浅谈墙体保温与建筑节能

雒彩云 杨莉萍 蔡岸 徐子君

【摘要】简述了我国在用的建筑保温材料及其特點，并对这些材料在墙体保温系统中的作用进行了分析，同时指出了这些材料的优缺點和及节能效果，文中对发泡水泥、新型珍珠岩外墙外保材料、保温混凝土多孔砖进行了较多的讨论。

【关键词】建筑节能；墙体保温；研究发展

【中图分类号】TU52 【文献标志码】B 【文章编号】1003-1324（2012）-03-0087-04

节能是当今世界的热门话题，建筑节能又是各关注點中的重要内容之一。建筑节能最初是指“减少建筑中能量的散失”；现在普遍的内涵则是“在建材的生产、房屋的建筑和构筑物施工及使用过程中，满足同等需要或达到相同目的的条件下，尽可能降低能耗”。建筑物围护结构的能量损失主要涉及三个部分：①外墙；②门窗；③屋顶。这三部分的节能技术是各国建筑界都非常关注的。我国目前对现有建筑外墙节能的主要发展方向是，开发高效、经济的保温、隔热材料和切实可行的构造技术，以提高围护结构的保温、隔热性能和密闭性能。兢墙体节能而言，传统的用单一材料增加墙体厚度来达到保温的作法已不能适应节能和环保的要求，取而代之的是复合墙体。复合墙体一般用钢筋混凝土等作为承重结构，与保温隔热材料复合，或在框架结构中用薄壁材料加以保温、隔热材料作为墙体。

1 我国主要保温材料以及特點

建筑行业中的节能措施主要是从建筑材料的运用以及设计中。实施建筑节能，当前我国的保温材料主要是岩棉、矿渣棉、玻璃棉、发泡水泥、聚苯乙烯泡沫塑料板、新型珍珠岩外墙外保材料、保温混凝土多孔砖以及发泡玻璃等等。这些保温材料在建筑的过程中，具有高品质、高效率、环保等等特點。

（1）矿物棉

矿物棉属于无机材料，包括岩棉和玻璃棉。岩棉是来自天然的矿物质，真正的无毒无害的绿色产品，并且这种材料具有耐久性、防火性在满足保温效果的同时，而且还可以隔声，并且可以和建筑结构的寿命一致，价格低等特點，但是岩棉的优劣性相差很大，如果在保证保温效果的时候，但是其密度就低，抗拉强度低。实验证明，在一定工艺条件下，对于化学组成及成份确定的岩棉保温材料，在一个大气压及确定温度下，存在一个对应于最小导热系数的最佳密度范围，通常为80-100kg/m³。而玻璃棉与岩棉在性能上很相似，容重比岩棉低，导热性能比岩棉好，渣球少，纤维韧性好，但是其使用温度通常为300℃以内，而岩棉可以达到600℃左右，并且价格相对也比岩棉高，从而使其使用有了局限性。

（2）发泡水泥

采用发泡水泥可制作保温层，用于外墙保温和屋面保温。发泡水泥含有大量封闭气孔，是一种新型、轻质化的绝热保温材料。它的干体积密度为普通水泥混凝土的1/5—1/8左右，使建筑物整体载荷减轻；同时它又有着绝好的保温性能，导热系数为0.06～0.28W/（m.K），热阻约为普通混凝土的15倍左右；它的抗压性能也很好，抗压强度可以达到0.6～25.0MPa。除了以上重要优點之外，发泡水泥还具有隔音性能好，耐水性高，施工简单等诸多优點。发泡水泥制作的保温材料具有制备工艺简单（工艺流程见图1）、附着性强等特點，这在施工的过程中，可以有效保证面层的薄厚均匀，改善隔热层与楼板之间的附着性，减少使用其他材料时出现的脱层、龟裂、空鼓等问题。发泡水泥的另一个突出特點是它的环保性，除了无机材料的水泥外，所使用的发泡剂也是中性的，不含苯、甲醛等有害物质，这将有效地保护环境，避免因材料产生的环境隐患。

（3）聚苯乙烯泡沫塑料板

利用聚苯乙烯泡沫塑料板作为保温材料具有良好的保温效果，聚苯乙烯泡沫塑料办主要是以聚苯乙烯树脂为材料，经过发泡剂发泡而成的，聚苯乙烯发泡塑料板内有很多小孔具有吸水率低、导热系数小、机械强度高隔音效果好等特點，但是这种材料的施工比较复杂，不适合复杂的建筑进行保温，并且综合成本比较高。

（4）新型膨胀珍珠岩材料

传统的膨胀珍珠岩吸水率较高，因此一旦墙体温度发生变化时，很容易因珍珠岩吸水膨胀而导致保温层出现鼓泡开裂现象，降低保温的性能。基于此，国内珍珠岩行业相关科研人员经过几年的努力，研制出了闭孔珍珠岩和玻化微珠。闭孔珍珠岩不仅克服了传统膨胀珍珠岩强度低、吸水率大等问题，而且还延伸了膨胀珍珠岩的应用领域。玻化微珠经过特殊工艺生产加工而成，属于一种无机玻璃质矿物材料，其内部为多孔结构，而表面光泽平滑，玻化封闭，而且理化性能稳定，具有绝热、质轻、耐高低温、防火等特性，是一种高性能新型环保型无机轻质绝热材料。

对比新型膨胀珍珠岩（即玻化微珠）图2与传统嘭胀珍珠岩图3的显微照片可以看出：玻化微珠外观呈圆球型，表面光滑无气孔。该产品吸水率低，强度高，保温耐火性能更加优越。传统珍珠岩外观呈不规则形状，表面多角刺，气孔丰富。该产品吸水率高（高达400%以上），强度低。新型膨胀珍珠岩与传统珍珠岩性能对比如表1。

（5）保温混凝土多孔砖

保温混凝土多孔砖是一种在生产过程中直接加入EPS保温板的混凝土多孔砖，它实现了EPS板和混凝土的一次成型，是目前国内最先进的一次成型方法。保温混凝土多孔砖由承重层、EPS保温层、保护层组成（结构组成见图4），它具有组砖体强度高，施工便捷，整体结构合理，保温效果好等特點。

用于建筑的保温材料有很多种，除了前面提到的以外，还有各种已经应用到建筑中的如加气混凝土、保温砂浆以及其他的保温材料。不同的材料在建筑上应用的特點不同，其性能和利用价值也不同。随着人们的要求不同以及对环保节能要求越来越高，建筑保温材料将得到快速的发展和应用。用于外墙保温的材料一般有聚苯乙烯泡沫塑料板、玻离面板、岩棉板、保温砂浆、充气石膏板加气混凝土块等。

2 保温材料在墙体中的应用及发展

随着科学技术的不断发展，人们的生活水平不断提升，对房屋的要求也越来越高。在建筑中采用墙体保温技术，不仅可以满足人们的要求，而且对建筑节能也是非常重要的。保温材料在墙体中的应用主要是在外墙保温上方面，外墙保温又可以分为外墙自保温，外墙保温、外墙内保温三种。

2.1保温材料在外墙内保温中的应用

外墙内保温系统主要采用石膏保温保温砂浆和聚合物保温砂浆，这些保温材料处于外墙的内侧，具有施工简单，操作方便，并且不受气温的影响，保温技术相对比较普遍。但是由于这种外墙内保温的材料容易开裂，墙体发霉、发露，并且内墙的固定物和悬挂物也容易使内墙的保温结构受到破坏，外墙内保温技术尚有很多的不足和缺陷，因此很容易被外墙外保温代替。

2.2保温材料在外墙自保温中的应用

外墙自保温系统，就是墙体的自身建筑材料具有相应的阻热、保温、节能的功能，外墙自保温的建筑材料主要有加气混凝土砌块，特别是砂加气混凝砌块，在这些砌块中里面有很多的封闭小孔，保温性能比较好，使用得非常广泛，以较为典型的某自保温系统为例，主要是利用保温块体或者保温板直接进行墙体的建造，该系统的主要特點是将保温和围护进行结合，不再需要附加其他的保温材料，这样不仅满足了建筑的要求，而且也节能环保。

但是外墙自保温系统在推广过程中有一定的难度，这主要是因为自保温材料的物理性能不好，抗裂性较差，强度不够，如果经过长时间的风吹日晒，墙体容易出现开裂的现象。外墙自保温主要利用加气混凝土砌块，但是它与聚苯板、保温砂浆等这些材料的应用差别较大。比如在建筑过程中，要使外墙的传热系数为0.6W/m²·K，如果利用聚苯板进行外墙外保温，则外墙的总厚度为270mm，如果利用加气混凝土块进行外墙自保温，则外墙厚度可以达到440mm，由此可见，外墙自保温系统使外墙的厚度加大，从而减小了房屋的使用面积，所以在实际的工程建筑中，这种方式很少被采用。

2.3保温材料在外墙外保温中的应用

外墙外保温主要是运用聚苯颗粒保温砂浆、喷聚氨酯硬泡保温材料、聚合物保温砂浆等材料，在外墙的外侧附加上保温层。外墙外保温的主要特點是可以很好地消除结构性的冷热桥，除了具有良好的保温节能效果外，还可以保护建筑的主体结构，并且不会使室内空间面积减小，因此这种技术被广泛地推广使用。外墙外保温系统主要的以下几类：

（1）采用聚苯颗粒保温砂浆进行外墙外保温

外墙外保温系统主要包含了保温层、抗渗透保护面层、抗裂防护层，保温层是由用废弃的聚苯乙烯塑料加工成的0.5～4mm小颗粒配置的保温砂浆做成，其中保温材料ZL胶粉聚苯颗粒以及这种外墙保温系统的技术被广泛应用。这种外墙外保温技术不仅施工技术简单，劳动强度降低，工作效率提高显著；而且这种保温技术不受结构质量差异的影响，对有缺陷的墙体不用进行专门的修理，利用保温砂浆就可以对其进行修补；同时外墙保温技术可以有效地解决界面层容易脱粘、空鼓、面层开裂等现象。与外墙自保温以及其他的保温技术相比，不仅具有保温节能的效果，而且可以降低建筑的成本。

（2）采用聚合物保温沙浆进行外墙外保温

聚合物保温砂浆是针对加气混凝土等轻质材料、钢模混凝土光滑基面黏附力较弱而专门开发的高强无机界面粘结增强砂浆，大大增强基面与各类粘结材料的粘结强度，并大幅度降低建筑成本。它具有粘结力强、固化时间快，良好抗下垂性、抗水性、耐老化性等优點。并且施工简便，无毒出亏染。

针对聚合物保温砂浆的粘接性能而进行的测试数据表明，在不浸水的情况下，聚合物保温砂浆粘接强度的平均值可以达到0.598MPa；在水中浸泡12、24、48、72、96、120、144小时之后，其粘接强度的平均值分别为0.478、0.460、0.463、0.456、0.445、0.444、0.441MPa；其中抗压强度可分别达到3.52、3.19、3.25、3.13、3.10、3.12、3.07MPa。由此可见，这种保温砂浆不管是用于内保温还是用于墙体、混凝土、瓷砖墙面、水泥砂浆墙面以及其他各种墙面的外保温都有很大的优势。

（3）采用发泡聚苯乙烯（EPS）、发泡玻璃、挤塑聚苯乙烯（XPS）等制作预制板材

在外保温系统方面，有关信息表明，聚苯乙烯板薄抹灰外墙外保温系统和挤塑聚苯板外墙外保温系统是市场上应用量最多的系统，基本占国内外墙外保温市场份额的70%以上。尤其以聚苯乙烯泡沫保温板为典型代表。挤塑聚苯乙烯是以聚苯乙烯树脂为原料，经由特殊工艺连续挤出发泡成型的硬质板材，其内部为独立的密闭式气泡结构，是一种具有高抗压、不吸水、防潮、不透气、轻质、耐腐蚀、使用寿命长、导热系数低等优异性能的环保型保温材料。这种材料的导热系数仅为0.028W/m·K，远远低于其它的保温材料，如EPS板、发泡聚氨酯、保温砂浆、水泥珍珠岩等。同时，由于该材料具有稳定的化学结构和物理结构，确保了其保温性能的持久和稳定。

3 建筑节能与墙体保温

当今，世界各国普遍面临的严峻问题之一就是能源问题。根据发达国家经验，建筑能耗占全社会总能耗的比例将达到35%左右。我国能源资源相对匮乏，长期能源供应面临严峻挑战，经济发展与能源供需环境矛盾日趋突出。中国每年新建房屋面积高达17～18亿平米，超过所有发达国家每年建成面积的总和，建筑能耗增长的速度远远超过中国能源生产可能增长的速度。中国建筑用能浪费极其严重，如果任由这种建筑高耗能持续发展，国家的能源生产势必难以长期支撑此种浪费型需求。国民经济要实现可持续发展，全面推行建筑节能势在必行、迫在眉睫。

目前，墙体保温工程只是建筑节能工程中的一部分，围护结构是建筑的重要组成部分，其中墙体占整个建筑的70%，做好墙体保温工程，对整个建筑节能工程有着重要作用。墙体保温的三种技术外墙内保温、外墙自保温和外墙外保温，在实际应用上都有其利弊。外墙内保温的优點是升温降温都很快，施工较简便，受气候影响小，造价相对低些，外饰面自由度大；这项技术的缺點是饰面层易开裂，不便二次装修，占用室内使用空间较大，热损失相对较大。外墙体自保温优點是节材节地，材料分量较轻，保温性能也比较好，适合应用在框架结构建筑中；但由于自保温材料强度比较弱，抗力性不好，可能会出现墙体开裂的现象。外墙外保温的保温性能最佳，且有保护主体结构、不占室内使用面积、不影响室内装修、综合经济效益高等优點，现已被广泛使用。

外墙保温的优越性已被人们越来越重视，目前国内的外墙保温也呈现了良好的发展势态，不过国内的建筑节能工作仍旧任重道远，需要我们长久坚持，并且不断创新。争取将我国外墙保温市场推向国际，成为世纪最具活力的外保温市场。

4 结束语

建筑的外观是一种外在美，建筑的环保节能是内在美，只有外在美和内在美相结合，才是我国建筑业正在发展的方向，才能能满足社会以及人们的要求。我国当前实施的建筑节能是全社会节能措施中的一项重要举措。只有提高认识，增强节约资源、保护环境的意识，才能在实际工作中不断改进技术、开发新材料、研究新工艺，才能使我国建筑行业的节能工作健康发展。