南方地区外墙节能保温技术设计探讨
关键词：节能建筑，外墙保温技术
近年来，外墙保温技术迅速发展，外墙外保温技术的研究开发工作涌现出不同材科、不同做法的技术。在取得成功经验的同时，出现了不少问题。外墙外保温技术在建筑节能设计中需要解决的问题主要有：
1)安全性。保温层与结构层、保温层与保护层以及保护层与饰面层应有良好的粘结性能和安全的构造措施；
2)防裂性。防止和消除保护层和饰面层出现裂缝，采取减少保温层及其保护层应力集中和收缩变形的措施；
3)耐久性。解次好保温层、保护层与饰面层的抗老化和耐候住问题。
1工程概况
某工程共是6栋11-12层住宅，下为1层商业裙房，1、2、6、7栋是南北朝向，3、5栋是东西朝向。平面与竖向构成：
由于规划限定建筑层数不超过12层且容积率不低，解决日照遮挡问题至关重要。经多方案比较研究，住宅呈向东开口的U字型格局，内环中心庭园，兼顾住宅的朝向、自然通风、景观利用等因素，避免了与东面现状建筑相互遮挡与对视。为充分利用自然地形以方便使用减少土方施工量，将该工程西北角商业室内空间首层地面设为±0.00，顺应地势将沿街商业空间首层标高设置为6个不同标高，以求商业空间与周边道路便捷衔接。沿街商业空间结合使用功能、兼顾住宅标高设计简单合理的因素，层高设计为6米左右，亦满足弹性开发要求。
该工程为节能型建筑，复合墙体是由绝热材料与传统墙体材料或某些新型墙体材料复合构成。与单一材料节能墙体相比，复合节能墙体由于采用了高效绝热材料而具有更好的热工性能。笔者根据该工程设计经验，对大力推广外墙保温技术的同时,要加强新型节能材料的开发和利用,从而真正实现建筑节能进行探讨。
2外墙外保温技术及其特点
外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。外保温与内保温相比,技术合理,有明显优越性,使用同样规格、尺寸、性能的保温材料,外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建工程,也适用于旧楼改造,适用范围广,技术含量高；外保温包在主体结构外侧,能够保护主体结构,延长建筑物寿命,有效减少建筑结构的热桥,增加建筑的有效空间；消除冷凝,提高居住舒适度。下面略述几种比较成熟的外墙保温技术。
2.1外挂式外保温
外挂保温材料有岩(矿)棉、玻璃棉毡、聚苯、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等。其中聚苯板因具有优良的物理性能、成本低,已在外墙保温外挂技术中被广泛应用。外挂技术采用粘接砂浆或专用固定件将保温材料贴、挂在外墙上,然后抹抗裂砂浆,压入玻璃纤维网格布形成保护层,最后做装饰面。另外也用专用的固定件将不易吸水的各种保温板固定在外墙上,然后将铝板、天然石材、彩色玻璃等外挂在预先制作的龙骨上,直接形成装饰面。外挂式外保温安装费时,施工难度大,且占用主导工期,待主体验收完后才可以进行施工。在进行高层施工时,施工人员的安全不易得到保障。
2.2聚苯板与墙体一次浇注成型
在混凝土框-剪体系中将聚苯板置于建筑模板内,聚苯板在外侧,内侧浇注混凝土,一次浇注成型为复合墙体。由于外墙主体与保温层一次成型,工效提高,工期大大缩短,施工人员的安全性得到了保证。冬季施工时,聚苯板起保温作用,可减少外围护保温措施。浇注混凝土时要均匀、连续,否则由于混凝土侧压力影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错茬,影响后序施工。内置聚苯板可以是双面钢丝网,也可以是单面钢丝网。双面钢丝网聚苯板与混凝土的连接,靠内侧钢丝网架与墙体外侧配筋相绑扎及混凝土与聚苯板的粘接力,结合性能良好,具有较高的安全度。单面钢丝网聚苯板与混凝土的连接,主要靠混凝土与聚苯板的粘接力及斜插钢筋、L型钢等与混凝土墙体的锚固力,结合性能也较好。与双钢丝网相比,单面钢丝网技术因取消了内侧钢丝网和安装保温板前的板外侧抹灰,节省了工时和材料,造价可降低10%左右。但此两种做法都采用了钢丝网架,造价较高,且钢材是热的良导体,直接传热,会降低墙体的保温效果。
2.3聚苯颗粒保温料浆外墙保温
将废弃的聚苯乙烯塑料加工破碎成为0.5mm～4mm的颗粒,作为轻集料配制保温砂浆。该技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护面层(或是面层防渗抗裂二合一砂浆层)。其中ZL胶粉聚苯颗粒保温材料及技术在1998年就被建设部列为国家级工法。此工法是目前广泛认可的外墙保温技术。该技术施工简便,可减少劳动强度,提高工作效率；不受结构质量差异的影响,对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平,直接用保温料浆找补即可,避免了别的保温施工技术因找平抹灰过厚而脱落的现象。同时解决了外墙保温工程中因使用条件恶劣造成界面层易脱粘空鼓、面层易开裂等问题,与别的外保温技术相比较,达到同样保温效果的情况下,其成本较低,可降低房屋建筑造价。此外,节能保温墙体技术中还有将墙体做成夹层,把珍珠岩、木屑、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料等填入夹层中,形成保温层。
3外墙保温节能材料
3.1绝热材料的性能
绝热,就是要最大限度地阻抗热流传递,因此要求绝热材料必须具有大的热阻和小的导热系数。材料的导热系数一般是有机高分子材料都小于无机材料；非金属材料小于金属材料；气态物质小于液态物质,液态物质小于固体。在条件允许的情况下,应尽量使用有机高分子材料或无定形无机材料。从材料的结构上看,当材料表观密度降低、孔隙率增大,材料内部孔隙为大量封闭的微小孔时,材料的导热系数比较小。对于泡沫塑料制品,要满足保温绝热材料的要求,其最佳表观密度为16kg/m3～40kg/m3。由于孔隙的存在,材料在潮湿的环境下,不可避免地要吸水,而水的导热系数(0.5815W/(m•K))比静止空气的导热系数(0.0233W/(m•K))大很多,因此,当环境湿度增大时,材料的含水率增大会导致其导热系数变化。所以作为保温绝热材料,其自身的吸湿率要尽量低,要对材料进行憎水处理或用防水材料包覆。另外,保温绝热材料还须能抵抗一定的冲击荷载,具有与使用环境相一致的机械强度。粘结性能要好,收缩率要求耐久性要强。
3.2常用保温绝热材料
能满足上述性能要求而用于建筑外保温的节能材料主要有:聚苯板、岩(矿)棉板、玻璃棉毡以及超轻聚苯颗粒保温料浆等。以上各种材料内部都有大量的封闭孔,表观密度都较小,性能对比见表1。
材料名称 表观密度/kg/m3 使用温度/℃ 抗压强度/MPa 导热系数/W/(m•K) 吸水率/%
聚苯颗粒保温材料 ≤220 -50～75 ≥0.01 <0.07 ——
聚苯乙烯泡沫塑料板 16～30 -80～75 0.12～0.180 0.033～0.044 ＜0.1
岩面保温板 80～150 -268～350 ——— 0.047～0.0520 ——
玻璃棉毡 40～60 -120～400 ——— ≤0.035 ——
岩(矿)棉和玻璃棉都属于无机材料。岩棉不燃烧,价格较低,在满足保温隔热性能的同时还具有一定的隔声效果。但岩棉的质量优劣相差很大,保温性能好的密度低,其抗拉强度也低,耐久性比较差。玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处,手感好于岩棉,可改善工人的劳动条件。但价格较岩棉高。聚苯板表观密度小、导热系数小、吸水率低、隔音性能好、机械强度高,且尺寸精度高,结构均匀。因此在外墙保温中占有率很高。硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常优越的绝热性能,它的导热系数低(0.025W/(m•K))是其他材料无法相比的。同时其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水汽性能,由于不需要额外的绝缘防潮,简化了施工程序,降低工程造价。但因其价格较高和易燃,又限制了它的使用。聚苯颗粒保温料浆由聚苯颗粒和保温胶粉料分别按配比组成。保温胶粉料采用预混干拌技术在工厂将水泥与高分子材料、引气剂等各种添加剂混均后包装,使用时按配比加水在搅拌机中搅拌成浆体后再加入聚苯颗粒,充分搅拌形成塑性良好的膏状体,将其抹于墙体,干燥后便形成保温性能优良的隔热层。此种材料施工方便,保温性能良好。其中的聚苯颗粒可以采用工业品,也可以采用废旧聚苯板经机械破碎后的颗粒。但此种保温材料吸水率较其他材料高,使用时必须加做抗裂防水层。抗裂防水保护层材料由抗裂水泥砂浆复合玻纤网组成,可长期有效控制防护层裂缝的产生。
4结束语
目前我国外墙保温技术发展很快,是节能工作重点。外墙保温技术的发展与节能材料的革新密不可分的,建筑节能必须以发展新型节能材料为前提,必须有足够的保温绝热材料做基础。节能材料的发展又必须与外墙保温技术相结合,才能真正发挥其作用。正是由于节能材料的不断革新,外墙保温技术的优越性才日益受到人们重视。所以在大力推广外墙保温技术的同时,要加强新型节能材料的开发和利用,从而真正实现建筑节能。
参考文献：
[1] 葛晓天.浅谈外墙保温技术的实际应用[J].江苏建筑.2008,6.
[2] 王海,尹万民.外墙保温技术在建筑节能中的应用[J].建筑节能.2008,12.