[摘要]建筑节能是国家资源节约国策的重要组成部分,建筑节能需要多种多样的围护结构节能技术和产品来支持。一方面,国家要研究符合我国国情的技术与产品,扶持符合绿色、资源循环利用政策的技术产品生产,规范外墙保温隔热工程应用市场;另一方面,生产、设计、施工企业要规范自己的生产经营活动,共同营造建筑节能技术发展和应用的春天。
[关键词]建筑外墙;保温技术;节能材料;问题分析
[作者简介]黎洁,广东省建工设计院,广东广州,510115
[中图分类号] TU111[文献标识码] A[文章编号] 1007-7723(2010)01-0142-0002
一、建筑外墙保温技术情况及应用
(一)有关外墙保温技术国外的应用情况
国外外墙保温工程最早出现在欧洲,至今已有超过40年的应用历史,使用最多的是发泡聚苯板薄抹面外保温系统;其他应用的技术系统还有玻璃棉外保温系统、岩棉外保温系统、聚氨酯外保温系统等;和它们同时存在的,还有在欧洲南部部分地区使用的外墙内保温和在北美地区使用的被称之为自保温的结构墙体保温系统。同时在欧洲是把外保温系统作为一个整体进行认定的,其中包括外保温系统的构造和设计、施工要点、系统和组成材料性能及生产过程质量控制等诸多方面。
(二)外墙保温技术国内应用与发展
我国于20世纪80 年代中期开始研究建筑外墙保温技术,进行工程试点。国内的企业、研究单位首先通过改良窑炉、管道的工业保温技术用于建筑物的节能。这方面的技术有珍珠岩、复合硅酸盐、海泡石和与有机硅复合的各种外墙保温砂浆。这些技术自20世纪90年代初期应用于北方严寒和寒冷地区的节能建筑,后因为性能指标达不到要求,并且由于生产控制不严格、生产设备过于简陋、施工质量难以控制,因而工程质量问题比较多而逐渐退出北方建筑节能市场,转而南下,在夏热冬冷和夏热冬暖地区进行宣传和应用。
二、建筑外墙保温技术的种类
节能保温墙体施工技术主要分为外墙内保温和外墙外保温两大类。
(一)内保温技术及其特点
外墙内保温施工,是在外墙结构的内部加做保温层。内保温施工速度快、操作方便灵活, 可以保证施工进度。内保温应用时间较长, 技术成熟,施工技术及检验标准是比较完善的。在2001 年外墙保温施工中约有90%以上的工程应用内保温技术。
被大面积推广的内保温技术有: 增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布的做法。
但内保温会多占用使用面积,“热桥”问题不易解决, 容易引起开裂, 还会影响施工速度,影响居民的二次装修,且内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温在技术上的不合理性, 决定了其必然要被外保温所替代。
(二)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,有其明显的优越性, 使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料,外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的结构工程, 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的外侧, 能够保护主体结构, 延长建筑物的寿命;有效减少建筑结构的热桥,增加建筑的有效空间;同时消除冷凝, 提高居住的舒适度。
目前比较成熟的外墙保温技术主要有以下几种:
1.外挂式外保温
外挂的保温材料有岩(矿)棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫板( 简称聚苯板, EPS、XPS)、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和廉价的成本, 已经在全世界范围内的外墙保温外挂技术中被广泛应用。
2.聚苯板与墙体一次浇注成型
该技术是在混凝土框—剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内, 在即将浇注的墙体外侧, 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。该技术解决了外挂式外保温的主要问题, 其优势是很明显的。由于外墙主体与保温层一次成活, 工效提高,工期大大缩短, 施工人员的安全性得到了保证。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和错茬, 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、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。
3.聚苯颗粒保温料浆外墙保温
将废弃的聚苯乙烯塑料(简称为EPS)加工破碎成为0.5～4mm的颗粒,作为轻集料来配制保温砂浆。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。这种工法是目前被广泛认可的外墙保温技术。
该施工技术简便,可以减少劳动强度, 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。同时该技术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, 从而实现外墙外保温技术的重要突破。与别的外保温相比较, 在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。
三、建筑外墙保温节能材料
节能材料属于保温绝热材料。绝热材料是指用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体, 既包括保温材料,也包括保冷材料。绝热材料的意义, 一方面是为了满足建筑空间或热工设备的热环境; 另一方面是为了节约能源。随着世界范围内能源的日趋紧张, 绝热材料在节能方面的意义日显突出。仅就一般的居民采暖的空调而言, 通过使用绝热围护材料,可在现有的基础上节能50%～80%。因此,有些国家将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的第五大“能源”。
外墙保温主要是靠保温绝热材料作为建筑围护, 开发和应用高效的保温绝热材料是保证建筑节能的有效措施。目前世界各发达国家, 均对绝热材料的生产和应用十分重视。之所以建筑节能工作做得好, 与它们重视和发展保温材料是分不开的。
(一)绝热材料的性能
绝热, 就是要最大限度地阻抗热流的传递。因此要求绝热材料必须具有大的热阻和小的导热系数。
从材料的组成上看,一般有机高分子的导热系数都小于无机材料;非金属的导热系数小于金属材料;气态物质的导热系数小于液态物质,液态物质小于固体。所以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的无机材料, 这对于保温绝热是有利的。
从材料的结构上看, 当材料的表观密度降低、孔隙率增大, 材料内部的孔隙为大量封闭的微小孔时, 材料的导热系数是比较小的。对于泡沫塑料制品, 要满足保温绝热材料的要求其最佳的表观密度为16～0kg/m3。
另外, 保温绝热材料还必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。其粘结性能要好, 还得有小的收缩率及与环境相适应的耐久性。
(二)常用的保温绝热材料
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: 聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS 及XPS)、岩(矿)棉板、玻璃棉毡以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等。以上各种材料所具有一个共同的特点就是在材料内部都有大量的封闭孔,它们的表观密度都较小,这也是作为保温隔热材料所必备的。
岩(矿)棉和玻璃棉有时统称为矿物棉, 它们都属于无机材料。岩棉不燃烧, 价格较低, 在满足保温隔热性能的同时还能够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,但其手感好于岩棉,可改善工人的劳动条件。但它的价格较岩棉为高。
聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主要原料,经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小,导热系数小,吸水率低,隔音性能好、机械强度高,而且尺寸精度高, 结构均匀。因此,在外墙保温中其占有率很高。硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常优越的绝热性能,它的导热系数之低(0.025 W/(m2•K) ) 是其他材料所无法与之相比的。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、而且易燃, 这就限制了它的使用。
四、我国外墙保温隔热技术应注意的问题
(一)完善防水隔潮性能
随着建筑节能意识的提高,在低能耗和超低能耗建筑设计中现有外墙保温隔热系统可能会出现露点。因此,外墙保温隔热技术产品下一步研究应该考虑隔潮层的设置。
(二)改变目前保温隔热材料以有机材料为主
以石油化工产品为主的墙面建筑节能的最终目的是为了节约石油、煤炭资源,但是目前大量使用的外墙保温隔热材料(EPS、XPS、PU)、门窗材料(PVC)、屋面材料(EPS、XPS、PU、PVC、沥青)都来自石油化工产品,对石油化工依存度高和大量使用又拉动了能源资源的消耗。因此应该关注、支持无机保温隔热材料的研发和应用,更应该在现阶段关注、支持有机石油化工保温隔热材料的循环利用技术的研发和应用。
(三)加强对保温隔热技术的科研力量
组织国家建筑科研力量认真研究我国南北建筑气候差异、建筑技术特点、建筑使用特点、外墙保温隔热机理和适宜的外墙保温隔热技术与产品。我国气候、生活习惯南北差异大,应该组织国家和地方科研力量进行研究,最终形成性能高中低档搭配,形式有外墙外保温、外墙内保温、外墙结构自保温,拥有多种材料、多种性能的,能分别适合我国北方寒冷干燥气候和南方温暖潮湿气候的工程特点的外墙保温隔热系统。
五、结语
目前,我国外墙保温技术发展很快,是节能工作的重点。在大力推广外墙保温技术的同时,也要加强新型节能材料的开发和利用。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, 从而真正地实现建筑节能。
