建筑外墙外保温系统与建筑节能

建筑外墙外保温系统与建筑节能［摘要］本文分析我省建筑外墙现状和节能设计标准要求，介绍几种常用的外墙外保温体系和外保温材料的性能，供设计施工选用。同时提出外保温系统设计与施工中应注意的问题及其防治措施。［关键词］建筑节能外墙外保温Abstract:ThepaperanalyzestheconditionsoftheexternalwallinFujianandthedemandsofthedesignstandardforenergyefficiencyofresidentialbuildings.Introducesomekindsofusefulexternalthermalinsulationsystemandthefunctionofthethermalinsulationmaterialfordesignandconstruction.Raisedthenoticedquestionofexternalthermalinsulationsystemandthemeasuresontheirpreventionandcure.Keywords:buildingenergyefficiency;externalwall;externalthermalinsulation1.概述随着我省节能率为50%的居住建筑节能设计标准由设计阶段进入施工实施，以及《公共建筑节能设计标准》的实施，单一的墙体材料（厚度通常为190mm）的热工性能除加气混凝土砌块外，都达不到节能设计标准“规定性指标”的要求，因此外墙要达到“规定性指标”要求必须进行保温处理。墙体保温有外保温和内保温两种，近几年北方的墙体保温实践经验表明，虽然两种保温方式在保温材料的热工性能、保温层的厚度一样，但内保温由于存在“热桥”和“结露”等致命问题，这几年在工程上使用越来越少。然而外墙外保温系统因其保温层置于外墙的外面，具有保护主体结构、延长建筑物的使用寿命，防止“热桥”和“结露挂霜”现象，不占室内空间、增加使用面积等优点，被广泛用于新建、改建、扩建的民用建筑和采暖、空调的各类建筑。2、福建省建筑外墙现状及节能要求在未执行《实施细则》以前，外墙材料主要有粘土空心砖、实心粘土砖、混凝土空心砌块、粉煤灰砌块、陶粒砌块等，主导墙材是190mm厚粘土空心砖（K≥1.8）和240mm粘土实心砖（K≥2.3，在我省的山区和农村地区使用），基本上没有保温隔热措施，北区的外墙都达不到节能标准要求。《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》和《福建省居住建筑节能设计标准实施细则》都对外墙传热系数做出了规定，前者K≤1.5W/m2·K，后者要求虽然放宽为K≤2.0W/m2·K，但同时增强了对窗户热工性能的要求。《公共建筑节能设计标准》规定夏热冬暖地区外墙的传热系数K≤1.5W/m2·K；夏热冬冷地区外墙的传热系数K≤1.0W/m2·K。按节能设计标准要求，福建现有的墙体材料中只有190mm加气混凝土砌块能满足传热系数K≤1.0W/m2·K和K≤1.5W/m2·K的要求，可以采用墙体自保温系统，现有的粘土多孔砖、混凝土空心砌块、粉煤灰砌块，它们的传热系数K≥1.5W/m2·K，都需要采取外保温技术。从上海、江苏、成都的实践经验表明，在质量控制方面板状保温材料的施工质量比粉类保温材料的施工质量有保证，不容易偷工减料，而EPS板与XPS板相比因其表面较粗糙、材料体积密度小，在透气性和与墙体基层的粘结性方面更有优势。从节能目标分析，外墙自保温体体系具有施工方便、造价比较低的特点，但单一墙体它必须具有承重、隔热、防水、围护等为一体的功能，对单一墙体，施工工艺要求很高，随着节能目标的提高，墙体的厚度也必然随着加厚，因此也必然缩小了室内空间使用面积。对于量大面广高层建筑剪力墙的隔热问题，还需应用外墙外保温技术。3、几种常用的外保温体系3.1行业标准《外墙外保温工程技术规程》（JGJ144－2005）推荐了五种外墙外保温系统，其中板类的4种，粉类的1种，可贴面砖的2种。（1）EPS板薄抹面外保温系统。以EPS板为保温材料，玻纤网增强聚合物砂浆抹面层和饰面涂层为保护层，采用粘结方式固定，抹面层厚度小于6mm的外墙外保温系统。（2）现浇混凝土复合无网EPS板外保温系统，用于现浇混凝土剪力墙体系。以EPS板为保温材料，以玻纤网增强抹面层和饰面层为保护层，在现场浇灌混凝土时将EPS板置于外模板内侧，保温材料与混凝土基层一次浇注成型的外墙外保温系统。（3）现浇混凝土复合EPS钢丝网架板外保温系统。用于现浇混凝土剪力墙体系。以EPS单面钢丝网架板为保温材料，在现场浇灌混凝土时将EPS单面钢丝网架板置于外模板内侧，保温材料与混凝土基层一次浇注成型，钢丝网架板表面抹水泥抗裂砂浆并可贴面砖材料的外墙外保温系统。（4）机械固定EPS钢丝网架板外保温系统。采用锚栓或预埋钢筋机械固定方式，以腹丝非穿透型EPS钢丝网架板为保温材料，后锚固于墙体基层上，表面抹水泥抗裂砂浆并可贴面砖材料的外墙外保温系统。（5）胶粉EPS颗粒保温浆料外保温系统。以矿物胶凝材料和EPS颗粒组成的保温浆料为保温材料并以现场抹灰方式固定在基层上，以抗裂砂浆玻纤网增强抹面层和饰面层为保护层的外墙外保温系统。3.2其它外墙外保温系统（1）硬质聚氨酯泡沫塑料外保温系统。用聚氨酯发泡工艺将聚氨酯保温材料喷涂于基层墙体上，聚氨酯保温材料面层用轻质找平材料进行找平，饰面层可采用涂料或面砖等进行装饰。该工艺保温效果好，可达到国家第三步65%的节能目标，而且施工速度快，能明显缩短工期。（2）XPS板外保温系统。用XPS板代替EPS板形成的保温系统，导热系数低、保温性能好，但XPS板表面的粘结性以及透汽性应进一步研究。4、外保温材料及其性能要求外保温材料由于置于墙体的外侧，直接与外界接触，承受的温差大，因此，绝热材料不仅要有良好的阻抗热流传递的性能即大的热阻、小的传热系数，而且对保温材料的耐候性、耐久性和保温体系的抗裂、防火、防水、透气、抗震、抗风压能力提出较高的要求。为便于推广使用，现将《北京市居住建筑节能保温工程施工质量验收规程》（DBJ01－97－2005）的几种常用保温材料的主要性能列于表2.1，供借鉴参考。表2.1几种常用的保温材料主要性能表材料名称指指标项目模塑聚苯乙烯泡沫沫塑料板（EPS板）硬质聚氨酯泡沫塑料胶粉EPS颗粒保温浆料表观密度Kg//m3≥18≥30<230（干）压缩强度MPaa≥0.1≥0.1≥0.25抗拉强度MPaa≥0.1≥0.1≥0.1水蒸汽透湿系数N≤4.5≤6.5--尺寸稳定性%≤0.5≤5(70℃488h)--线性收宿率%----≤0.3吸水率%（v//v）≤4.0≤4.0≤4.0软化系数--≥0.7燃烧性能B2垂直燃烧法，平均均燃烧时间不不大于30s，燃烧高度度不大于250mmmB1导热系数W/mm.K≤0.042≤0.025≤0.06拉伸粘结强度，MPa（与水泥砂砂浆）常温常态≥0.1≥0.1≥0.1耐水≥0.1≥0.1≥0.15、外墙外保温设计与施工应注意的问题及其防治措施5.1外保温材料脱落问题及其防治措施。一是外保温由于受风荷载的作用特别是高层建筑，建筑外墙承受风荷载较大，墙体部分会产生很大负风压（吸力），再加上外保温材料自重作用，容易产生脱落；二是外保温材料大多数为有机材料，而基层材料通常为各种砖、砌块或混凝土属无机材料，两者自身材性不相容，粘结性不好容易产生脱落。因此设计时保温层与基层之间的粘结必须有一定的强度，目前工程上常用专用粘结胶粘结或锚钉机械固定两种连接方式，为确保外保温系统粘结可靠、牢固，行业标准JGJ144－2005列了4.0.2条、4.0.5条和4.0.8条共3条强制性条文，规定了“外墙外保温系统的现场粘结强度不得小于0.1MPa,胶粘剂与水泥砂浆的拉伸粘结强度在干燥状态下不得小于0.6MPa、浸水48h后不得小于0.4MPa，与EPS板的粘结强度在干燥状态和浸水48h后均不得小于0.1MPa，并且破坏部位应位于EPS板内。”北京市地方标准对胶粘剂、界面剂及抹面抗裂砂浆的性能作了规定，见表5.1。表5.1胶粘剂、界面剂及抹面抗裂砂浆的性能材料名称指标项目胶粘剂界面剂抹面抗裂砂浆拉伸粘结强度MMPa（与聚苯板板）常温常态≥0.10≥0.10（与聚苯苯板）≥0.20（与聚氨氨酯）≥0.10耐水≥0.10≥0.1（与聚苯板板）≥0.2（与聚氨酯酯）≥0.10耐冻融----≥0.10拉伸粘结强度，MPa（与水泥砂砂浆）常温常态≥0.70≥0.70--耐水≥0.50≥0.50--柔韧性抗压强度/抗折强强度（水泥基基）----≤3.0开裂应变（非水泥泥基）%----≥1.50压剪粘结强度，MPa（与水泥砂砂浆）原强度--≥1.50--耐水--≥1.00--耐冻融--≥1.00--可操作时间h2.0--2.05.2外保温材料的开裂问题及其防治措施。外保温系统的防开裂问题也是外保温的关键技术问题之一。外保温系统由于保温材料、砂浆、砖墙或混凝土的材性不同，导致材料的温变性能差异，在外界温差的作用下，材料产生的温度应力的大小不同，材料产生的温度应变不相等，不同材料层之间产生温度应变而发生开裂，导致渗水，使保温材料的保温隔热性能大大降低，时间长了失去保温性能。因此预防或有效控制外保温系统的开裂，工程上通常采用抗裂砂浆和在两种材料之间铺设玻纤网格布等增强筋的做法，提高外保温系统的抗温变性能，这里玻纤网格布材料的抗拉强度是关键性指标，因此JGJ144－2005第4.0.10条强制性条文规定“玻纤网格布的拉伸断裂强力不得小于750N/50mm,耐碱拉伸断裂强力保留率均不得小于50%。”5.3外保温材料的防火性能应符合国家有关法律法规和技术标准。现在用于高层建筑的外保温多采用阻燃性聚苯板，用于高层建筑时，应采取防火构造措施，如设置防火隔离带等。5.4外饰面层应采用涂料。系统中的保温层多为轻质多孔材料、剪力强度较低，所以高层建筑外保温系统中饰面层不宜采用面砖。如粘贴面砖，其高度最好不要超过24米、且必须有可靠的固定措施，以防止面砖脱落伤人。5.5外保温系统的耐久性能应能满足使用要求。系统应经过耐候性试验，在正常使用和维护条件下，外墙外保温工程的使用年限应不少于25年。6、几种外墙外保温系统的构造型式结合福建省气候特点和经济水平，为满足建筑节能率为50%的目标，提供几种常见的外墙外保温系统构造的热工性能指标，供设计者参考选用。表6.1外墙构造型式、构造图及其性能参数墙体材料外墙构造简图构造层厚度、名称称保温隔热层厚度((mm)主体部位热惰性指标D值传热阻R0（m2·K/W）传热系数KW/（m2·KK）加气混凝土1、20mm厚水泥砂砂浆2、190mm厚加气气混凝土3、20mm厚石灰砂砂浆----3.420.911.10*粘土空心砖（改造造）1、10mm水泥砂浆浆2、过渡层3、聚氨酯硬泡4、20mm水泥砂浆浆5、190mm粘土空空心砖6、20mm水泥砂浆浆153.151.030.96灰沙砖5mm抗裂砂浆聚苯颗粒保温砂浆浆（λ=00.06）220mm灰沙砖砖20mm水泥砂浆浆20403.173.490.721.001.391.00粉煤灰砌块饰面涂料保护层聚苯板（λ=0..042）砂浆找平层＋胶浆浆层190mm粉煤灰灰砌块6、20mm水泥砂浆浆20253.013.100.901.021.110.98墙体材料外墙构造简图构造层厚度、名称称保温隔热层厚度((mm)主体部位热惰性指标D值传热阻R0（m2·K/W）传热系数KW/（m2·KK）钢筋混凝土饰面涂料保护层聚苯板（λ=0..042）胶浆层层砂浆找平200mm钢筋混混凝土20mm水泥砂浆浆20352.963.230.751.111.340.901、面砖或弹性涂料料2、6mm聚合物砂浆浆（配耐碱玻玻纤网格布）3、挤塑板（λ=0..03）4、3mm聚合物砂浆浆5、20mm水泥砂浆浆找平6、200mm钢筋混混凝土7、20mm水泥砂浆浆15252.782.900.771.051.290.951、5mm厚抗裂砂浆浆2、15mm厚胶粉聚聚苯颗粒找平平层3、聚氨酯硬泡（λ==0.0333）4、200mm厚钢筋筋混凝土5、20mm厚混合砂砂浆10202.993.010.981.241.020.81注：①带*号的数值为实际检测值，所用构造是为测传热系数的试验构造，实际工程构造还应满足相关标准要求。②以上仅供设计人员参考，不同厂家、不同规格型号产品均可能有较大差异，实际参数应以抽样检测为准。③除热工性能外，外墙构造尚应满足力学、耐候性能等国家标准规范有关要求。④对新