外墻保溫的發(fā)展與現(xiàn)狀

趙 軍

建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱是實現(xiàn)建筑節(jié)能的重要技術(shù)和基本方式,其地位也在日益得到增強。這其中外墻的保溫又是重中之重。目前外墻保溫分為外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫和三明治式夾芯保溫三種以及使用空心磚、空心砌塊等輕質(zhì)墻體材料等。

外墻內(nèi)保溫施工是在外墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)部加做保溫層。優(yōu)點是內(nèi)保溫施工速度快,操作方便靈活,可以保證施工進度;且應(yīng)用時間較長,技術(shù)成熟,施工技術(shù)及檢驗標(biāo)準(zhǔn)是比較完善的。但是內(nèi)保溫會占用使用面積,“熱橋”問題非常不易解決,容易引起開裂,還會影響施工進度,影響居民的二次裝修,且內(nèi)墻懸掛和固定物件容易破壞內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)。內(nèi)保溫在技術(shù)上的不合理性,決定了其必然要被外保溫所替代。

1 外墻外保溫的發(fā)展與作用

外墻外保溫是目前大力推廣的建筑保溫節(jié)能技術(shù)。外保溫技術(shù)合理,與內(nèi)保溫相比,使用相同尺寸、規(guī)格和性能的保溫材料效果要好。關(guān)鍵的是可以很好的降低K值,解決熱橋問題,消除冷凝,提高房間舒適度;同時保護建筑物外墻,提高建筑使用壽命。外墻保溫體系于20世紀(jì)60年代起源于歐洲,70年代第一次能源危機后得到重視。最初用于彌補墻體裂縫,通過實際使用后發(fā)現(xiàn)確實可以很好的解決墻體裂縫,同時又發(fā)現(xiàn)這種復(fù)合的墻體材料具有良好的保溫隔熱性能,節(jié)約了消耗。并且,重質(zhì)的墻體外側(cè)復(fù)合輕質(zhì)的保溫系統(tǒng)是最合理的墻體結(jié)構(gòu)組合方式。這種復(fù)合的墻體結(jié)構(gòu)在滿足力學(xué)要求的同時還在隔音、防火、防潮、熱舒適度等方面都具有最佳性能[1]。

2 外墻外保溫的基本現(xiàn)狀

2.1 外掛式外保溫

外掛的保溫材料有巖(礦)棉、玻璃棉氈、聚苯乙烯泡沫板(簡稱聚苯板,EPS,XPS)、陶?；炷翉?fù)合聚苯仿石裝飾保溫板、鋼絲網(wǎng)架夾芯墻板等。其中聚苯板保溫因具有良好的物理性能和廉價的成本,已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)的外墻保溫外掛技術(shù)中被廣泛使用。該外掛技術(shù)是采用粘結(jié)砂漿或是專用的固定件將保溫材料貼、掛在墻面上,然后抹抗裂砂漿,壓入玻璃纖維網(wǎng)格布形成的保護層,最后加做裝飾面。還有一種做法是用專用的固定件將不易吸收水的各種保溫板固定在外墻上,然后將鋁板、天然石材、彩色玻璃等外掛在預(yù)先制作的龍骨上,直接形成裝飾面。由貝聿銘先生設(shè)計的中國銀行總行辦公樓的外保溫采用的就是這種設(shè)計。

這種外掛式的外保溫安裝費時,施工難度大,且施工占用主導(dǎo)工期,待主體驗收完后才可以進行施工。在進行高層施工時,施工人員的安全不易得到保障。

1)保溫材料。保溫材料所具有的一個共同特點就是在材料內(nèi)部有大量的封閉孔,所以其表觀密度都較小。其中聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯樹脂為主要原料,經(jīng)發(fā)泡劑發(fā)泡而制成,由許多封閉的多面體蜂窩組成,每個蜂窩的直徑為0.2 mm～0.5 mm,蜂窩壁厚僅0.001 mm。巖棉和玻璃棉有時統(tǒng)稱為礦物棉,它們都屬于無機材料。巖棉不燃燒,價格較低,在滿足保溫隔熱性能的同時還能夠具有一定的隔聲效果。但巖棉的質(zhì)量優(yōu)劣相差較大,保溫性能好的密度低,其抗拉強度也低,耐久性比較差。玻璃棉與巖棉在性能上有很多相似之處,但其手感好于巖棉,可改善工人的勞動條件。但它的價格較巖棉高。2)構(gòu)造特點。以聚苯乙烯泡沫塑料板薄抹灰型外墻外保溫系統(tǒng)為例:此系統(tǒng)采用膠粘劑把作為保溫隔熱層的聚苯板(或者采用極壓性聚苯板)與基層墻體粘結(jié)(根據(jù)建筑高度或有特殊要求,決定是否輔以錨栓固定)。保溫層的防護層為嵌埋有耐堿玻璃網(wǎng)格布增強的聚合物抗裂砂漿,即為薄抹灰面層,防護層厚度普通為3 mm～5 mm,加強型為5 mm～7 mm,然后外面采用涂料飾面。3)構(gòu)造問題。首先是飾面問題。在使用涂料飾面時一般沒有荷載上的問題。但是在我國陶瓷面磚是各地區(qū)都比較受歡迎的一種外墻面裝飾材料,近兩年來,陶瓷面磚應(yīng)用于外墻外保溫體系的事例也很常見,但是對于荷載卻沒有實際數(shù)據(jù)上的技術(shù)支持。陶瓷飾面與一般的涂料飾面相比是有一定優(yōu)點的。其次是粘結(jié)劑的問題。當(dāng)前國內(nèi)引進的干粉膠主要是醋酸乙烯—乙烯類的聚合物產(chǎn)品,從粘結(jié)力、耐候性、耐水性等性能看,很大程度上不如丙烯酸系聚合物膠粘劑,尤其在彈性方面,后者有很大的抗裂伸長性,防脫落效果好。第三是聚苯板外墻保溫體系中,聚苯板+玻纖網(wǎng)+聚合物砂漿形成一個整體,它不僅要有保溫隔熱的性能,還需要抵御外來的風(fēng)壓、雨淋、高溫日照及嚴(yán)寒的侵蝕。

2.2 聚苯板與墻體一次澆筑成型

在混凝土框—剪體系中,基層墻體外現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體采用聚苯板作為保溫隔熱材料,置于建筑外墻外模板內(nèi)側(cè),并以錨栓作為輔助固定件,澆筑混凝土使其與聚苯板一起一次成型為復(fù)合墻體。這種方式解決了外掛式外保溫的主要問題,其優(yōu)勢是很明顯的。由于外墻主體與保溫層一次成活,功效提高,工期大大縮短,且施工人員的安全性得到了保證。而且在冬季施工時,聚苯板起保溫作用,可減少外圍護保溫措施。其中內(nèi)置的聚苯板可以是雙面鋼絲網(wǎng)的,也可以是單面鋼絲網(wǎng)的。在拼接聚苯板時,要在板間的各相鄰邊全部刷滿膠粘劑,以使板縫緊密粘結(jié)。

2.3 聚苯顆粒保溫料漿外墻保溫(保溫砂漿)

將廢棄的聚苯乙烯塑料(簡稱EPS)加工破碎成為0.5 mm～4 mm的顆粒,作為輕集料來配制保溫砂漿。該技術(shù)包含保溫層、抗裂防護層和抗?jié)B保護面層(或是面層防滲抗裂二合一砂漿層)。保溫層分為一般型和加強型,但是加強型需要鋪設(shè)鍍鋅鋼絲管網(wǎng),增強保溫層與基層墻體的拉結(jié)力。

振利公司開發(fā)提出了ZL膠粉聚苯顆粒保溫材料及成套技術(shù),它包含了“外保溫層優(yōu)于內(nèi)保溫層”“外墻外保溫層無空腔體系做法”“柔韌變形量逐層漸變,逐層釋放應(yīng)力的抗裂技術(shù)路線”三大技術(shù)理念和“保護主體結(jié)構(gòu),延長建筑結(jié)構(gòu)壽命是最大的節(jié)能”外保溫主要作用的思想。在1998年被建設(shè)部列為國家級工法。這種工法是目前被廣泛認可的外墻保溫技術(shù)。

2.4 保溫涂料

復(fù)合硅酸鹽保溫涂料是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的保溫涂料,綜合了涂料及保溫材料的雙重特點,干燥后形成有一定強度及彈性的保溫層。保溫涂料最大的優(yōu)勢在于施工一體化、保溫與飾面一體化,可以提高施工速度和質(zhì)量,從而保證安全,降低成本。

與一般的保溫材料相比較,保溫涂料導(dǎo)熱系數(shù)低,保溫效果顯著,并且可與基層全面粘結(jié),整體性強,特別適用于其他保溫材料難以解決的異型設(shè)備保溫;質(zhì)輕、層薄,與建筑內(nèi)保溫相比提高了住宅的使用面積;阻燃性好,環(huán)保性強;材料生產(chǎn)工藝簡單,能耗低。但同時也有其缺點:如干燥周期強,容易有空鼓現(xiàn)象;抗沖擊能力弱,吸濕性大;同時裝飾功能也有待加強。

熱傳遞是通過對流、輻射及熱傳導(dǎo)三種途徑來實現(xiàn)的。就保溫涂料而言,熱傳導(dǎo)主要由保溫涂料中的固體部分來完成;熱對流主要由保溫涂料中的空氣來完成;熱輻射的傳遞不需要任何介質(zhì)。因此要獲得良好的隔熱保溫效果:1)要在保持足夠機械強度的同時,材料的體積密度極端的小;2)要將空氣的對流減弱到極限;3)要通過近于無窮多的界面和通過材料的改性使熱輻射經(jīng)反射、散射和吸收而降到最低。

在國外專家的研究基礎(chǔ)上,保溫涂料有以下幾個發(fā)展方向:無機隔熱反射墻體涂料、薄層隔熱反射涂料、水性反射隔熱涂料、輻射隔熱涂料、真空絕熱保溫涂料、納米孔超級絕熱技術(shù)在保溫領(lǐng)域的應(yīng)用。

表1 硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料主要指標(biāo)

2.5 創(chuàng)新性研究

1)噴涂硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料外墻外保溫系統(tǒng)(見表1)。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料具有非常優(yōu)越的絕熱性能,導(dǎo)熱系數(shù)低是其他材料所無法與之相比的。同時其特有的閉孔結(jié)構(gòu)使其具有更優(yōu)越的耐水汽性能,由于需要額外的絕緣防潮,簡化了施工程序,降低了工程造價。目前,已有振利高新技術(shù)公司等企業(yè)在大力開發(fā)應(yīng)用硬泡聚氨酯外墻外保溫隔熱技術(shù),并批量用于工程實踐。振利無溶劑聚氨酯硬泡沫噴涂外墻外保溫隔熱技術(shù)為北京振利高新技術(shù)公司開發(fā)的外墻外保溫隔熱成套技術(shù)之一。該技術(shù)采用現(xiàn)場聚氨酯硬泡沫噴涂進行主體保溫隔熱,采取ZL膠粉聚苯顆粒保溫隔熱漿料找平和補充保溫隔熱,飾面層可采用涂料或面磚等進行裝飾。

2)巖棉聚苯顆粒外墻外保溫隔熱技術(shù)。巖棉防火性能好,耐久性好,能夠做到與結(jié)構(gòu)壽命同步。巖棉外墻外保溫隔熱的應(yīng)用在歐洲、北美比較廣泛,尤其適用于防火等級要求高的建筑。國外20 m以上的建筑一般都不用聚苯板作為外保溫隔熱。這種技術(shù)構(gòu)造是采用鋼絲網(wǎng)和錨固件將巖棉板固定在基層墻體上,類似于外掛式,但是其配套使用的聚苯顆粒漿料能提高巖棉板面層的強度,這主要是為了解決高層建筑防火的要求,高層建筑的保溫隔熱層應(yīng)具有更好的抗火災(zāi)功能。

3)其他創(chuàng)新。無論是在保溫材料上還是在具體施工技術(shù)、建筑構(gòu)造上,國內(nèi)外都在對外墻保溫技術(shù)進行著研究。例如:中國在提倡保溫節(jié)能的同時,也注重環(huán)保。開始把建筑、工業(yè)廢料如廢聚苯顆粒、廢聚酯塑料、粉煤灰、尾礦砂、廢橡膠顆粒、廢紙纖維運用到外墻保溫中去。

3 對外墻外保溫的要求

在大量試驗研究的基礎(chǔ)上,歐美對外墻外保溫已有嚴(yán)格立法工作,其中包括對外墻外保溫系統(tǒng)的強制認證標(biāo)準(zhǔn),以及對于系統(tǒng)中相關(guān)組成材料的標(biāo)準(zhǔn)等。2000年,歐洲技術(shù)許可審批組織EOTA發(fā)布了名為ETAG 004帶抹灰層的墻體外保溫復(fù)合體系技術(shù)許可的標(biāo)準(zhǔn)。新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對外墻外保溫的要求為:機械阻力與穩(wěn)定性,著火時的安全、衛(wèi)生、健康與環(huán)境、實用安全;噪聲防護;能源經(jīng)濟與熱量保持;耐久性和可用性。

外墻保溫要想達到目標(biāo)首先就要保證材料的貨真價實和施工上沒有偷工減料現(xiàn)象。雖然現(xiàn)在在我國國內(nèi)外墻保溫已經(jīng)得到了大家的重視,并且有了強制性的規(guī)定,但是卻沒有強制性的立法來控制外墻保溫系統(tǒng)的質(zhì)量。舉個例子:合格的膠粉聚苯顆粒4 cm厚,成本在 30元/m2～36元/m2之間(不含施工費、稅金),但是市場上有的只有24元/m2,有的商家甚至采用水泥加聚苯顆粒配出膠粉聚苯顆粒保溫材料。抗裂砂漿按國家要求應(yīng)有防水性能,但是市場上大部分都不防水,網(wǎng)格布80%不符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

目前我國外墻保溫技術(shù)發(fā)展很快,是節(jié)能工作的重點。但是在發(fā)展的同時,首先就是急需國家級標(biāo)準(zhǔn)的確定,改變目前混亂的市場現(xiàn)象。同時外墻保溫技術(shù)的發(fā)展與節(jié)能材料、技術(shù)的革新是密不可分的,建筑節(jié)能必須以發(fā)展新型節(jié)能材料為前提,有足夠的保溫絕熱材料作基礎(chǔ),過硬的施工技術(shù)作后盾。這樣才能真正地達到建筑節(jié)能的目標(biāo),走可持續(xù)性發(fā)展的道路。

[1] JOJ 134-2001,夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] 李 艷.降低建筑能耗的幾點認識[J].山西建筑,2007,33(7):236-237.