淺談新型墻體節(jié)能保溫材料的選擇

王鵬程（湖北省電力勘測設(shè)計院有限公司，湖北 武漢 430000）

改革開放后，我國建筑面積逐步遞增，每年建成建筑面積超過發(fā)達(dá)國家總和。隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，建筑能耗不斷增大。建筑能耗包括照明、家電等多方面的能耗，國內(nèi)既有建筑多數(shù)為高能耗建筑，我國單位面積采暖能耗是同緯度發(fā)達(dá)國家兩倍，主要原因是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能差。近年來，中國資源匱乏問題突出，隨著城市化進(jìn)程加快，建筑能耗逐步提升，加快建筑節(jié)能技術(shù)推廣顯得尤為迫切。我國建筑的采暖能耗大多超標(biāo)，節(jié)能減排成為國家的一項重要政策。建筑外墻節(jié)能是重點控制項目，需要找到適合建筑外墻保溫改造的關(guān)鍵性技術(shù)解決方案，為建筑外墻保溫施工提供研究資料。

1 建筑墻體保溫系統(tǒng)研究

1.1 建筑外墻保溫材料

保溫材料是導(dǎo)熱系數(shù)不超過0.2W/(m·K)的材料，選用保溫材料首先考慮其導(dǎo)熱系數(shù)。保溫材料種類繁多，可按材質(zhì)形態(tài)等進(jìn)行分類，根據(jù)材質(zhì)包括有機與無機類材料。有機類保溫材料具有良好隔熱效果，但存在不穩(wěn)定、變形系數(shù)大等缺點，常見材料有發(fā)泡聚苯板、酚醛板等；無機保溫材料施工易與墻基層黏結(jié)，耐久性較高，符合資源可循環(huán)利用的政策要求，但保溫隔熱效率較差，常見無機保溫材料有發(fā)泡水泥、無機纖維等。

復(fù)合型材料由于保溫隔熱效果好，具有抗老化、阻燃性高等優(yōu)點。保溫層強度高，施工簡單，有效提高資源循環(huán)利用率，復(fù)合型材料的多種材料組合，可以采用發(fā)泡等技術(shù)手段生產(chǎn)空心材料等[1]。復(fù)合型材料形態(tài)有纖維狀、多孔狀等，依據(jù)用途分為建筑體用與管道設(shè)備用，按施工方法分為填充式、綁扎式等。保溫材料還有中空玻璃、保溫裝飾一體化多功能板材等。中空玻璃是節(jié)能型復(fù)合玻璃，具有隔音防潮等優(yōu)勢，雖成本較高，但建筑立面造型優(yōu)勢明顯，又可兼顧節(jié)能保溫，是未來建筑材料選用的重要材料。

1.2 建筑墻體保溫系統(tǒng)

建筑外墻可簡單劃分為圍護(hù)結(jié)構(gòu)、裝飾結(jié)構(gòu)及保溫結(jié)構(gòu)。建筑外墻熱損失是建筑工程的嚴(yán)重問題，在建筑節(jié)能減排的趨勢下，外墻保溫材料研發(fā)成為建筑業(yè)發(fā)展重點[2]。建筑節(jié)能可以從外墻保溫系統(tǒng)與材料研發(fā)方面入手，常見外墻保溫所采用的措施有外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫及外墻自保溫三種。外墻內(nèi)、外保溫系統(tǒng)是將保溫材料附加在圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外兩側(cè)，減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱交換，降低墻體整體的傳熱能力。內(nèi)、外保溫系統(tǒng)是現(xiàn)階段最常用的保溫措施之一，施工簡單且可改造已有建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，但存在保溫材料與墻體結(jié)合不夠緊密，額外占用空間等缺點，被廣大人民所詬病。外墻自保溫系統(tǒng)是圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用新型結(jié)構(gòu)或新型材料，降低圍護(hù)墻體自身的傳熱能力，以達(dá)到節(jié)能減排的要求，其具有施工簡單，不額外占用空間等優(yōu)勢，但墻體材料存在自身強度較差，墻體存在熱橋難以解決，保溫效果受施工工藝等諸多限制，導(dǎo)致難以大范圍推廣。表1為外墻常用主體材料保溫性能參數(shù)。

表1 外墻常用主體材料保溫性能

巖棉保溫板是以玄武巖為主要原料的無機纖維板保溫吸聲材料，巖棉板經(jīng)高溫熔融加工成人工無機纖維，具有吸熱不燃等特點。無機改性不燃保溫板IPS利用聚苯乙烯顆粒保溫性能，采用特殊工藝制成具有A級防火功能的保溫材料，解決了有機材料不防火的問題。

根據(jù)《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(guī)范》可分為不燃、難燃、可燃、易燃四個等級。隨著大家對建筑安全關(guān)注度的日益提高，對建筑物防火也提出了更高的要求，而建筑保溫材料受到材料性能的制約，往往是建筑物防火審查的重點對象。根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2014）中要求，基層墻體與裝飾層之間無空腔的建筑，住宅高度大于100m 時，未設(shè)置人員密集場所的建筑大于50m 時，應(yīng)采用燃燒性能A 級的保溫材料；當(dāng)基層墻體與裝飾層之間無空腔的建筑，建筑高度大于24m 就應(yīng)采用燃燒性能A 級的保溫材料；而設(shè)置了人員密集場所的建筑，外墻外保溫應(yīng)采用燃燒性能A級的保溫材料。就國內(nèi)市場而言，燃燒性能A 級的保溫材料屈指可數(shù)，且或多或少都有缺陷面臨退市，尋找并推廣新型A級的保溫材料的任務(wù)迫在眉睫，表2為外墻常采用保溫材料的性能參數(shù)。

表2 外墻采用保溫材料的性能參數(shù)

外墻夾心保溫系統(tǒng)是將保溫材料置于墻體，具有保溫材料不易損壞，施工受外界因素影響小等優(yōu)點[3]，但存在熱橋現(xiàn)象，影響墻體保溫性能和夾心墻體抗震性能等缺陷。外墻外保溫是將保溫材料置于建筑外墻外側(cè)，成為當(dāng)前建筑項目應(yīng)用最廣泛的保溫模式，具有保溫效果優(yōu)良熱橋控制優(yōu)秀等特點，還具有能夠保護(hù)外墻主體結(jié)構(gòu)、延長建筑使用壽命等優(yōu)點，同時存在施工條件復(fù)雜、增加工期不穩(wěn)定因素等缺點[4]。建筑外墻保溫材料類型眾多，常見有保溫砂漿、現(xiàn)場噴涂發(fā)泡保溫材料等。

2 建筑墻體保溫材料應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 建筑外墻保溫材料使用情況

為推動生態(tài)文明建設(shè)，國家出臺多項政策鼓勵建筑節(jié)能環(huán)保材料的研發(fā)，我國建筑行業(yè)外墻保溫材料取得很大進(jìn)展，材料性能不斷提升。但我國建筑外墻保溫材料相比發(fā)達(dá)國家仍存在一定差距，在產(chǎn)品能耗及應(yīng)用推廣等方面較為落后，內(nèi)陸地區(qū)建筑技術(shù)水平相比東部地區(qū)存在差距。建筑外墻保溫材料產(chǎn)品構(gòu)成不合理，巖棉板適用范圍不斷擴(kuò)大，玻璃棉等新興環(huán)保材料使用較少。

隨著改革開放的推進(jìn)，我國人民生活水平不斷提高。冬季采暖地區(qū)不斷增大，有效降低建筑能耗是當(dāng)務(wù)之急。外圍護(hù)結(jié)構(gòu)占建筑能耗的1/3，墻體材料在降低建筑能耗中起到關(guān)鍵性作用[5]。開展建筑節(jié)能新技術(shù)、新材料的研究非常必要。新型材料研發(fā)及使用需通過建材燃燒性能測評，大面積建筑開工需要大量節(jié)能保溫材料，監(jiān)督工程材料質(zhì)量是控制建材質(zhì)量的必要手段。建筑保溫裝飾品性能決定建筑防火性能，要加強對保溫裝飾產(chǎn)品規(guī)范管理。中國大型標(biāo)志性建筑失火的案例應(yīng)引起建材市場的反思，建筑墻體保溫材料防火性能不足是引發(fā)火災(zāi)事故發(fā)生的重要原因。

建筑外墻保溫工程是我國節(jié)能減排的重要部分，建筑外墻保溫工程采取很多措施處理施工質(zhì)量問題，外墻保溫工程總量上升，施工難度加大，參建單位響應(yīng)國家外墻保溫工程節(jié)能號召，不斷改善保溫施工技術(shù)，防止出現(xiàn)低級安全事故，構(gòu)建科學(xué)合理的質(zhì)量監(jiān)管方案。我國建筑節(jié)能方面認(rèn)識不斷提高，外墻保溫技術(shù)取得較好效果，由于保溫技術(shù)運用時間短，配套管理不到位，導(dǎo)致出現(xiàn)施工質(zhì)量問題。外墻保溫系統(tǒng)中新型保溫材料僅出現(xiàn)在小批試點建設(shè)項目，大部分項目降低建筑能耗作用不顯著，而發(fā)達(dá)國家大約80%的保溫材料用于建筑業(yè)。未來保溫材料發(fā)展核心應(yīng)放在建筑領(lǐng)域，防火性能優(yōu)越、性價比高的保溫材料將得到發(fā)展。

2.2 建筑墻體材料應(yīng)用中的問題

當(dāng)前我國外墻保溫系統(tǒng)防火性能存在安全隱患，我國建筑應(yīng)按規(guī)范設(shè)計達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，使用保溫材料大多為可燃有機材料，薄抹灰有機保溫材料系統(tǒng)為主的外墻保溫方式存在火災(zāi)安全隱患，要增強外墻保溫系統(tǒng)防火安全性。我國建筑保溫中重復(fù)建設(shè)等問題嚴(yán)重，新產(chǎn)品應(yīng)用不足，由于無法根據(jù)建設(shè)項目情況建立科學(xué)施工方案，對建筑業(yè)發(fā)展產(chǎn)生不利影響[6]。需要研究分析建筑墻體材料應(yīng)用存在的問題，采取有效措施提升建筑墻體材料安全性能。

我國城市住宅多為中高層建筑，東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，高層建筑火災(zāi)特點體現(xiàn)在疏散困難，火勢蔓延快，營救難度大等。高層建筑外飾面內(nèi)空構(gòu)造多，高層建筑辦公人數(shù)多，安全疏散困難；高層建筑高度大，消防云梯數(shù)量有限，從室外營救困難。通常15 層以上建筑發(fā)生火災(zāi)采取內(nèi)部消防設(shè)施，應(yīng)提高外墻保溫系統(tǒng)防火性能。要考慮火災(zāi)發(fā)生時控制保溫材料不蔓延擴(kuò)展，考慮火災(zāi)控制保溫燃燒的危害。目前建筑保溫產(chǎn)品按訂單生產(chǎn)現(xiàn)象普遍，為建筑火災(zāi)安全留下隱患。由于缺少建筑保溫產(chǎn)品防火安全質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)，出現(xiàn)材料防火性能不合格會影響后續(xù)工作。

3 建筑墻體保溫材料選擇應(yīng)用改進(jìn)

近年來我國社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，建筑業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，需要加強建筑能耗控制。外墻保溫材料節(jié)能環(huán)保成為外墻建設(shè)的核心考核指標(biāo)，如何選用施工簡單、節(jié)能環(huán)保的外墻保溫材料成為建筑業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問題。目前我國建筑墻體保溫材料技術(shù)研究應(yīng)用取得很大成效，有效提高建筑工程質(zhì)量，降低建筑能耗。但目前仍存在火災(zāi)安全隱患、缺乏規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等問題,需要依據(jù)加強建筑墻體保溫材料創(chuàng)新研發(fā)推廣，促進(jìn)建筑業(yè)綠色健康發(fā)展。

3.1 建筑外墻保溫材料規(guī)范使用重點工作

建筑墻體保溫材料應(yīng)用需重點研究解決墻體裂縫、耐久性差、環(huán)境污染等問題。建筑火災(zāi)通常會造成嚴(yán)重社會影響，要加強對建筑保溫材料防火性能監(jiān)控，做好加強建筑系統(tǒng)阻燃功能，加大施工監(jiān)督管理；設(shè)置高效防護(hù)層，大力開發(fā)新型阻燃劑，多使用無空腔建筑結(jié)構(gòu)，科學(xué)設(shè)置防火隔離帶等。針對外墻保溫材料存在墻皮脫落問題，在建筑施工中要求做好保溫材料現(xiàn)場拉拔測試，對部分關(guān)鍵點位置可進(jìn)行多類材料測試；減少空腔結(jié)構(gòu)使用，通過無空腔結(jié)構(gòu)提升建筑外墻安全性。根據(jù)建筑墻體熱橋原因，建議建設(shè)項目采用外墻保溫系統(tǒng)，外墻保溫復(fù)合墻體采用保溫砂漿，降低建筑室內(nèi)空間濕度。

3.2 建筑墻體保溫材料應(yīng)用管理建議

建筑工程保溫材料使用建議加強質(zhì)量監(jiān)管，加強產(chǎn)品燃燒標(biāo)準(zhǔn)研究，加大新產(chǎn)品工藝創(chuàng)新研究。因價格競爭等問題，加強質(zhì)量監(jiān)管體系建設(shè)成為重點。加強質(zhì)量監(jiān)督檢查對保持技能標(biāo)準(zhǔn)控制至關(guān)重要。當(dāng)前很多大型建筑企業(yè)采購加強建材質(zhì)量管理，加強對供應(yīng)商資質(zhì)管理，建筑工程外墻保溫施工質(zhì)量監(jiān)管要求加大市場監(jiān)管力度，嚴(yán)格審查施工圖紙，禁止使用劣質(zhì)材料。一些國外研究人員聯(lián)手研究外墻保溫材料周期評估標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)建筑研究涉及防火性能研究，防火隔離帶逐步出現(xiàn)在建筑規(guī)范中。我國絕熱材料相比發(fā)達(dá)國家存在較大差距，隨著我國經(jīng)濟(jì)實力增強，整體絕熱材料行業(yè)發(fā)展有很大空間，需要加大規(guī)模性流水線作業(yè)，加強行業(yè)監(jiān)管力度，重視新技術(shù)開發(fā)應(yīng)用，拓寬規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)范圍力度。

3.3 建筑工程外墻保溫材料應(yīng)用發(fā)展

未來建筑工程外墻保溫材料應(yīng)用發(fā)展趨勢是堅持有機與無機材料結(jié)合技術(shù)，堅持建筑節(jié)能防火兼顧發(fā)展，堅持與防火構(gòu)造結(jié)合技術(shù)路線。我國建筑新建量占全球首位，新建建筑高能耗占據(jù)主導(dǎo)，當(dāng)前建筑業(yè)出現(xiàn)忽視節(jié)能指標(biāo)，保溫材料未來發(fā)展是堅持安全與防火兼?zhèn)渎肪€。有機與無機材料結(jié)合可以克服彼此不足，是保溫材料最佳發(fā)展路徑。由于外墻保溫材料燃燒引起火災(zāi)，國家出臺很多外保溫材料新規(guī)定，外保溫材料防火性能需要衡量，保溫材料要兼具防火性能。

4 結(jié)語

本文介紹墻體保溫材料系統(tǒng)，分析建筑墻體保溫材料應(yīng)用中的問題，提出建筑墻體保溫材料發(fā)展建議。建筑業(yè)發(fā)展以消耗大量自然資源為代價，建筑節(jié)能尤為重要。建筑中積極提高能源使用率可以緩解國家能源緊張狀況，可采取增加門窗氣密性，改善墻體保溫等措施節(jié)能，改善墻體保溫是有效的節(jié)能方法。我國人均耕地面積較少，進(jìn)行墻體材料改革，發(fā)展使用節(jié)能環(huán)保的新型墻體材料非常迫切。未來新型保溫材料要具有良好防火性、變形系數(shù)小等特點。