熱性能更好；2)具有良好的抗?jié)裥裕诔睗竦沫h(huán)境中，保溫隔熱性能良好；3）適用于冷庫等以及面磚或石材飾面的建筑，4）由于要采用機械固定，在冬季可照常施工。局限性：擠塑聚苯乙烯的價格偏高，僅適用于檔次較高的建筑。施工工藝和節(jié)點構造尚有待于進一步完善。擠塑聚苯乙烯外保溫材料我國現(xiàn)有主要的外墻外保溫技術優(yōu)越性：1）施工時一次成型，節(jié)省了人力、時間以及安裝費用；2）聚苯板塊大、質輕，易于施工；3）施工操作易掌握，冬季可照常施工；4）聚苯板外側掛有鋼絲網(wǎng)，外飾面可用面磚。局限性：用于現(xiàn)澆混凝土多、高層住宅，構造節(jié)點、安裝工藝等還有待于進一步完善。單面鋼聳網(wǎng)架聚苯板外墻外保溫我國現(xiàn)有主要的外墻外保溫技術優(yōu)越性：1）粘結層、保溫層與裝飾層已形成體系；2）對基層墻體平整度要求不高，易于在各種基層墻體上施工；3）施工工藝比較簡單，操作易掌握；4）可采用回收廢聚苯顆粒為骨料，利于環(huán)保；5）可用于修補墻體抹灰面層的裂縫。局限性：外墻外保溫膏料的節(jié)點構造、施工工藝等還有待于進一步完善。外墻外保溫膏料外墻外保溫基本要求水密性、抗風壓及溫、濕度變化、抗可能的機械碰撞。1、使用安全性：穩(wěn)定，基層正常變形而不產生裂縫或空鼓，耐候性、抗拉強度，粘結強度和耐水性、固定件拉拔力、抗裂性、玻纖網(wǎng)耐堿斷裂力和保留率等；2、火災情況下的安全性。3、衛(wèi)生、健康和環(huán)境：防水滲透性，防止內表面和間層結露；系統(tǒng)耐候性、抗沖擊性、吸水量、抹面層不透水性、保護層水蒸氣滲透阻、熱阻及材料水蒸氣滲透系數(shù)和環(huán)保性；4、節(jié)能和保溫。5、耐久性：外墻外保溫工程的使用年限不應少于25年。具有物理－化學穩(wěn)定性，組成材料彼此相容，耐腐蝕或經(jīng)耐腐蝕處理，具有防生物侵害性能。隔熱保溫用絕熱材料

具有減少結構物與環(huán)境熱交換功能的材料稱為絕熱材料

1、巖（礦）棉2、泡沫玻璃板3、聚苯乙烯泡沫塑料4、聚氨酯泡沫塑料5、環(huán)氧泡沫保溫材料絕熱材料的性能

絕熱是要最大限度地阻抗熱流的傳遞；必須具有大的熱阻和小的導熱系數(shù)；影響絕熱材料導熱性能的因素：1、導熱系數(shù)：有機高分子材料

無機材料；非金屬材料

金屬材料；氣態(tài)物質材料

液態(tài)物質材料

固體物質材料。2、材料結構：密度低、孔隙率大，孔隙為封閉微小孔時，導熱系數(shù)較小。3、環(huán)境濕度：濕度增大，材料的平衡含水率增大，材料的導熱系數(shù)將會降低。4、其他因素：還必須具有一定的機械強度、粘結性能、小的收縮率及耐久性。隔熱保溫用絕熱材料巖（礦）棉巖（礦）棉是我國80年代初期從國外引進的技術優(yōu)點：巖（礦）棉屬無機材料，不燃燒，價格較低，在滿足絕熱要求的同時具有良好的隔聲性能；缺點：質量優(yōu)劣之間相關較大，使用時應加以區(qū)別。密度低的抗壓強度不高，手感不好和耐長期潮濕性比較差。隔熱保溫用絕熱材料泡沫玻璃是無機玻璃經(jīng)磨細通過800℃～900℃高溫熔化發(fā)泡和退火冷卻后制成；使用溫度范圍寬廣在-200℃～+400℃之間；100%密閉氣泡、完全不透水氣；保溫效果恒久可靠；完全不燃、不老化、不霉變、無放射性侵害，不產生任何有毒氣體，對人體無害；膨脹收縮率低，基本上接近水泥和鋼鐵的膨脹收縮率；抗壓強度高，使其能承受較大的載荷；可防止生物破壞；完全不被腐蝕且不含任何纖維織物，是環(huán)保材料。泡沫玻璃板

隔熱保溫用絕熱材料外墻貼面：基層墻面找平；采用聚合物水泥粘結劑或其它將泡沫玻璃板整片粘貼；磨平凹凸，涂刮兩層膩子（中間隔一層聚丙烯或細格鋼絲網(wǎng)格布），噴涂涂料（也有粘貼釉面磚）作飾面層。泡沫玻璃保溫方法隔熱保溫用絕熱材料分為膨脹型（EPS）和擠出型（XPS）。膨脹型（EPS）價格比較便宜，市場占有率較大，主要用于內、外墻絕熱和包裝材料。擠出型（XPS）具有優(yōu)越的防潮性能，它常被用作特殊區(qū)域的絕熱，如地下室墻體、地板、屋頂?shù)?。在這些地方，絕熱材料將直接接觸潮氣或水。EPS板易切割，易打磨，且表面摩擦系數(shù)大。具有高強度的擠出聚苯乙烯板可用作載重地面的絕熱。熱塑性，應控制使用溫度以及防火問題。聚苯乙烯泡沫塑料隔熱保溫用絕熱材料優(yōu)點：具有非常優(yōu)越的絕熱性能，導熱系數(shù)低；閉孔結構使其具有優(yōu)越的耐水汽性能，不需額外的絕緣防潮，簡化了施工程序。缺點：價格較高，而且存在著易燃問題。聚氨酯泡沫塑料隔熱保溫用絕熱材料采用雙酚A環(huán)氧樹脂，以鋁粉和NaOH溶液為發(fā)泡劑，添加空心微珠等材料制成；環(huán)氧樹脂具有粘結性好、強度高、無毒、常溫固化、可發(fā)泡以及穩(wěn)定性好等特點；具有保溫性好、吸水性小、無毒、耐熱性及防火性好等優(yōu)點，并兼有吸聲及阻尼效果。在建筑、交通、工業(yè)及國防等領域具有廣闊的應用前景。

環(huán)氧泡沫保溫材料

當前外墻外保溫存在的問題1、防火問題；2、高層建筑保溫層抗風壓、特別是抵抗負風壓的問題。對保溫層應有十分可靠的固定措施；3、貼面磚，特別是高層建筑，面磚粘結層必須能長期保持牢固，否則面磚脫落；4、避免保溫層內部結露，對于一些室內濕度高的建筑，冬季室內水蒸汽通過墻體向外滲透，有可能造成保溫層內部結露；5、保溫墻體裂縫，降低了墻體的質量，如整體性、保溫性、耐久性和抗震性能。各種外墻外保溫性價對比

外墻外保溫系統(tǒng)保溫材料及主要輔材厚度mm基本構造造價元/m2施工性防水性耐火性耐候耐久性環(huán)境凈化聚苯板纖維增強薄抹面系統(tǒng)EPS板或XPS板；強力膠；網(wǎng)格布；聚合砂漿25基面處理＋3mm強力膠＋聚苯板＋2mm聚合砂漿＋覆網(wǎng)格布＋1mm聚合砂漿140～150復雜優(yōu)較差一般一般保溫砂漿涂抹聚苯顆?；旌狭系?；界面膠；聚合膠；網(wǎng)格布；聚合砂漿30專用界面劑＋2.5～3mm聚苯顆?；旌狭希W(wǎng)格布＋2.5～3mm聚苯顆?；旌狭希W(wǎng)格布＋3mm聚合砂漿90～100十分復雜一般一般一般較差巖棉外保溫巖棉；固緊件；石膏板；龍骨架等30采用機械固緊巖棉、表面設石膏板、設龍骨架等方式上墻，外層涂聚合物抗裂砂漿110～120復雜一般優(yōu)一般較差其他粘貼聚苯板增強薄抹面系統(tǒng)聚苯板；聚合物混合粘結砂漿膠；網(wǎng)格布；聚合砂漿25基面平整處理＋4mm混合粘結砂漿膠＋聚苯板＋3mm混合粘結砂漿膠＋網(wǎng)格布＋1mm聚合砂漿110～120復雜優(yōu)較差一般一般JSY聚合鋁鎂外墻外保溫系統(tǒng)聚合鋁鎂保溫板；水泥砂漿；網(wǎng)格布；聚合砂漿30直接用15mm水泥砂漿＋JSY保溫板＋3mm水泥砂漿＋涂覆網(wǎng)格布＋1mm聚合砂漿90～98簡單優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)外墻保溫裂縫的問題保溫墻體裂縫的存在，降低了墻體的質量，如整體性、保溫性、耐久性和抗震性能。1、外保溫體系抗裂優(yōu)于內保溫體系；

2、“逐層漸變柔性釋放應力”的抗裂技術；

3、普通水泥砂漿不能作為保溫體系表面的找平；

4、無空腔構造提高體系穩(wěn)定性；

5、防護層的抗裂是控制裂縫的主要問題；

6、外保溫體系需要經(jīng)過耐候性試驗驗證；

7、應盡量選擇涂料外飾面；

8、應充分考慮各層材料的相容性及匹配性；

9、加強保溫層與其它材料結合處的抗開裂性；

10、外墻保溫體系應采用材料配套供應。

外墻保溫裂縫的產生原因1、聚苯板薄抹灰外保溫層保溫板在環(huán)境變化時發(fā)生熱脹冷縮、濕脹干縮，會在板縫處集中產生變形應力。溫度超過70℃時,聚苯板會產生不可逆熱收縮變形造成較為嚴重的開裂變形。2、現(xiàn)澆無網(wǎng)聚苯板外保溫層聚苯板與混凝土基墻結合力不夠。現(xiàn)澆施工表面平整度控制困難。聚苯板表面強度低，施工時不可避免受到損壞，澆注時難免出現(xiàn)漏漿形成熱橋。3、水泥砂漿厚抹灰鋼絲網(wǎng)架保溫板外保溫層普通水泥砂漿易產生各種收縮變形，收縮應力超過抗拉強度時，就會出現(xiàn)裂縫。配筋位置不合理引起裂縫。荷載過大產生擠壓開裂。設計環(huán)節(jié)的問題外墻保溫裂縫的產生原因4、膨脹珍珠巖及海泡石保溫漿料外保溫層采用以膨脹珍珠巖及海泡石為主保溫隔熱材料的漿料由于吸水率高、干縮變形及溫濕變形大易開裂脫落，且保溫性能較差。5、膠粉聚苯顆粒預混合干拌保溫層在該體系中應當采用柔性膩子、抗裂砂漿以及柔韌性足夠的抹面砂漿，否則將會引起裂縫。6、飾面磚溫度應力的影響，在飾面層會產生局部應力集中；粘結砂漿強度過高引起飾面層開裂、面磚脫落；反復凍融循環(huán)，造成面磚粘接層破壞，引起面磚脫落。設計環(huán)節(jié)的問題外墻保溫裂縫的產生原因局部節(jié)點設計缺陷

1、結構挑出部位如陽臺、雨罩、空調室外機擱板、附壁柱、女兒墻內外側及壓頂?shù)鹊谋兀?/p>

2、在保溫層與其它材料結合處，材質間的彈性模量和線性膨脹系數(shù)不同，容易產生面層的裂縫；

3、老虎窗根部與坡屋面的交接處容易出現(xiàn)保溫斷點，導致返霜結露的情況的發(fā)生。

4、面磚密縫粘貼，應力無處釋放形成開裂。5、面磚密縫粘貼形成瞎縫，水浸漬及凍融易引起開裂脫落。

6、保溫層上直接鋪增強網(wǎng)，不能抗裂反而形成了隔離作用。

7、窗口周邊及墻體轉折處等易產生應力集中的部位未鋪網(wǎng)格布來分散其應力，從而產生裂縫。設計環(huán)節(jié)的問題

外墻保溫裂縫的產生原因應考慮各層材料的柔韌性以及材料的相容性及匹配性。1、保溫隔熱材料：過于松軟和過于高強的保溫板材均不利于抗裂性。2、防護層：玻纖網(wǎng)格布是抗裂防護層軟配筋的關鍵增強材料直接采用水泥砂漿做防護層；抗裂砂漿的柔韌性不夠也易開裂；抗裂砂漿層過厚，砂漿層收縮大易開裂；使用了不合格的玻纖網(wǎng)格布等；3、飾面層：涂料、面磚采用剛性、不耐水膩子、不耐老化涂料或者與膩子不匹配的涂料；采用玻纖網(wǎng)為增強材料