外墻外保溫技術性能評價指標體系探索

摘要：隨著外墻外保溫系統(tǒng)技術的不斷發(fā)展和完善，對其性能綜合評價也提出了更高的要求。針對現(xiàn)有綜合性能評價指標體系相對片面的問題，通過文獻調研、專家咨詢、經(jīng)驗總結和實地調研，歸納總結出了外墻外保溫系統(tǒng)的綜合性能評價指標體系，并基于層次分析法建立了綜合評價方法，從而得到較為系統(tǒng)的外墻外保溫綜合性能評價結果，為具體外墻外保溫技術的適宜性和優(yōu)越性評價提供了依據(jù)和參考。

關鍵詞：外保溫；性能評價；指標體系；安全性

中圖分類號：TU111.4 """"""""文獻標識碼：A """""文章編號：

Exploration of Evaluation Index System of External Wall Insulation Technology Performance

SHEN Heqing1 YE Wuping1， CAO Liqiang1，NIU Cuibing2

（1：China Academy of Building Research， Beijing 100013，China;2：Jianyan Building Materials Co.，Ltd.， Beijing 100013，China）

Abstract： With the continuous development and improvement of external wall insulation system technology， higher requirements have been put forward for its comprehensive performance evaluation.In view of the relatively one-sided problem of the existing comprehensive performance evaluation index system，through literature research， expert consultation， experience summary and field investigation，the comprehensive performance evaluation index system of external wall insulation system is summarized，and a comprehensive evaluation method is established based on the analytic hierarchy process，so as to obtain a relatively systematic evaluation result of external wall insulation comprehensive performance，which provides the basis and reference for the suitability and superiority evaluation of specific external wall insulation technology.

Keywords： external insulation; performance evaluation; index system; security

0 引言

隨著我國建筑節(jié)能的不斷推進，外墻外保溫行業(yè)也迎來蓬勃發(fā)展。截至2023年，全國已累計建成節(jié)能建筑面積超過303億㎡，節(jié)能建筑占城鎮(zhèn)民用建筑面積比例超過64%[1]。外墻外保溫系統(tǒng)是將保溫系統(tǒng)安裝于建筑外墻外表面的一種構造的總稱，其在起到較好保溫效果的同時，既保護了墻體，又不占用室內空間，成本較低，在建筑業(yè)被廣泛應用，占外墻保溫系統(tǒng)的90%以上。由于我國地域遼闊，涵蓋了嚴寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖、溫和等五大氣候區(qū)，形成了十余種保溫材料和六大外墻外保溫系統(tǒng)類型的技術體系，編制了近60部相關國家和行業(yè)標準，以及近300部團體和地方標準。然而，我國外墻外保溫技術發(fā)展至今也顯現(xiàn)出一些問題，一是標準層級多、數(shù)量多、部分協(xié)調性差，導致選擇和使用困難；二是外墻外保溫系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)開裂、空鼓和脫落等質量問題，給人民生命和財產(chǎn)安全帶來威脅，引發(fā)了社會的廣泛關注。因此，針對上述問題，開展外墻外保溫技術性能評價將是一項非常重要且有意義的研究工作。

我國相關科研人員已經(jīng)開展了一些外墻外保溫性能評價探索工作，并取得了一定的成果。劉元芳等[2]對建筑能耗中的保溫材料進行了性能指標分析，為建筑節(jié)能、降低能耗提供一定的參考和借鑒。劉朋等[3]利用層次分析法建立了適用性評價模型，以熱工性能、造價成本、耐火性能以及施工工藝4種要素構建模型準則層。韋延年等[4]提出了包含功能性、結構性、安全性、耐久性、質量可控性和技術經(jīng)濟性等6項指標的外墻外保溫工程技術綜合性能評價。胡軍[5]提出了以有效性、耐久性、安全性和施工性為主要內容，對外墻外保溫系統(tǒng)進行綜合評價的體系。饒光禮等[6]以蘇南地區(qū)外墻保溫系統(tǒng)為背景，以技術、經(jīng)濟、施工、環(huán)境4個方面 16 個指標建立了外墻保溫系統(tǒng)綜合評價指標體系。荀曉霖等[7]考慮節(jié)能性、安全性、適應性、耐久性、環(huán)境性和經(jīng)濟性6個方面建立了外墻外保溫系統(tǒng)綜合評價指標體系，并給出了這些指標的度量方法。劉煜琪[8]建立了外墻外保溫系統(tǒng)綜合性能評價指標，具體指標為連接安全性、防火安全性、保溫功能性與美觀耐久性等4項。但是以上研究依然存在性能指標分類不夠齊全、性能控制指標不夠完善等問題，因此，仍需進一步開展相關研究。

鑒于此，亟需根據(jù)我國外墻外保溫工程實踐經(jīng)驗和相關技術標準等內容，建立外墻外保溫技術性能評價指標體系和方法，對其進行全面有效的評價分析，以期為各地區(qū)選取適宜的外墻外保溫技術提供參考，為外墻外保溫工程在服役周期內實現(xiàn)“安全、健康、綠色、宜居”的目標奠定基礎。

1 外墻外保溫系統(tǒng)的評價內容

層次分析法是對難以完全定量的復雜系統(tǒng)做出決策的模型和方法。它根據(jù)問題的性質和要達到的總目標，將問題分解為不同的組成因素，并按照因素間的相互關聯(lián)影響以及隸屬關系將因素按不同的層次聚集組合，形成一個多層次的分析結構模型 [9]。在文獻調研、專家咨詢、技術研討、經(jīng)驗總結和工程調研的基礎上，運用層次分析法，全面整理和分析我國建筑外墻外保溫相關標準，同時主要針對我國現(xiàn)行行業(yè)標準《外墻外保溫工程技術標準》JGJ 144-2019[10]、《保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)材料》JG/T 287-2013[11]和《巖棉薄抹灰外墻外保溫工程技術標準》JGJ/T 480-2019[12]中涉及的相關外墻外保溫系統(tǒng)，經(jīng)多角度比較外墻外保溫系統(tǒng)的性能指標，系統(tǒng)性地提出了外墻外保溫系統(tǒng)正常使用時需要考慮的七項性能，包括安全性、防火性、保溫（隔熱）性、耐久性、施工性、經(jīng)濟性、綠色性。具體各項指標見表1。

2 外墻外保溫技術性能評價指標

由于我國地域遼闊，氣候條件各不相同，技術標準層級眾多，不同地區(qū)采用的保溫系統(tǒng)形式多種多樣，技術應用水平也參差不齊。因此，為了準確和客觀地評價外墻外保溫系統(tǒng)的綜合性能，采用了層次分析法對七項性能指標進行進一步分級細化。

2.1 安全性評價指標

外墻外保溫系統(tǒng)作為建筑的外圍護結構，應該確保在各種外部荷載作用下系統(tǒng)組成材料之間粘結牢固、結構連接安全可靠，在正常使用情況下不發(fā)生脫落風險。從安全性的角度來看，外墻外保溫系統(tǒng)首先應該具備較好的機械強度和穩(wěn)定性，同時需要滿足風荷載作用和抗沖擊指標要求。

外墻外保溫系統(tǒng)主要是通過粘結、錨固、粘錨結合的方式進行連接，其中外墻外保溫系統(tǒng)不同層之間的粘結力包括膠粘劑和基層墻體之間的拉伸粘結強度、膠粘劑與保溫層之間的拉伸粘結強度、抹面層與保溫板之間的拉伸粘結強度；此外墻外保溫材料自身的抗拉強度、錨栓的抗拉承載力也是影響保溫系統(tǒng)安全的重要指標。

粘結和錨固是外墻外保溫系統(tǒng)和主體結構連接的主要方式，因此，需要核查錨栓的數(shù)量、位置、錨固深度和外墻外保溫系統(tǒng)粘結面積率。

外墻保溫系統(tǒng)的安全性評價指標主要從系統(tǒng)構造、連接可靠性、保溫材料力學安全性進行分析，具體評價指標見表2。

2.2 防火性評價指標

目前我國外墻外保溫防火性能主要參照現(xiàn)行國家標準《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016-2014[13]，該標準不僅規(guī)定了不同建筑高度和類型使用外墻外保溫材料的要求，而且對通過設置何種形式的外墻外保溫構造來提高系統(tǒng)的防火性進行了相應規(guī)定，包括防火隔離帶、后防護層和薄抹灰。最終通過現(xiàn)行國家標準《建筑外墻外保溫系統(tǒng)的防火性能試驗方法》GB/T 29416-2012[14]進行驗證。

外墻外保溫系統(tǒng)的防火性主要包括保溫材料自身的防火性能和保溫系統(tǒng)構造形式的防火性，通常稱之為材料防火和構造防火，兩者相輔相成，具體評價指標見表3。

2.3 保溫（隔熱）性評價指標

保溫（隔熱）性能包括系統(tǒng)構造的保溫（隔熱）性能和保溫（隔熱）材料的保溫（隔熱）性能。主要從系統(tǒng)的傳熱性能、系統(tǒng)的熱惰性、系統(tǒng)熱橋和保溫材料導熱系數(shù)等指標進行評價，具體見表4。

關于保溫系統(tǒng)的傳熱系數(shù)和熱惰性指標，不同地區(qū)的建筑節(jié)能設計標準不一樣，對應的外墻外保溫系統(tǒng)傳熱系數(shù)和熱惰性指標要求也不同。嚴寒地區(qū)需要充分考慮冬季保溫要求，一般不考慮夏季隔熱，主要采用傳熱系數(shù)作為節(jié)能標準指標；寒冷地區(qū)主要滿足冬季保溫要求，部分地區(qū)要兼顧夏季隔熱，主要采用傳熱系數(shù)作為標準指標；夏熱冬冷地區(qū)必須滿足夏季隔熱要求，并適當兼顧冬季保溫，首先考慮整體熱惰性指標，再考慮傳熱系數(shù)指標；夏熱冬暖地區(qū)必須滿足夏季隔熱要求，一般可以不考慮冬季保溫，首先考慮整體熱惰性指標，再綜合考慮傳熱系數(shù)指標；溫和地區(qū)考慮冬季保溫，一般不考慮夏季隔熱，溫和地區(qū)（B區(qū)）在設計階段主要考慮傳熱系數(shù)，溫和地區(qū)（A區(qū)）主要通過傳熱系數(shù)和熱惰性指標來進行要求。關于保溫系統(tǒng)的熱橋，熱橋部位的內表面溫度不應低于室內空氣設計溫、濕度條件下的露點溫度，熱橋對保溫系統(tǒng)的保溫隔熱性影響較大。

關于保溫材料的導熱系數(shù)，主要考慮導熱系數(shù)的穩(wěn)定性和差異性。穩(wěn)定性指導熱系數(shù)是否會隨著工作時間的延續(xù)而發(fā)生變化，具體包括保溫材料有效組分和內部結構的變化對導熱系數(shù)的影響。差異性指在實驗室條件下測試的導熱系數(shù)與實際工程中使用時存在顯著差異，尤其是一些非憎水性材料。

2.4 耐久性評價指標

耐久性是指外墻外保溫系統(tǒng)在使用過程中抵抗外界環(huán)境作用的能力。外墻外保溫系統(tǒng)應能承受外界環(huán)境溫度、濕度和收縮等方面的變化，比如太陽照射后的突然降雨、太陽照射與未照射部位之間的溫差作用、低溫凍融等，不應產(chǎn)生裂縫以及破壞性的、不可逆的變形現(xiàn)象。組成材料應耐腐蝕或被處理成耐腐蝕，具有化學和物理的穩(wěn)定性。

耐久性性能評價應從兩個方面入手，一是外墻外保溫系統(tǒng)的耐久性，二是外墻外保溫系統(tǒng)組成材料的耐久性，具體評價指標見表5。

2.5 施工性評價指標

施工性對保證整個外墻外保溫系統(tǒng)工程質量具有重要影響，也是評價外墻外保溫系統(tǒng)優(yōu)劣的主要指標之一。外墻外保溫系統(tǒng)均有自己專用的施工工法，是外墻外保溫系統(tǒng)施工技術成熟的標志之一。施工工法中除了有整體施工工序和要求外，應明確所有組成材料的施工技術要求，包括使用條件、使用方法、專用機具、人員要求等。施工性的好壞受多方面的影響，且比較難定量評價。為了較為直觀反映外墻外保溫系統(tǒng)施工性能，從施工工序復雜性、施工質量控制難易性、施工效率3個方面進行評價，具體評價指標見表6。

在考慮施工工序復雜性時，主要從施工質量風險控制的角度出發(fā)。隨著工序數(shù)量的增加，所需相關專業(yè)施工人員也會增多，整體上存在較大的質量風險。例如，在保溫裝飾板方面，由于其施工工序較少且相對簡單，具有一定的施工優(yōu)勢。

施工質量控制難易性方面，主要從外墻外保溫系統(tǒng)與基層有效連接的施工、節(jié)點施工質量控制難易程度、環(huán)境溫度、濕度、雨水等對施工質量的影響進行評價。在外墻外保溫系統(tǒng)與基層連接的類型有以粘為主、以錨為主和粘錨結合3種方式，但哪種連接方式的施工質量容易控制很難評價；同時對于以粘為主的連接方式，有滿粘、點框粘、條粘和點粘4種方法，其中點框粘和條粘的施工質量控制難易程度也很難準確評價。所以，此部分的評價是定性評價，具體根據(jù)提供的施工工法、實際施工的經(jīng)驗進行綜合判斷。

施工效率主要從施工設備使用難度、對施工人員的要求兩個方面進行評價，主要采用定性評價，根據(jù)提供的施工工法、施工視頻等資料，對施工采用機具和施工對人員要求等進行評價。

2.6 經(jīng)濟性評價指標

外墻外保溫系統(tǒng)的經(jīng)濟性主要對建造階段、運維階段和全生命周期進行考慮。建造階段不僅要考慮建造時單位面積的實際綜合成本，也要考慮成本與性能的匹配性，即性價比。運維階段，應考慮系統(tǒng)的維護成本。全生命周期需要考慮全生命周期內的年均造價，即該系統(tǒng)全生命周期內的投入與該地區(qū)技術的平均使用壽命的比值，其中全生命周期成本包含生產(chǎn)成本、建造成本、運維成本和拆除成本等相關費用。 經(jīng)濟性評價指標具體見表7。

2.7 綠色性評價指標

綠色性是指在外墻外保溫系統(tǒng)達到節(jié)能、安全、耐久、防火等目標的同時，考慮外墻外保溫系統(tǒng)材料生產(chǎn)階段的綠色性、施工階段的綠色性、拆除階段的綠色性和碳排放等內容。綠色性評價指標具體見表8。

3 外墻外保溫技術性能評價方法

外墻外保溫技術性能評價采用了以層次分析法為理論基礎的綜合評價法。該方法以安全性、防火性、保溫（隔熱）性、耐久性、施工性、經(jīng)濟性、綠色性七項性能相結合的綜合評價體系為基礎，在充分考慮其評價中的復雜性和準確性要求的基礎上，構建了定性與定量相結合的三級指標綜合評價方法。由于不同外墻外保溫系統(tǒng)構造形式和施工的不同，二級和三級指標設置也會有所區(qū)別。在運用綜合評價法進行評價時，需要對各級指標的權重系數(shù)和評價指標賦分方法進行分別確定。在運用綜合評價法進行評價時，需要對各級指標的權重系數(shù)和評價指標賦分進行分別確定。權重系數(shù)可采用專家法，即集中專家的經(jīng)驗與意見，確定各指標的權重，根據(jù)反饋，逐步修改，確定結果。評價指標賦分是量化評價的基礎，對于指標體系中無法獲得精度數(shù)據(jù)的指標，采用定性對比分析，并用評分確定；對于可直接計量或間接計量的定量指標可通過線性插值進行確定評分。同時需要對定性指標和定量指標分數(shù)進行規(guī)范化，即統(tǒng)一變換到相同的范圍區(qū)間內。

綜合評價得分分值應根據(jù)各評價指標得分和相應的指標權重系數(shù)相乘得到，其計算公式如下[16]：

…… """"""""""""""""（1）

式（1）中：Si為三級指標第i個評價指標的得分；

βi為三級指標第i個評價指標的權重系數(shù)。

我國外墻外保溫系統(tǒng)的技術推廣應用和各類標準制定過程中，對安全性、防火性、保溫（隔熱）性、耐久性指標的描述最多，在實際工程中，涉及以上指標的問題也最多，相應的性能指標占據(jù)的權重也要增大，因此初步給出七項性能的權重，即安全性和耐久性各占20%，防火性、保溫（隔熱）性各占25%，施工性、經(jīng)濟性、綠色性各占10%。

在具體評價時，各類性能及其每層級指標的重要程度會因為評價者立場、目的或系統(tǒng)使用條件的不同而發(fā)生變化，因此，在確定各類和各級指標的權重和分值時必須結合指標特點和實際情況。比如在嚴寒和寒冷地區(qū)對于保溫要求高的地區(qū)可提高“節(jié)能性”的權重；對于風荷載大的地區(qū)或工程，可提高“安全性”的權重；對于防火特別嚴格的項目，可提高“防火性”的權重；對于潮濕多雨的地區(qū)，考慮防水透氣，可提高“安全性”“耐久性”的權重；在氣候惡劣或有大氣腐蝕介質的地區(qū)，可提高“耐久性”權重。但建議提高幅度不超過5%。

外墻外保溫系統(tǒng)綜合性能的等級劃分可根據(jù)綜合得分分值進行劃分，比如可根據(jù)得分段分為A級、B級、C級、D級、E級，具體得分段的區(qū)分可根據(jù)具體研究確定[17]。

4 結語

為保證外墻外保溫工程質量和安全，有效解決工程質量普遍存在的問題，保障人民生命和財產(chǎn)安全，采用層次分析法提出了涵蓋安全性、防火性、保溫（隔熱）性、耐久性、施工性、經(jīng)濟性、綠色性等七項性能的評價指標體系，并運用綜合評價法提出了初步的評價模型和建議，為我國不同氣候區(qū)域和不同地域選取適宜的外墻外保溫技術提供了依據(jù)和參考，為發(fā)展優(yōu)質產(chǎn)品、淘汰落后產(chǎn)品和引導產(chǎn)品創(chuàng)新提供了理論依據(jù)，為促進外墻保溫行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎。

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編輯：王國巖