生态型保温节能墙体的研究

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     摘要：分析我国目前墙体保温材料的发展现状，分析对墙体不同的保温处理，得到不同的节能效果，从建筑节能的角度提出了发展节能型墙体的必要性，同时参照国内外的成熟经验，分析墙体保温墙体形式。
     1 引言
     建筑节能是建筑技术发展的一个方向，我国建筑能耗约占全国总能耗的25％，且由于近年来住宅建筑迅速增多，年增长率高达15％。随着生活水平的提高，建筑能耗，特别是采暖空调能耗，呈增长趋势。我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3倍5倍。北方寒冷地区的建筑采暖能耗已占当地垒社会能耗的20％以上，且绝大部分都是采用火力发电和燃煤锅炉，同时给环境带来严重的污染，所以建筑节能是我国建筑业的一个重要的课题。因此，在世界范围内能源问题日益迫切、建筑能耗不断增长的今天，讨论建筑节能问题意义十分重大。从建筑现场施工的角度看，影响较为明显的是墙体、屋面隔热保温技术及产品。经过提高建筑围护结构的热工性能，研究真正适合本地区的墙体保温系统，从而做到建筑节能与建筑安垒的和谐统一。
     2 墙体保温的常用技术
     建筑物的保温节能分为围护结构的节能（外墙、外窗、屋顶、户门等建材的节能）和用能设施的节能（空调、通风等设备的节能）两大类。对于这些用能设备，一般在购买时，人们会考虑它们的能耗量，而围护结构却往往很少会去关注，在围护结构的节能中，外墙体的保温节能是建筑节能的重点建筑物的外墙保温就像建筑物的外衣，既要能防止外部阳光的辐射、冷空气的入侵，又要能保持室内热能的散发，墙体保温技术重点是外墙保温。外墙保温可分为外墙内保温、外墙自保温、外墙外保温和外墙夹心保温。
     2.1　外墙内保温
     外墙内保温系统即保温材料置于外墙内侧，一般采用聚合物保温砂浆、石膏保温砂浆等，这个技术相对比较成熟。外墙内保温是在外墙内表面进行保温隔热施工，最初的保温隔热施工大部分都是内保温施工。由于它具有施工简便，易于操作，受气候影响小，尤其是外墙面的自由度大，因此受到业主的欢迎，到目前为止较为常用。外墙内保温的保温层构造位置使得建筑物外墙与内墙分别处于两个不同的温度环境。
一般来说，环境温度每变化10℃会引起墙体万分之一的混凝土材料涨缩，加之内保温层厚较大，这样使得这类建筑容易产生饰面层裂缝、占用室内的使用空间、墙体冷热桥的问题不易解决等问题出现。因此单纯的外墙内保温对建筑物本身的使用寿命并不利，但对外墙饰面自由选择较为有利，能满足一般性的建筑节能要求。
     该种施工方法的优点在于：①对面层无耐候要求。由于在室内施工，不考虑大气和雨水的侵蚀；②施工便利。施工不受气候的影响，也不需要做防护措施；③造价较低：充分利用工业废物，不需要很多工具。
     虽然外墙内保温技术运用广泛也较成熟，但外墙内保温的保温层构造位置使得建筑物外墙与内墙分别处于两个不同的温度环境。内墙及楼板处于室内的温度环境，如长年使住宅温度夏季控制26～28℃。冬季控制8～16℃，则其年温差的变化在10℃左右，而围护外墙处于室外的温度环境，其年温差的变化在50℃左右。一般来说，环境温度每变化10℃会引起墙体万分之一的混凝土材料涨缩，加之内保温层厚较大，这样使得这类建筑容易产生饰面层裂缝且占用室内的使用空间，墙体冷热桥的问题不易解决。因此单纯的外墙内保温对建筑物本身的使用寿命并不利，但对外墙饰面自由选择较为有利，能满足一般性的建筑节能要求。
     该种施工方法的缺点为：①不能彻底消除热桥，从而削弱了墙体绝热性，使得绝热效率仅为30％-40％；另外，由于热桥的影响，在内表面易产生结露。②若面层接缝不严而空气渗漏，易在绝热层上结露。③减少有效使用面积。④室温波动较大，对墙体结构产生破坏作用。由于“内保温技术综合征”的影响，内保温做法将会缩短建筑寿命。
     2.2　外墙外保温
     外墙外保温系统即保温材料处于外墙的外侧，由于其具有优良的保温节能效果，并可以消除结构性冷热桥，保护了主体结构，且不占室内使用空间，因而具备了综合经济效益高等优点并被建设部广泛推广。从理论上分析外墙外保温非常合理，但在施工的可操作性及产品的耐候性和安全性等方面尚存在一些问题，有待于进一步完善解决。
外墙外保温相对于内保温而言，技术工艺要求较高，成本也较高，但其保温效果及室内空间处理较内保温好，故其应用也较为普通。
外保温技术的主要优点：①提高外墙总体的保温性能，从而减少热损失；②在达到相同保温效果的条件下，可以减少保温层厚度，例如，经过测试用聚苯板外保温，保温层60mm厚，而内保温层却要120mm厚；③可以节省使用面积；④室内热舒适度较好，不会对墙体承重结构造成危害，对主体结构具有良好的保护作用；⑤既适用于新建房屋，也适用于旧房改造，施工中不影响正常使用，用于旧房改造时，对住户干扰少；⑥现场均采用预拌砂浆，施工按比例混合加水即可，解决了传统砂浆现场称量、拌制所产生的配料不准确的问题。
墙体结构的保温效果，一是看保温材料本身的性能，二是看它和其它材料组合在一起，总体性能如何。岩棉、矿棉、玻璃棉、阻燃型发泡聚苯乙烯和聚氨酯等应用较多，并在组成各种复合墙体时，可根据不同的要求加以选择和搭配。
外墙外保温的缺点：①冬季、雨季施工受到一定限制；⑦施工要求较高。抗裂层施工时，对耐碱网格布的搭接处理要严格，不然易发生开裂。
对EPS板或XPS板施工时，要注意板缝的处理，不然易导致整个墙体的开裂；施工需要一定的安全措施。
外墙外保温比较来说的保温性能、抗裂性能等均比外墙内保温要好，但是，外保温材料用于外墙外侧，直接承受来自自然界的各种因素的影响。保温层里的主体结构冬季温度提高，湿度降低，夏季温度稳定，有效的阻断冷（热）桥，墙体热应力减少，主体墙产生裂缝、变形、破损的危险大大减少，建筑寿命得以延长。但保温材料一旦开裂，非但起不到保温作用，还会对墙体起到破坏作用。因为一旦雨水或水蒸气进入已开裂的保温层内。不会很快的蒸发掉，墙体长期在水中，加速了墙体的老化。水分的作用还会引起内墙体发霉、长毛等现象。
     2.3　外墙自保温
     外墙自保温系统是墙体自身的材料具有节能阻热的功能，当前使用较多的加气混凝土砌块，尤其是砂加气混凝土砌块，这些砌块里面有许多封闭小孔，保温性能良好，其中较为典型的是伊通自保温系统。它利用伊通块或伊通板直接作为建筑物的外墙、内墙、屋面，从而达到保温节能效果。其优点是将围护和保温合二为一，无需另外附加保温隔热材料，在满足建筑要求的同时又满足保温节能要求。
尽管外墙自保温优势明显，但推广难度仍然不少。首先是由于自保温材料强度比较低，抗裂性不很理想，时间长容易产生墙体开裂现象。即使用在一般框架结构的建筑上，由于框架的变形性能大，而填充墙变形性能差，两者的控制变形难以取得一致，若增设过多的构造柱和水平抗裂带会增加冷热桥处理的难度。而且，对于大量高层建筑随着短肢剪力墙的大量使用，填充墙所占比例不高，使得外墙自保温系统受到限制。
外墙自保温主要依靠具有隔热保温性能的墙体材料，利用这些材料自身的性能，主要有加气混凝土砌块等。这些材料有一定的保温性能，但相比保温砂浆、聚苯板等材料来说还相差较大。例如同样为加气混凝土砌块外墙，要达到外墙传热系数0.6，如果采用聚苯板外墙外保温，外墙总厚度为270mm（外墙内抹灰20mm，加气混凝土砌块200ram，空气层10mm，聚苯板30mm，外墙饰面1 0mm）；如果采用加气混凝土砌块自保温则需要440ram.通过对比可看出外墙自保温加大了外墙厚度，使用面积减小，因此，在实际工程中外墙自保温采用较少。
     2.4　外墙夹芯保温
     该技术是在混凝土框剪体系中将聚苯板内置于建筑模板，即在将浇注的墙体外侧，然后浇注混凝土，混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体。该技术的优势是很明显的。由于外墙主体与保温层一次成活，工效提高、工期大大缩短，且施工人员的安垒性得到了保证。而且在冬季施工时，聚苯板起保温的作用，可减少外围围护保温措施。但在浇注混凝土时要注意均匀，连续浇注，否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形或错茬，影响后序施工。
     其中内置的聚苯板可以是双面钢丝网的，也可以是单面钢丝网的。双面钢丝网聚苯板与混凝土的连接，主要是依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，其结合性能良好，具有较高的安全度；单面钢丝网聚苯板与混凝土的连接，主要依靠混凝土与聚苯板的粘接力以及斜插钢筋、型钢等与混凝土墙-体的锚固力，结合性能也较好。与双钢丝网相比较，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，其造价可降低10％左右。但这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。
    外墙夹芯保温的优点：①可代替加气混凝土砌块作为填充结构，解决加气混凝土砌块在施工中存在着抹灰易空鼓、起壳和裂缝等质量问题；②绝热性能优于内保温技术，其绝热效率能达到50％～75％；③现场施工或预制，夹芯部分厚度可调，施工便利；④造价较低。
外墙夹芯保温缺点：①由于热桥的影响，削弱墙体绝热性能，联合钢筋和墙体的梁柱仍是热桥，⑦墙体较厚，减少有效使用面积；③由于结构两端的温度波动较大，易对墙体结构造成破坏。
    3 外墙保温材料行业发展前景
    建设部早在2005年就提出：到2010年，全国城镇建筑总能耗实现建筑节能50％；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。这就是说今后国内建筑中，外墙保温材料的市场前景十分看好。
     应以市场需求为导向，不断提高外墙保温技术的设计和科研能力。可以预见的是，在采取行政和技术立法的方式不断推进中国的建筑节能进程之时，对建筑节能的技术、产品的需求将会急剧增长。但目前的技术储备却完全不能适应这种形势，这种情况可视作是一种挑战，更可视为一种难得的机遇。为此，应以市场需求为导向，建立以企业为主体的创新体系，提高外墙外保温技术的设计和科研能力，促进外墙外保温产业结构调整和企业技术升级。
    墙体节能保温技术的发展对建筑技能至关重要，其核心问题往往是保温材料的选用和保温体系的开发。由于我国建筑节能尚处于起步阶段，外墙外保温技术与产品方面，亟待进一步加强研究，开发符合国内建筑结构特点、符合中国国情的外墙外保温成套技术，实现外墙外保温技术的高性能化及产业的规模化。既要在建筑节能水平上赶超世界先进国家，又要适应中国特色的建筑市场，这就要求一大批设计、生产、施工单位专心进行产品研发与应用，做到政府搭台，企业唱戏。
   保温节能建材的运用从表面上看，要比普通建材贵一些，但从长远来看它是非常经济合算的，按现有的节能标准，建筑物的围护结构（包括墙体、地面，屋面、外窗等）采取节能措施后可节能2.5％，其成本只是每平方米增加100～150元，节能效益在5～8年左右可收回。从目前市场运行来看，为迎合市场需求，一些不成熟的建筑节能技术匆忙上市，一些开发商为片面追求眼前利益，使用不成熟建筑节能材料，造成了大量的建筑垃圾或垃圾建筑。
   建筑形式是外在美的体现，建筑是否节能、环保，则是建筑内在美的体现。只有做到了内在美与外在美、形式美与内容美的统一，才是一个符合科学发展观要求、反映人类文明进步水平的优秀建筑作品，这也是当代建筑师应当追求的目标。