浅谈墙体外保温的建筑节能设计

李淑青

（山西建筑职业技术学院，山西 太原 030006）

浅谈墙体外保温的建筑节能设计

李淑青

（山西建筑职业技术学院，山西 太原 030006）

在房子加热过程中热流总是从热的一边向冷的一边迁移，热存储性的墙体在此迁移过程中存储了一部分热量，然后在停止加热时把这部分热量返还给室内。如果墙体的外表有好的保温性能，也就是说，如果建筑物做了外保温，热存储的意义就更大。夏天外界的温度高于室内，如果能阻止外部的高温进入室内，那节能效果将会更明显。如果建筑物需要同时考虑保温、隔热性能的话，最佳的墙体结构设计是以重质的墙体材料附加一层很轻的保温层。

建筑；外墙内保温；外墙外保温；节能

在现代化的世界当中，建筑物与人类生产生活的联系越来越密切，我们70%的活动要在室内进行。但是伴随着全球气候的变化和人们对生活质量要求的提高，室内要达到冬暖夏凉，大功率电器的使用和建筑物自身热量的散失带来了高能耗和较多温室气体的产生和排放。所以，节能成为必然。

一、建筑墙体的两个作用

（一）保温

保温是指物体保持内部温度恒定，不向外界散失的一种性质。

越是轻的材料热存储性越小，例如保温材料与一些轻质墙体材料；越是重的材料热存储性越大，如砖、石、混凝土等承重墙体材料。由于在房子加热过程中热流总是从热的一边向冷的一边迁移，热存储性的墙体在此迁移过程中存储了一部分热量，然后在停止加热时把这部分热量返还给室内。如果墙体的外表有好的保温性能，也就是说，如果建筑物做了外保温，热存储的意义就更大，其结果就能提高房间的墙体内表面温度，从而提高人的居住舒适度。

（二）隔热

隔热是指物体阻止外部高温进入物体内部从而防止物体内部温度升高的一种性质。

热稳定性对建筑物的隔热起着决定性的作用。

夏天，在太阳辐射下，重质的材料因其稳定性好，内表面温度不易受太阳辐射和室外温度波动的影响，故隔热性好。如建筑物需同时考虑保温、隔热性能的话，最佳的墙体结构设计是以重质的墙体材料附加一层很轻的保温层。

二、对建筑保温产生影响的几个因素

（一）热桥

热桥是指在维护结构内由于包含了导热能力较高的金属、混凝土等部位，因而此处的热量流失高于相邻的部位，这些部位形成传热的桥梁，因此称热桥。借助于红外线技术可以很容易看到，这些部位有红色的信号，表示特别多的热量在流向屋外。

（二）外墙平均传热系数Km

包括外墙主体部位和周边混凝土去圈梁、抗震柱等热桥部位在内，按面积加权平均数，称为外墙的平均传热系数。

（三）表面冷凝

当空气的相对湿度不变时，未饱和的空气由于温度下降而达到饱和，导致结露的临界温度，称为空气的“露点温度”（通俗地说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度）。如果墙体表面温度低于附近空气的露点温度，即当热的湿空气遇到冷的墙表面，就会在墙表面上产生冷凝。这种情况发生在墙体保温条件不够或室内温度过高的情况下。经常有冷凝水的墙体部位会产生霉菌，影响人体健康，建筑物内装修也会遭到破坏。

空气的露点可以通过空气温度与空气中最大水蒸气含量的关系计算出。例如23℃,60%相对湿度空气的露点温度为14.8℃。为防止冷凝，应控制墙体内表面温度比空气露点温度高2℃～3℃。热桥由于热量流失较多，因此该处墙体内表面温度较低，容易产生结露。

（四）水蒸气渗透—防潮

空气中总是包含着肉眼看不见的水蒸气。水蒸气的量与温度和压力有关，它随着温度的升高而增多。

随着空气中水蒸气的含量与饱和水蒸气的增多而温度的降低，水蒸气就冷凝成水。这个现象称为结露。

空气中现有水蒸气含量与饱和水蒸汽含量的比值或水蒸气压力与水蒸气饱和压力的比值称为空气的相对湿度。

建筑物内部的温、湿度一般与室外不同。由于建筑构件两边的水蒸气压力不同，最终会达到平衡；水蒸气从水蒸气压力较高的一边向水蒸气压力较小的一边迁移，这个过程称为水蒸气的渗透。除了玻璃、金属等，水蒸气几乎可通过任何材料。

水蒸气渗透时遇到的阻力以μ来表示，它与材料无关。μ是一当量值，即假如1m厚的静止空气的水蒸气渗透阻力为1，材料的水蒸气渗透阻力是空气对于水蒸气渗透阻力的倍数。

材料的水蒸气渗透阻力μ与该材料层的厚度S的乘积，称为该材料的水蒸气渗透当量。

单用μ（材料的水蒸气渗透阻力）还不表达维护墙体对水蒸气渗透或结露能力，重要的是墙建筑材料层的排列次序。一般应为水蒸气渗透阻力较大的密实材料布置在热的一侧，而将水蒸气渗透阻力较小的材料布置在热的另一侧。

（五）热存储性

也即蓄热系数（S值）

材料的热存储性的表征值是材料的蓄热系数（S值），它是指在材料的一侧受到周期性热作用下通过表面的热流波幅的比值。其值越大材料的热稳定性越好。

（六）热惰性指标D值

D值是表征维护结构对温度波衰减快慢程度的一个无量刚性指标，对多层材料来讲

式中：R——各材料层的热阻；

S——相应材料层的蓄热系数。

热惰性指标是影响热稳定的主要因素。墙体的D值越大，其热稳定性越好，因而房子的热稳定性也越好。热存储性对保温盒隔热来说有着特别的意义。

上述是对墙体的理论分析，这些结论的得出是建立在大量试验基础上的。这些试验是由澳洲能高公司进行的。试验的做法是对三种墙体——无保温、内保温和外保温的处理。

三、试验

（一）24cm厚未进行保温的墙体

1.做法：240mm砌筑墙体。内墙面15mm抹灰层，外墙面20mm批挂砂浆。

当外墙温度30℃时，内墙为26.5℃。

当外墙温度为-12.8℃时，内墙温度为12.9℃。

2.特点：高能耗，高CO2排放；效率低，加热成本高；降低居住舒适性；墙体内存在温度变化。

（二）24cm厚未进行内保温处理的墙体

1.做法：240mm砌筑墙体。内墙面60mm隔热板，外墙面10mm水泥石灰抹灰层。

当外墙温度30℃时，内墙为22.5℃。

当外墙温度为-15℃时，内墙温度为17℃。

2.缺点：墙体内无法储存热量；墙体内部温度存在较大波动；仍存在热桥；内墙需要设置扩散阻挡层，否则会出现冷凝问题。

优点：房间可以单独进行隔热处理。

（三）24cm厚进行外保温的墙体

1.做法：240mm砌筑墙体。内墙面15mm抹灰层，外墙面100mm聚苯板并加多层纤维网格布置增强装饰层。

当外墙温度30℃时，内墙为21.7℃。

当外墙温度为-15℃时，内墙温度为18℃。

2.优点：高隔热效果；明显无热桥，无内墙冷凝现象。

由上述试验做法，我们可以初步得出做墙体保温和不做墙体保温的区别。通过数据分析，我们可以得出结论，即进行外保温的墙体明显优越于未做保温的、做内保温的墙体，但是外保温的做法还有外墙外保温和外墙内保温两种。

（一）当采用外墙内保温时

缺陷：1.墙体内部存在温度梯度。温度曲线显示，冰冻区在整个墙体内。

2.墙体的储热性未能利用。

3.不利的温度梯度易引起结构损坏。外界的温度变化直接作用于承重外墙，温度变化引起的应力使外墙产生裂缝。

4.存在热桥。热桥仍然存在，保温层并没有包围整个外墙表面。

（二）当采用外墙外保温时

优点：1.高节能效率。取暖成本大幅度下降。

2.良好的保温性。在夏天亦起到一定的隔热作用。

3.不存在热桥。

4.墙体内温差小。墙体的热存储性被充分利用。

5.舒适的室内气候环境。

6.墙体内温度差小。

7.无温度引起的结构损坏。温度曲线对墙体有利，墙体不会发生由温度变化而引起的损害。所以，外墙外保温应该是我们大力提倡的建筑节能做法。

TN

A

1673-0046（2011）05-0184-02