浅谈建筑外墙自保温节能体系的特点及应用

翟春萍

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

浅谈建筑外墙自保温节能体系的特点及应用

翟春萍

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

本文通过对外墙外保温和外墙自保温体系的对比分析，指出了外墙自保温体系是我国墙体保温发展趋势，并阐述了加气混凝土墙体自保温体系、发泡混凝土技术在外墙自保温体系和新型混凝土自保温砌块的特点及应用状况。

建筑节能；外墙保温；加气混凝土；发泡混凝土

1 我国墙体保温体系的现状

随着我国对节约能源和保护环境的要求不断提高，建筑维护结构的保温技术也日益成熟与完善,外墙保温技术得到长足发展。目前，常见外墙保温技术有三种，即外墙内保温体系、外墙外保温体系、外墙自保温体系。

1.1 外墙内保温体系

外墙内保温是在墙体结构内侧覆盖一层保温材料，通过粘接剂固定在墙体结构内侧,之后在保温材料外侧作保护层及饰面。目前内保温多采用粉刷石膏作为粘接和抹面材料，通过使用聚苯板或聚苯颗粒等保温材料达到保温效果。外墙内保温技术优点是施工方便、保温材料的使用环境好，不受紫外线、风雨、高温、冷冻等恶劣条件影响，对绝热材料强度要求低，造价相对较低。在节能技术发展初期，内保温技术为推动我国建筑节能技术迅速起步起到了应有的历史作用。但是，它也有其难以弥补缺陷，如不能阻断热桥、减小房屋使用面积、装修容易破坏保温层等。从发展的角度考虑，随着我国节能标准的提高（由原来的30%提高到50%）,内保温的做法已不适应新的形势,且给建筑物带来某些不利的影响。因此，它只能是某些地区的过渡性做法，在寒冷地区特别是严寒地区逐步予以淘汰。

1.2 外墙外保温节能体系

目前我国建筑节能墙体以外墙外保温为主，就是在外墙外侧设置保温隔热层，在保温隔热层外面做装饰层。外保温采用的材料绝大部分是泡沫塑料制品(包括普通泡沫聚苯板或挤塑聚苯板)。这类制品的特点是重量轻、导热系数低、有较好的保温隔热性能 （普通聚苯板的导热系数为0.041 W/(m2·K)，挤塑聚苯板的导热系数为 0.032W/(m2·K）。由于节能标准的提高，为了减薄保温层的厚度，发泡聚氨酯也开始被采用，它不但导热系数更低(0.025 W/(m2·K))，而且性能比泡沫塑料更好。在个别工程中也采用棉类制品，如玻璃棉、岩棉或矿棉，但这类制品在外墙外保温中用得比较少。但经近些年实践表明，给墙体穿外衣的节能做法（外墙外保温体系），其效果、长期性及有效性仍存在问题，或者说从根本上并没有解决建筑墙体围护结构的节能问题。

1.3 外墙自保温体系

外墙自保温体系是以单一墙体材料即能满足现有节能要求的外墙保温体系，保温材料即墙体材料本身。目前，可作为自保温的墙体材料有加气混凝土块板、发泡混凝土现浇或砌块、混凝土自保温砌块、轻集料混凝土小型砌块、多孔砖等。其中，轻集料混凝土小型砌块、多孔砖等虽具有一定保温隔热作用，但达不到良好的节能效果。加气混凝土、发泡混凝土是目前积极推广应用的自节能保温墙体材料。

2 外墙自保温体系与外墙外保温体系比较分析

2.1 设计方面

外墙外保温隔热体系由于采用聚合物材料（如聚苯板、聚氨酯硬泡体等）,其传热指标相对一般自保温隔热材料要好。但外墙外保温隔热体系一般厚度只有2～3 cm，而自保温隔热墙体厚度可按要求做到20～30 cm,能满足夏热冬冷地区现阶段的节能要求。另外由外墙外保温隔热体系所处的环境以及材料本身存在着耐久性不足等问题导致使用寿命短等问题，自保温隔热体系不存在使用年限问题，自保温隔热体系与建筑物是同寿命。

2.2 施工方面

外墙外保温隔热做法是复合做法，也是目前较为成熟的外保温隔热技术。但因施工工序较多，且采用手工操作，对与之相匹配的辅助材料均有较严格的质量标准，稍有疏漏就易于出现质量问题，因此，受施工条件的影响较大，不易保证工程质量。而外墙自保温体系作业施工工序与普通墙体的施工工序无大差异，更加贴近行业中惯用的施工方式，施工简单，施工周期短，施工技术成熟，热工性能稳定，受施工质量影响小，能较好保证节能效果。

2.3 成本方面

墙体外保温隔热体系主要采用聚合物材料，其价格较高，一般每平方米墙面增加成本60元以上；而外墙自保温体系每平方米墙面仅增加成本20元左右。自保温墙体体系具有明显的成本优势。

2.4 发展前景

目前不管是自保温体系或是外保温体系，通过保温隔热材料的选择和厚度的调整，都能满足相关标准的要求。但考虑到将来节能标准的不断提高，即节能65%的目标，进而为更高的节能80%的目标,自保温墙体体系又能很好地与已有的墙体外保温、墙壁体内保温体系相结合，能方便实现节能65%的远期目标和更高的节能要求，所以发展前景良好。

3 外墙自保温体系的特点及应用

我国政府非常重视自保温墙体的发展,近日建设部发出的《建设事业“十一五”推广应用和限制禁止使用技术公告（第一批）》公示中，墙体自保温体系首次列入推广应用技术公告内容，并明确了具体技术指标。因此，加强自节能墙体保温体系的技术研究，不断开发出新的保温墙体材料，并大力推广应用，逐步把我国建筑节能推向一个新的高潮，是为当前的墙体节能研究的主要方向。

3.1 加气混凝土墙体自保温体系

加气混凝土是以水泥、石灰、石膏和粉煤灰或砂为主要原料，以铝粉为引气剂，经发泡、成型、蒸压养护等工艺制成的均布微孔块状墙体材料。一般作为非承重的结构材料和保温围护材料，300 mm厚、500 kg/m3容重的加气混凝土就能满足65%节能标准中对墙体传热系数的要求。因此，加气混凝土是当前我国自保温墙体体系的主要应用材料和研究方向。

加气混凝土墙体自保温体系具有安全性高、保温隔热性能佳、隔音性能好、防火性能好、质轻、精度高、强度高、抗渗性好、施工便捷、经济性好、与建筑物同使用寿命、绿色环保等优点，是一种优异的外墙自保温材料，特别适合于夏热冬冷地区。目前，加气混凝土在我国墙体材料中所占份额额还不到1%，而国际上加气混凝土发展较好的德国等市场份额达到35%左右。在这些发达国家中，加气混凝土自保温节能建筑得到人们的认同和快速发展。因而，研究加气混凝土单一材料及其节能体系对促进新型墙体材料和建筑节能技术的进步、推动建材和建筑业的发展具有积极作用，同时具有显著的社会、经济和环境效益。而目前我国适用于外墙的自保温材料并不多，有待进一步研究开发。

1）利用固体废物(粉煤灰、硅质石屑等)为主要原材料,研究开发成功达到自节能标准的B04、B05级强度高、干缩性小的优质加气混凝土墙材。

2）研究自节能加气混凝土墙材的物理力学性能、热工性能、耐候性能，以及自节能加气混凝土墙体体系的构造、整体性能、施工技术等。

3）实现自节能加气混凝土墙材制备工艺与技术的突破,从而提升自节能墙材的生产与应用技术，并实现单一新型加气混凝土墙体达到节能65%～80%的目标,提高建筑节能效果。

4）开发集围护、节能、隔声、自承重和绿色建材于一体的自节能加气混凝土墙体保温体系[1]。

3.2 发泡混凝土技术在外墙自保温体系中应用与研究

发泡混凝土又名泡沫混凝土,是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡,并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。它属于气泡状绝热材料，突出特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，使混凝土轻质化和保温隔热化。因其具有优越的保温性能（导热系数约为 0.02 W/(m2·K)），在建筑保温节能方面的应用是泡沫混凝土目前最主要的用途。

发泡混凝土与上述加气混凝土都属于轻质保温材料，但二者的发泡原理有着本质的区别。加气混凝土是通过化学反应生产气体，形成气孔，而泡沫混凝土是通过机械制泡将泡沫加入混凝土浆体形成气孔。加气混凝土的气泡不规则，大小不均，离散；而发泡水泥的气泡周围均挂满了水泥浆，形成了一层光滑的水泥浆壁，使光滑、独立、均匀、密集的气泡群结合在一起，构成了具有一定特性的发泡水泥。用发泡水泥砌块作为外墙砌体材料，其导热系数按0.1 W/(m2·K)计算，在厚度不足300 mm的情况下，用于寒冷地区作为墙体自保温体系是完全可以达到节能65%标准的。同时，为改善其自身的物理性能，发泡水泥在制作中可掺入固体粉煤灰、炉渣、聚苯颗粒等材料。

与加气混凝土相比，发泡混凝土有着以下优点:

1）泡沫混凝土可以轻易地实现超低密度（300 kg/m3以下）。

2）工艺灵活、简单，投资少。只需利用水泥发泡机直接制取泡沫混凝土，自然养护，不需蒸压养护。泡沫混凝土因生产工艺简单，所用设备、模具简单，投资少。

3）生产模具种类繁多。传统加气混凝土一般采用大型钢模整体浇注，而泡沫混凝土可采用各种材料制成的小型模具、组合模具、异型模具，艺术模具等，也可以不用模具，直接现场浇注[2]。

美国、英国、荷兰、加拿大等欧美国家以及日本、韩国等亚洲国家，充分利用泡沫混凝土的良好特性，将它在建筑工程中的应用领域不断扩大，加快了工程进度，提高了工程质量。近年来，我国越来越重视建筑节能工作，随着与建筑节能有关政策的实施，节能材料倍受欢迎。泡沫混凝土以其良好的特性，在我国应用得到快速发展和应用，年增长率约在8%以上，已成为大规模推广应用的新型节能保温材料。

3.3 新型混凝土自保温砌块

混凝土砌块自保温墙体是一种材料实现外墙保温和围护两种功能的墙体,优点是不影响房屋使用面积、施工方便、工期短、与复合保温墙体相比造价低，是一种发展前景良好的建筑保温结构工法。由于65%节能设计标准的强制实施和近年各地发生的有关外墙外保温的事故逐渐增多,使自保温砌块墙体有了新的发展机遇。目前应用比较多的是夹芯混凝土自保温砌块。但我们在应用夹芯混凝土自保温砌块时砌块孔型的设计不能照搬空心砌块的设计思路，应专门进行研究。在进行设计时，空心砌块应尽量设置多排孔充分利用空气层增大砌块热阻,使得相同砌块体积具有最大的热阻;夹芯砌块的孔型设置应尽量简单整齐，以充分利用夹芯的高效保温材料的热阻，提高砌块的热阻，减小砌体的传热系数。

由于采用夹芯保温结构时,主体墙不可能再做内外保温层，要尽量使用导热系数小的混凝土做砌块基材，否则虽然平均热阻达到要求,但砌块砌筑时相邻砌块的边壁会产生新的热桥，在严寒或寒冷地区如果使用不当，会产生严重的漏热甚至引起受潮结露等现象。因此，研究开发新的砌块基材是其研究方向。目前使用较多的是陶粒混凝土做基材的夹芯砌块（导热系数 0.23 W／(m2·K)）,其建造自保温墙体，传热系数可达到节能65%标准的要求。

4 结语

一个国家节能保温墙体的发展客观上反映了这个国家建筑节能的情况。近年来，通过一系列的墙体改革，我国的节能保温墙体得到了长足的发展。但与国外发达国家的差距依然存在，因此需继续加大节能保温墙体的研究和开发，尽快实现建筑节能65%目标,把我国建筑节能推向一个新的高潮。

[1]张淑丰,王黎华.蒸压加气混凝土墙体自保温体系[J].建筑节能,2008（7）:34～36.

[2]邢燕,王鸿飞.浅谈发泡混凝土在建筑墙体节能中的应用[J].河南建材,2010（2）:114～115.