試析夏熱冬冷地區(qū)外墻保溫技術(shù)優(yōu)化對(duì)策

彭 莉，彭 強(qiáng)

（江西省建筑技術(shù)促進(jìn)中心，江西 南昌）

引言

夏熱冬冷地區(qū)主要是指長江中下游及其周圍地區(qū)，該地區(qū)的范圍大致為隴海線以南，南嶺以北，四川盆地以東。氣候特點(diǎn)是夏季悶熱，冬季濕冷，氣溫日較差??；年降水量大，夏季空調(diào)和冬季采暖要求都比較高。以往很多地區(qū)直接沿用寒冷地區(qū)外墻保溫手段，但如果該地區(qū)大量降雨，空氣濕度高，會(huì)直接影響建筑外墻的穩(wěn)定性，滋生更多霉?fàn)钗镔|(zhì)?；诖?，本文對(duì)夏熱冬冷地區(qū)外墻保溫技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，具有重要推廣意義和實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。

1 夏熱冬冷地區(qū)實(shí)施外墻保溫技術(shù)現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平的提高，人民群眾對(duì)美好居住環(huán)境的需求也越來越高。通過推進(jìn)建筑節(jié)能發(fā)展，以更少的能源資源消耗，為人民群眾提供更加優(yōu)良的公共服務(wù)、更加優(yōu)美的工作生活空間、更加完善的建筑使用功能，在減少碳排放的同時(shí)，不斷增強(qiáng)人民群眾的獲得感、幸福感和安全感。建筑能耗中，供暖和空調(diào)能耗占比50%～70%，其中圍護(hù)結(jié)構(gòu)所引起的能耗占暖通空調(diào)能耗的40%～50%[1]。有些地區(qū)對(duì)節(jié)能率提出了更高的要求，如江蘇省《居住建筑熱環(huán)境和節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（DB32/4066-2021）中進(jìn)一步提升了建筑節(jié)能率，將以往65%的節(jié)能率提升至75%。夏熱冬冷地區(qū)實(shí)施外墻保溫技術(shù)有利于全面落實(shí)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提升圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能，提升建筑能效，把握節(jié)能降碳的關(guān)鍵要素。

2 夏熱冬冷地區(qū)外墻保溫技術(shù)優(yōu)化對(duì)策

2.1 組合式自保溫墻體系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式

組合式自保溫墻體系統(tǒng)應(yīng)用自保溫墻體材料作為主體材料，在其表面粘貼、錨固其他保溫材料，提高外墻整體保溫性能[2]。

在墻體材料選擇方面優(yōu)先應(yīng)用混凝土復(fù)合砌塊或蒸壓加氣砌塊。此類建筑墻體材料質(zhì)地較輕，與傳統(tǒng)鋼筋混凝土墻體相比，不會(huì)對(duì)建筑地基造成過大負(fù)荷壓力影響。

此類外墻保溫體系主要為無空腔結(jié)構(gòu)，外側(cè)面層強(qiáng)化冷熱橋保溫，減少墻體材料開裂、脫落以及水分滲漏等多重安全風(fēng)險(xiǎn)隱患，同時(shí)有良好隔熱防火效果。該建筑保溫體系靈活度高，可以結(jié)合不同建筑節(jié)能需求進(jìn)行材料優(yōu)化選擇與專項(xiàng)設(shè)計(jì)。

如表1 所示，結(jié)合《建筑節(jié)能與可再生能源利用規(guī)范》（GB 55015-2021）中對(duì)夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能要求，設(shè)計(jì)一組巖棉組合自保溫墻體構(gòu)造。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，該建筑自保溫墻體系統(tǒng)的傳熱系數(shù)為0.49 W/ (m2·k)，滿足《建筑節(jié)能與可再生能源利用規(guī)范》（GB 55015-2021）對(duì)夏熱冬冷地區(qū)的外墻熱工性能要求，滿足了節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。而把加氣混凝土換成普通鋼筋混凝土的話，傳熱系數(shù)達(dá)到1.08 W/(m2·k)，與先前的外墻構(gòu)造的傳熱系數(shù)相比翻了一倍。由此可見，采用組合式自保溫系統(tǒng)構(gòu)造對(duì)外墻節(jié)能有巨大的優(yōu)勢(shì)。如果繼續(xù)增加巖棉板厚度，使其達(dá)到55 mm,計(jì)算出來的傳熱系數(shù)能夠達(dá)到0.395 W/(m2·k)，滿足《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 51530-2019 對(duì)夏熱冬冷地區(qū)的外墻熱工性能要求。因此，通過組合自保溫墻體設(shè)計(jì)，能夠較好地降低外墻的熱工參數(shù)。

表1 建筑組合自保溫墻體系統(tǒng)節(jié)能參數(shù)

2.2 優(yōu)化選擇建筑外墻保溫隔熱材料

按照《外墻外保溫工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ144-2019），建筑外墻外保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使用年限為25 年。有機(jī)保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)普遍較好，但是燃燒性能不能夠達(dá)到A2。有機(jī)類保溫層容易出現(xiàn)板材燃燒后快速蔓延至整個(gè)建筑，引發(fā)安全事故，造成人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。無機(jī)材料雖具有良好的防火性能，但是導(dǎo)熱系數(shù)普遍偏高。要達(dá)到相同節(jié)能效果需要材料加大厚度，使得建筑造價(jià)增大。巖棉導(dǎo)熱系數(shù)在無機(jī)類材料中算偏低的，但是市場(chǎng)上巖棉質(zhì)量普遍較差，運(yùn)用到外墻上巖棉易粉化、脫落，造成安全事故。

對(duì)于夏熱冬冷地區(qū)而言，外墻保溫隔熱效果的最主要影響因素在于應(yīng)用的保溫隔熱材料。常見保溫材料熱工參數(shù)如表2 所示。當(dāng)前夏熱冬冷地區(qū)建筑行業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的建筑保溫系統(tǒng)形式為外墻外保溫薄抹灰系統(tǒng)，裝飾一體板外墻保溫系統(tǒng)和外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)。保溫材料主要包括模塑聚苯板、擠塑聚苯板、巖棉板、泡沫玻璃等多種類型的材料，但是由于《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2018 版)》（GB50016-2014）對(duì)外墻保溫材料的燃燒性能有要求，燃燒性能為B1 級(jí)及以下的保溫材料受到使用限制。

表2 常見保溫材料熱工參數(shù)[3]

排除掉燃燒性能不滿足A 級(jí)要求的保溫材料，可選擇的有真空絕熱板，G 型熱固改性聚苯板、巖棉板、泡沫玻璃、無機(jī)防火保溫板、建筑保溫砂漿等材料。這些材料中能夠達(dá)到0.050 W/(m·k)以下的有泡沫玻璃板、真空絕熱板、巖棉板、G 型熱固改性聚苯板這幾種。

泡沫玻璃板的吸水率低，強(qiáng)度高，耐火極限3 h以上，且不會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體，材料中有很多密閉氣孔，能夠起到良好的隔音效果，作為外墻保溫材料具有很大的優(yōu)勢(shì)，缺點(diǎn)是造價(jià)較高。真空絕熱板導(dǎo)熱系數(shù)能達(dá)到0.012 W/(m·k)以下，吸水率非常低，是非常好的絕熱材料。但是材料成本高，無法切割，不能夠錨固，這些因素限制了它的使用。巖棉板易吸濕，使得材料密度增大，導(dǎo)致保溫板脫落，造成安全事故[4]。一般需要粘貼錨固工藝施工。熱固改性聚苯板相比于傳統(tǒng)EPS 板燃燒性能好,導(dǎo)熱系數(shù)能夠達(dá)到泡沫玻璃板級(jí)別，且材料價(jià)格相對(duì)于泡沫玻璃板較低，運(yùn)用于外墻有較大的優(yōu)勢(shì)。

因此，對(duì)于夏熱冬冷地區(qū)，泡沫玻璃板和熱固復(fù)合保溫板適用于作為外墻保溫材料優(yōu)選材料，再者可以選擇酸度系數(shù)高的巖棉板。當(dāng)然，有條件可以使用真空絕熱板等其他材料。

2.3 提升外墻保溫技術(shù)施工水平

為直觀說明外墻保溫技術(shù)施工要點(diǎn)，文章引入某地建筑施工案例輔助闡述，案例工程占地面積23 501 m2，采用組合式自保溫墻體系統(tǒng)，保溫構(gòu)造可見圖1。

圖1 組合式自保溫墻體系統(tǒng)構(gòu)造

2.3.1 外墻處理技術(shù)

墻體基層部分采用加氣混凝土砌塊，砌塊運(yùn)送到場(chǎng)后需要進(jìn)行外觀質(zhì)量檢驗(yàn)和抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)、干密度檢驗(yàn)等。外觀質(zhì)量檢驗(yàn)要符合表3 所述要求，同時(shí)按下式計(jì)算抗壓強(qiáng)度尺寸效應(yīng)系數(shù)以及試件實(shí)際抗壓強(qiáng)度：

表3 加氣混凝土砌塊外觀質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

其中，Kf為試件尺寸效應(yīng)系數(shù)；fn為對(duì)比試件抗壓強(qiáng)度測(cè)試值；fcc為標(biāo)準(zhǔn)試件抗壓強(qiáng)度；f 為抗壓強(qiáng)度評(píng)定值。本次使用A1.5 和A2.0 級(jí)別加氣混凝土，干密度級(jí)別為B0.3 和B0.4，采用薄灰縫砌筑工藝，平均干密度應(yīng)當(dāng)小于等于350 kg/m3和450 kg/m3。

檢查完畢后進(jìn)行砌體施工，提前清掃樓層基面，確認(rèn)好預(yù)埋件、預(yù)留洞口等的位置，然后在外墻地面+200 mm 范圍內(nèi)進(jìn)行砌筑，廚房、衛(wèi)生間等部分防水要求較高，還需要在底部澆筑C20 混凝土導(dǎo)墻，高度控制在150～200 mm 為佳。灑水濕潤基面，使用滾刷均勻涂抹10～30 mm 厚的找平砂漿，砂漿配制比控制在1:3，稠度控制在30～50 mm，用以控制第一皮砌塊垂直度和水平度。在砂漿墊層上涂抹粘接劑，按照提前設(shè)計(jì)好的排列方案依次砌筑加氣混凝土砌塊，上下皮砌塊錯(cuò)縫搭接，搭接長度不小于砌塊長度的1/3。

2.3.2 熱橋處理技術(shù)

熱橋部分采用膠粉聚苯顆粒保溫漿料進(jìn)行處理，操作環(huán)節(jié)需要合理控制漿料配比，本次使用的漿料干容重為32 kg/m3，聚苯顆粒堆積密度為12～21 kg/m3，使用5 mm 篩網(wǎng)進(jìn)行粒度檢測(cè)，篩余漿料不得大于5%。按照水、膠粉料、聚苯顆粒的順序依次下料，下入膠粉料后需要先攪拌3～5 min，加入聚苯顆粒后繼續(xù)攪拌3 min，可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整加水量，制備完畢的材料應(yīng)在4 h 內(nèi)用完。采用分層施工的方式，層間施工間隔不能超過24 h，均勻涂抹。完成后留出充足固化時(shí)間，通常需要5 d，然后進(jìn)行抗裂砂漿施工和掛網(wǎng)施工[5-6]。

2.3.3 結(jié)合部位處理技術(shù)

組合式保溫系統(tǒng)施工環(huán)節(jié)，需要嚴(yán)格控制施工順序，通常從房屋轉(zhuǎn)角處或是墻體兩端出發(fā)施工，加氣混凝土砌塊和主體砼構(gòu)件相連部位，需要設(shè)置專門的連接件，本次采用L 型鐵件，搭配射釘固定方式以確保穩(wěn)固性。要重點(diǎn)把控L 型鐵件的固定位置，通常在第一皮砌塊上設(shè)置第一道，后續(xù)每隔兩皮設(shè)置一道，注意射釘、砼構(gòu)件邊緣之間應(yīng)當(dāng)保持一定間距，通常不能小于50 mm，防止結(jié)合部位受力損壞（見圖2）。

圖2 保溫砌塊與豎向砼構(gòu)件之間的連接方式

3 結(jié)論

總而言之，在新時(shí)代發(fā)展背景下，我國建筑行業(yè)領(lǐng)域越發(fā)呈現(xiàn)低能耗、綠色化、節(jié)能化的發(fā)展態(tài)勢(shì)，為了提高現(xiàn)代化建設(shè)水平，需要應(yīng)用外墻保溫技術(shù)進(jìn)行良好保溫隔熱。夏熱冬冷地區(qū)氣候炎熱潮濕，對(duì)于墻體保溫隔熱效果要求更高，對(duì)此，本文首先分析了夏熱冬冷地區(qū)外墻保溫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，其次重點(diǎn)探究夏熱冬冷地區(qū)外墻保溫技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)要素，分別站在組合式自保溫墻體系統(tǒng)、外墻保溫材料以及外墻保溫技術(shù)施工三大方面進(jìn)行分析，希望能夠?yàn)槲覈臒岫涞貐^(qū)外墻保溫施工提供參考。