建筑外墻外保溫系統(tǒng)與建筑節(jié)能

建筑外墻外保溫系統(tǒng)與建筑節(jié)能［摘要］本文分析我省建筑外墻現(xiàn)狀和節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，介紹幾種常用的外墻外保溫體系和外保溫材料的性能，供設(shè)計(jì)施工選用。同時(shí)提出外保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)注意的問題及其防治措施。［關(guān)鍵詞］建筑節(jié)能外墻外保溫Abstract:ThepaperanalyzestheconditionsoftheexternalwallinFujianandthedemandsofthedesignstandardforenergyefficiencyofresidentialbuildings.Introducesomekindsofusefulexternalthermalinsulationsystemandthefunctionofthethermalinsulationmaterialfordesignandconstruction.Raisedthenoticedquestionofexternalthermalinsulationsystemandthemeasuresontheirpreventionandcure.Keywords:buildingenergyefficiency;externalwall;externalthermalinsulation1.概述隨著我省節(jié)能率為50%的居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)由設(shè)計(jì)階段進(jìn)入施工實(shí)施，以及《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施，單一的墻體材料（厚度通常為190mm）的熱工性能除加氣混凝土砌塊外，都達(dá)不到節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)“規(guī)定性指標(biāo)”的要求，因此外墻要達(dá)到“規(guī)定性指標(biāo)”要求必須進(jìn)行保溫處理。墻體保溫有外保溫和內(nèi)保溫兩種，近幾年北方的墻體保溫實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，雖然兩種保溫方式在保溫材料的熱工性能、保溫層的厚度一樣，但內(nèi)保溫由于存在“熱橋”和“結(jié)露”等致命問題，這幾年在工程上使用越來越少。然而外墻外保溫系統(tǒng)因其保溫層置于外墻的外面，具有保護(hù)主體結(jié)構(gòu)、延長建筑物的使用壽命，防止“熱橋”和“結(jié)露掛霜”現(xiàn)象，不占室內(nèi)空間、增加使用面積等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于新建、改建、擴(kuò)建的民用建筑和采暖、空調(diào)的各類建筑。2、福建省建筑外墻現(xiàn)狀及節(jié)能要求在未執(zhí)行《實(shí)施細(xì)則》以前，外墻材料主要有粘土空心磚、實(shí)心粘土磚、混凝土空心砌塊、粉煤灰砌塊、陶粒砌塊等，主導(dǎo)墻材是190mm厚粘土空心磚（K≥1.8）和240mm粘土實(shí)心磚（K≥2.3，在我省的山區(qū)和農(nóng)村地區(qū)使用），基本上沒有保溫隔熱措施，北區(qū)的外墻都達(dá)不到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求?！断臒岫涞貐^(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和《福建省居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施細(xì)則》都對外墻傳熱系數(shù)做出了規(guī)定，前者K≤1.5W/m2·K，后者要求雖然放寬為K≤2.0W/m2·K，但同時(shí)增強(qiáng)了對窗戶熱工性能的要求?！豆步ㄖ?jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定夏熱冬暖地區(qū)外墻的傳熱系數(shù)K≤1.5W/m2·K；夏熱冬冷地區(qū)外墻的傳熱系數(shù)K≤1.0W/m2·K。按節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，福建現(xiàn)有的墻體材料中只有190mm加氣混凝土砌塊能滿足傳熱系數(shù)K≤1.0W/m2·K和K≤1.5W/m2·K的要求，可以采用墻體自保溫系統(tǒng)，現(xiàn)有的粘土多孔磚、混凝土空心砌塊、粉煤灰砌塊，它們的傳熱系數(shù)K≥1.5W/m2·K，都需要采取外保溫技術(shù)。從上海、江蘇、成都的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在質(zhì)量控制方面板狀保溫材料的施工質(zhì)量比粉類保溫材料的施工質(zhì)量有保證，不容易偷工減料，而EPS板與XPS板相比因其表面較粗糙、材料體積密度小，在透氣性和與墻體基層的粘結(jié)性方面更有優(yōu)勢。從節(jié)能目標(biāo)分析，外墻自保溫體體系具有施工方便、造價(jià)比較低的特點(diǎn)，但單一墻體它必須具有承重、隔熱、防水、圍護(hù)等為一體的功能，對單一墻體，施工工藝要求很高，隨著節(jié)能目標(biāo)的提高，墻體的厚度也必然隨著加厚，因此也必然縮小了室內(nèi)空間使用面積。對于量大面廣高層建筑剪力墻的隔熱問題，還需應(yīng)用外墻外保溫技術(shù)。3、幾種常用的外保溫體系3.1行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程》（JGJ144－2005）推薦了五種外墻外保溫系統(tǒng)，其中板類的4種，粉類的1種，可貼面磚的2種。（1）EPS板薄抹面外保溫系統(tǒng)。以EPS板為保溫材料，玻纖網(wǎng)增強(qiáng)聚合物砂漿抹面層和飾面涂層為保護(hù)層，采用粘結(jié)方式固定，抹面層厚度小于6mm的外墻外保溫系統(tǒng)。（2）現(xiàn)澆混凝土復(fù)合無網(wǎng)EPS板外保溫系統(tǒng)，用于現(xiàn)澆混凝土剪力墻體系。以EPS板為保溫材料，以玻纖網(wǎng)增強(qiáng)抹面層和飾面層為保護(hù)層，在現(xiàn)場澆灌混凝土?xí)r將EPS板置于外模板內(nèi)側(cè)，保溫材料與混凝土基層一次澆注成型的外墻外保溫系統(tǒng)。（3）現(xiàn)澆混凝土復(fù)合EPS鋼絲網(wǎng)架板外保溫系統(tǒng)。用于現(xiàn)澆混凝土剪力墻體系。以EPS單面鋼絲網(wǎng)架板為保溫材料，在現(xiàn)場澆灌混凝土?xí)r將EPS單面鋼絲網(wǎng)架板置于外模板內(nèi)側(cè)，保溫材料與混凝土基層一次澆注成型，鋼絲網(wǎng)架板表面抹水泥抗裂砂漿并可貼面磚材料的外墻外保溫系統(tǒng)。（4）機(jī)械固定EPS鋼絲網(wǎng)架板外保溫系統(tǒng)。采用錨栓或預(yù)埋鋼筋機(jī)械固定方式，以腹絲非穿透型EPS鋼絲網(wǎng)架板為保溫材料，后錨固于墻體基層上，表面抹水泥抗裂砂漿并可貼面磚材料的外墻外保溫系統(tǒng)。（5）膠粉EPS顆粒保溫漿料外保溫系統(tǒng)。以礦物膠凝材料和EPS顆粒組成的保溫漿料為保溫材料并以現(xiàn)場抹灰方式固定在基層上，以抗裂砂漿玻纖網(wǎng)增強(qiáng)抹面層和飾面層為保護(hù)層的外墻外保溫系統(tǒng)。3.2其它外墻外保溫系統(tǒng)（1）硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料外保溫系統(tǒng)。用聚氨酯發(fā)泡工藝將聚氨酯保溫材料噴涂于基層墻體上，聚氨酯保溫材料面層用輕質(zhì)找平材料進(jìn)行找平，飾面層可采用涂料或面磚等進(jìn)行裝飾。該工藝保溫效果好，可達(dá)到國家第三步65%的節(jié)能目標(biāo)，而且施工速度快，能明顯縮短工期。（2）XPS板外保溫系統(tǒng)。用XPS板代替EPS板形成的保溫系統(tǒng)，導(dǎo)熱系數(shù)低、保溫性能好，但XPS板表面的粘結(jié)性以及透汽性應(yīng)進(jìn)一步研究。4、外保溫材料及其性能要求外保溫材料由于置于墻體的外側(cè)，直接與外界接觸，承受的溫差大，因此，絕熱材料不僅要有良好的阻抗熱流傳遞的性能即大的熱阻、小的傳熱系數(shù)，而且對保溫材料的耐候性、耐久性和保溫體系的抗裂、防火、防水、透氣、抗震、抗風(fēng)壓能力提出較高的要求。為便于推廣使用，現(xiàn)將《北京市居住建筑節(jié)能保溫工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程》（DBJ01－97－2005）的幾種常用保溫材料的主要性能列于表2.1，供借鑒參考。表2.1幾種常用的保溫材料主要性能表材料名稱指指標(biāo)項(xiàng)目模塑聚苯乙烯泡沫沫塑料板（EPS板）硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料膠粉EPS顆粒保溫漿料表觀密度Kg//m3≥18≥30<230（干）壓縮強(qiáng)度MPaa≥0.1≥0.1≥0.25抗拉強(qiáng)度MPaa≥0.1≥0.1≥0.1水蒸汽透濕系數(shù)N≤4.5≤6.5--尺寸穩(wěn)定性%≤0.5≤5(70℃488h)--線性收宿率%----≤0.3吸水率%（v//v）≤4.0≤4.0≤4.0軟化系數(shù)--≥0.7燃燒性能B2垂直燃燒法，平均均燃燒時(shí)間不不大于30s，燃燒高度度不大于250mmmB1導(dǎo)熱系數(shù)W/mm.K≤0.042≤0.025≤0.06拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，MPa（與水泥砂砂漿）常溫常態(tài)≥0.1≥0.1≥0.1耐水≥0.1≥0.1≥0.15、外墻外保溫設(shè)計(jì)與施工應(yīng)注意的問題及其防治措施5.1外保溫材料脫落問題及其防治措施。一是外保溫由于受風(fēng)荷載的作用特別是高層建筑，建筑外墻承受風(fēng)荷載較大，墻體部分會產(chǎn)生很大負(fù)風(fēng)壓（吸力），再加上外保溫材料自重作用，容易產(chǎn)生脫落；二是外保溫材料大多數(shù)為有機(jī)材料，而基層材料通常為各種磚、砌塊或混凝土屬無機(jī)材料，兩者自身材性不相容，粘結(jié)性不好容易產(chǎn)生脫落。因此設(shè)計(jì)時(shí)保溫層與基層之間的粘結(jié)必須有一定的強(qiáng)度，目前工程上常用專用粘結(jié)膠粘結(jié)或錨釘機(jī)械固定兩種連接方式，為確保外保溫系統(tǒng)粘結(jié)可靠、牢固，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ144－2005列了4.0.2條、4.0.5條和4.0.8條共3條強(qiáng)制性條文，規(guī)定了“外墻外保溫系統(tǒng)的現(xiàn)場粘結(jié)強(qiáng)度不得小于0.1MPa,膠粘劑與水泥砂漿的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度在干燥狀態(tài)下不得小于0.6MPa、浸水48h后不得小于0.4MPa，與EPS板的粘結(jié)強(qiáng)度在干燥狀態(tài)和浸水48h后均不得小于0.1MPa，并且破壞部位應(yīng)位于EPS板內(nèi)?！北本┦械胤綐?biāo)準(zhǔn)對膠粘劑、界面劑及抹面抗裂砂漿的性能作了規(guī)定，見表5.1。表5.1膠粘劑、界面劑及抹面抗裂砂漿的性能材料名稱指標(biāo)項(xiàng)目膠粘劑界面劑抹面抗裂砂漿拉伸粘結(jié)強(qiáng)度MMPa（與聚苯板板）常溫常態(tài)≥0.10≥0.10（與聚苯苯板）≥0.20（與聚氨氨酯）≥0.10耐水≥0.10≥0.1（與聚苯板板）≥0.2（與聚氨酯酯）≥0.10耐凍融----≥0.10拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，MPa（與水泥砂砂漿）常溫常態(tài)≥0.70≥0.70--耐水≥0.50≥0.50--柔韌性抗壓強(qiáng)度/抗折強(qiáng)強(qiáng)度（水泥基基）----≤3.0開裂應(yīng)變（非水泥泥基）%----≥1.50壓剪粘結(jié)強(qiáng)度，MPa（與水泥砂砂漿）原強(qiáng)度--≥1.50--耐水--≥1.00--耐凍融--≥1.00--可操作時(shí)間h2.0--2.05.2外保溫材料的開裂問題及其防治措施。外保溫系統(tǒng)的防開裂問題也是外保溫的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。外保溫系統(tǒng)由于保溫材料、砂漿、磚墻或混凝土的材性不同，導(dǎo)致材料的溫變性能差異，在外界溫差的作用下，材料產(chǎn)生的溫度應(yīng)力的大小不同，材料產(chǎn)生的溫度應(yīng)變不相等，不同材料層之間產(chǎn)生溫度應(yīng)變而發(fā)生開裂，導(dǎo)致滲水，使保溫材料的保溫隔熱性能大大降低，時(shí)間長了失去保溫性能。因此預(yù)防或有效控制外保溫系統(tǒng)的開裂，工程上通常采用抗裂砂漿和在兩種材料之間鋪設(shè)玻纖網(wǎng)格布等增強(qiáng)筋的做法，提高外保溫系統(tǒng)的抗溫變性能，這里玻纖網(wǎng)格布材料的抗拉強(qiáng)度是關(guān)鍵性指標(biāo)，因此JGJ144－2005第4.0.10條強(qiáng)制性條文規(guī)定“玻纖網(wǎng)格布的拉伸斷裂強(qiáng)力不得小于750N/50mm,耐堿拉伸斷裂強(qiáng)力保留率均不得小于50%?！?.3外保溫材料的防火性能應(yīng)符合國家有關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在用于高層建筑的外保溫多采用阻燃性聚苯板，用于高層建筑時(shí)，應(yīng)采取防火構(gòu)造措施，如設(shè)置防火隔離帶等。5.4外飾面層應(yīng)采用涂料。系統(tǒng)中的保溫層多為輕質(zhì)多孔材料、剪力強(qiáng)度較低，所以高層建筑外保溫系統(tǒng)中飾面層不宜采用面磚。如粘貼面磚，其高度最好不要超過24米、且必須有可靠的固定措施，以防止面磚脫落傷人。5.5外保溫系統(tǒng)的耐久性能應(yīng)能滿足使用要求。系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)過耐候性試驗(yàn)，在正常使用和維護(hù)條件下，外墻外保溫工程的使用年限應(yīng)不少于25年。6、幾種外墻外保溫系統(tǒng)的構(gòu)造型式結(jié)合福建省氣候特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)水平，為滿足建筑節(jié)能率為50%的目標(biāo)，提供幾種常見的外墻外保溫系統(tǒng)構(gòu)造的熱工性能指標(biāo)，供設(shè)計(jì)者參考選用。表6.1外墻構(gòu)造型式、構(gòu)造圖及其性能參數(shù)墻體材料外墻構(gòu)造簡圖構(gòu)造層厚度、名稱稱保溫隔熱層厚度((mm)主體部位熱惰性指標(biāo)D值傳熱阻R0（m2·K/W）傳熱系數(shù)KW/（m2·KK）加氣混凝土1、20mm厚水泥砂砂漿2、190mm厚加氣氣混凝土3、20mm厚石灰砂砂漿----3.420.911.10*粘土空心磚（改造造）1、10mm水泥砂漿漿2、過渡層3、聚氨酯硬泡4、20mm水泥砂漿漿5、190mm粘土空空心磚6、20mm水泥砂漿漿153.151.030.96灰沙磚5mm抗裂砂漿聚苯顆粒保溫砂漿漿（λ=00.06）220mm灰沙磚磚20mm水泥砂漿漿20403.173.490.721.001.391.00粉煤灰砌塊飾面涂料保護(hù)層聚苯板（λ=0..042）砂漿找平層＋膠漿漿層190mm粉煤灰灰砌塊6、20mm水泥砂漿漿20253.013.100.901.021.110.98墻體材料外墻構(gòu)造簡圖構(gòu)造層厚度、名稱稱保溫隔熱層厚度((mm)主體部位熱惰性指標(biāo)D值傳熱阻R0（m2·K/W）傳熱系數(shù)KW/（m2·KK）鋼筋混凝土飾面涂料保護(hù)層聚苯板（λ=0..042）膠漿層層砂漿找平200mm鋼筋混混凝土20mm水泥砂漿漿20352.963.230.751.111.340.901、面磚或彈性涂料料2、6mm聚合物砂漿漿（配耐堿玻玻纖網(wǎng)格布）3、擠塑板（λ=0..03）4、3mm聚合物砂漿漿5、20mm水泥砂漿漿找平6、200mm鋼筋混混凝土7、20mm水泥砂漿漿15252.782.900.771.051.290.951、5mm厚抗裂砂漿漿2、15mm厚膠粉聚聚苯顆粒找平平層3、聚氨酯硬泡（λ==0.0333）4、200mm厚鋼筋筋混凝土5、20mm厚混合砂砂漿10202.993.010.981.241.020.81注：①帶*號的數(shù)值為實(shí)際檢測值，所用構(gòu)造是為測傳熱系數(shù)的試驗(yàn)構(gòu)造，實(shí)際工程構(gòu)造還應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。②以上僅供設(shè)計(jì)人員參考，不同廠家、不同規(guī)格型號產(chǎn)品均可能有較大差異，實(shí)際參數(shù)應(yīng)以抽樣檢測為準(zhǔn)。③除熱工性能外，外墻構(gòu)造尚應(yīng)滿足力學(xué)、耐候性能等國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有關(guān)要求。④對新