建筑保温系统设计技术与发展探讨

王 丹

2021 年，我国建筑运行阶段的碳排放量占全国总碳排放量的比例高达21%，加之建筑开发阶段的资源和能量消耗，建筑行业全生命周期的碳排放量占总碳排放量的比例高达51.6%，建筑行业节能减排形势十分严峻。20 世纪80年代以来，我国从推动绿色建筑高质量发展、提高能源使用率等方面入手，制定建筑节能减排标准并实施“四步走”计划。随着“十四五”期间全面实施建筑节能标准，超低能耗、近零能耗建筑保温系统将成为未来发展的趋势，是建筑行业实现“双碳”战略目标的重要措施。因此，深化建筑保温系统设计技术与未来发展趋势的研究，对促进我国建筑行业高质高效发展具有重要的意义。

1 建筑保温系统设计技术特点

1.1 建筑外墙内保温技术的特点

建筑外墙内保温技术就是在外墙内侧使用苯板、砂浆等保温材料，改变外墙热工系数达到保温节能的方法。该技术有3 个优点。一是施工方便。外墙内部施工要求比外部施工技术门槛更低，室内施工不需要搭建高层脚架等设备，施工相对方便且更加安全[1]。二是对外墙及保温材料要求不高。外墙内部因有固定和支撑架构，相较于外墙外部对墙体垂直度、建筑材料粘性等要求，外墙内部施工的技术标准要求相对较低。三是施工进度快。外墙内部施工可以分割为多个相对小的工程，可同时在多个作业区域进行施工，加之施工难度较小，可以有效加快工程进度。

同时，外墙内保温技术具有较大的局限性。一是热桥现象明显。建筑结构热桥问题是外墙内保温技术的最大缺陷，特别是随着冬夏或昼夜室内外温差反复变化，建筑墙体和楼板等反复发生线性变形和体积变化，影响建筑整体的稳定性和耐久性。二是减小室内使用面积[2]。使用该保温技术会减少15%～25%的室内实际使用面积，在当前人们普遍重视商品住房实际使用面积的情况下，大部分建筑公司和住房者不再采用此保温技术。三是影响室内二次装修。居民普遍会对建筑进行二次装修，以提升住房的舒适度和美观性。采用外墙内部保温技术会影响二次装修的立体设计和工艺选择，内墙施工和装饰固定结构也可能破坏保温系统结构。

1.2 建筑外墙混合保温技术的特点

建筑外墙混合保温技术是指在建筑保温系统设计中，墙体外部施工方便时采用墙体外部保温技术，内部施工方便时采用墙体外部保温技术。该项保温技术从本质上属于外墙内保温、外保温技术的过渡，是一种临时变通措施，因此决定了其不是建筑保温技术的主流[3]。该技术的主要优点是在施工过程中可灵活采取相关措施，同时能够兼顾热桥现象，对墙体内保温系统不能克服的热桥结构和部位进行有效保护，从而提升建筑保温系统的整体热工性能。但该项技术存在严重不足，特别是补丁式施工方法，对建筑整体具有严重的损害。

建筑外墙混合保温技术的主要优点是对保温材料的要求不高，施工难度不大，通常在北方寒冷地区的小型建筑上使用。但是，该技术会使建筑墙体变厚，建筑材料耗费较多，经济价值不高。

1.3 建筑外墙外保温技术的特点

建筑外墙外保温技术是在外墙外侧使用建筑保温设备和保温材料，采取一定的施工技术和工艺做法，为整个建筑物穿上“保暖衣”。我国自2000 年左右开始大力推广该项保温技术，目前主要有聚苯颗粒浆料、聚苯板现浇混凝土、无机活性墙体等保温材料。该技术主要有以下优点。一是保温效果显著。一方面，由于保温建筑材料在墙体外侧，可以消除建筑热桥现象，阻断室内外温度流通，充分发挥保温节能效能；另一方面，能减少自然温度、湿度、光线等对建筑主体的影响，阻止风雨等对建筑的侵蚀，避免建筑内部出现发霉、破损、开裂等问题。二是适用范围广[4]。随着人们对生活质量提出更高的需求，南方在夏季对建筑隔热需求逐步增加，建筑外墙外保温技术既可用于新建筑保温系统，又可用于老旧建筑保温系统改造。三是有利于改善内部环境。建筑保温系统设计在墙体外部，可最大限度提升室内面积的使用效率，同时也可最大限度减轻建筑材料中有害物质造成的污染。框架结构外墙涂料做法如图1 所示。

建筑外墙外保温技术在现实运用中也存在一些不足。一是保温系统使用寿命远小于建筑工程寿命。目前，我国制定了很多标准规范，要求建筑保温系统使用寿命达25 年以上，与50 ～100 年的建筑寿命标准相较有很大差距。二是生态环保问题未能彻底解决。虽然建筑保温系统能够实现节能保温的效果，但需要耗费大量的人力、物力和财力，特别是保温材料多为不可再生资源，当达到预期寿命后将变成建筑垃圾，是当前“双碳”目标需重点解决的问题。三是防火技术不够成熟。目前，我国建筑保温系统使用的保温隔热材料要求达到防火B2级以上，但目前市场上的大多保温材料都属于可燃材料，其自身的离火自熄性、难燃性或不燃性很难达到标准要求。四是保温系统脱落或开裂问题难以避免[5]。我国建筑保温系统施工技术标准规范建设相对滞后，加之保温系统施工通常采取外包的形式，无法保证建筑保温系统质量，遇到大风或者剧烈晃动，经常会出现保温层脱落现象。

2 建筑保温系统设计技术的应用现状

2.1 保温材料的应用现状

保温材料是利用气体的低导热性质，将气体限制于建筑材料的泡孔、夹层等空间内，阻断热量对流传导，从而实现隔热保温的效果，通常分为有机、无机保温材料，同时因建筑防火需要也按阻燃等级进行分类。有机保温材料具有导热系数低、强度高、重量轻、吸水性低等优点，但阻燃等级低，即使添加阻燃剂也仅能达到B1 级；无机保温材料存在重量大、易吸水等不足，但阻燃性能可达到A 级。

目前，有机的模塑聚苯板、无机的岩棉是我国应用最广泛的建筑保温材料。模塑聚苯板的优点是能使建筑结构更加稳定，缺点是阻燃系数低；岩棉的优点是具有不燃性，缺点是质量较大、结构安全性不足，且具有强吸水性。保温节能方面，二者的导热系数均相对低下，模塑聚苯板优于岩棉材料；结构安全方面，模塑聚苯板具有较好的抗压强度和抗拉强度，能够有效抵抗冲击和大风影响，施工难度相对较低，脱落风险相对较小；防火安全方面，模塑聚苯板为易燃材料，阻燃等级低，即使添加阻燃剂也仅能达到B1 级，在高层建筑设计中必须设置防火隔离带才能满足消防要求，施工较为不便。

2.2 配套材料的应用现状

中信证券研究结果显示，80%以上受访人员表示配套材料不合适、施工不规范是产生建筑保温系统质量问题和安全事故的主要原因。目前，我国通常采用传统的薄抹灰保温系统设计，由于配套材料的使用创新性不足，在实际应用中存在以下安全隐患。

一方面，由于岩棉自重较大，随着节能保温效能要求提升，其厚度也有所提升，因此对基层墙体的坚固性、平整性要求更高，要求粘结层粘结面积不小于80%且需涂刷界面剂，即使配套材料使用“两网三胶”也难以达到安全要求。另一方面，由于建筑薄抹灰保温系统的基层墙体、胶粘剂、保温材料、玻纤网、薄抹层及锚栓等环节品控和施工不达标，可能导致建筑保温系统出现空鼓、渗水、脱落等问题，会影响建筑的功能性、安全性、耐久性。建筑保温系统是一项复杂的系统工程，应根据不同墙体结构、消防要求、当地气象条件等选择合适的配套材料，确保保温系统的整体保温性能、结构安全和防火要求。

2.3 建筑保温系统施工方法的应用现状

随着新技术、新材料的发展，越来越多的保温材料研发并被应用到建筑行业中，优秀的保温材料和配套材料是建筑保温系统的物质基础，同时优秀的保温系统施工技术方法也能更好地提升建筑质量。

目前，我国建筑保温系统施工方法主要有以下几种。一是外挂式保温技术，采用粘结砂浆或专用固定件将保温材料粘贴、外挂在建筑主体上，然后再涂抹抗裂砂浆、压入玻璃纤维网格布，最后再做装饰层。该技术主要存在施工程序复杂、施工难度大等问题，容易出现安全事故。二是一体浇筑保温技术，将保温材料放入建筑模板内与外墙一起浇筑，可有效提高施工效率，但对均匀、连续浇筑的技术要求高。三是聚苯颗粒保温技术，将聚苯颗粒调成保温的砂浆，然后将其涂于保温板，可以预防水泥砂浆裂缝问题。该技术的成本低，施工中要求多次涂抹聚苯颗粒砂浆，工程管理的流程、标准要求严格，稍有懈怠将严重影响保温系统的质量。膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统结构如图2 所示。

图2 膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统结构

3 建筑保温系统设计技术的发展趋势

3.1 绿色环保要求更高

在碳中和、碳达峰的背景下，无论是单一的有机材料，还是单一的无机材料，都不能满足建筑保温系统“双碳”战略目标要求，建筑行业陆续制定节能减碳措施，对传统保温材料的使用限制越来越严格。我国的绿色保温材料从“十三五”开始进入发展“快车道”，“近零能耗建筑”将在“十四五”期间全面推广，市场出现了一大批新技术、新材料、新工艺。建筑保温系统将向“保温性、安全性、耐久性”等方向发展，保温材料将向“绿色化、智能化、规范化、多样化”方向发展，开发经济高效、复合多功能、可回收、无污染的建筑保温材料是未来的主要发展途径。同时，《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）中明确要求：“建筑的内、外保温系统，宜采用燃烧性能A级保温材料，不宜采用B2 级保温材料，严禁采用B3 级保温材料。”因此，未来保温材料必须兼顾绿色环保、保温节能、防火安全，最大限度实现节能减排的同时确保建筑运行绝对安全。

3.2 保温装饰一体化趋势更加明显

保温装饰一体化是使用保温装饰一体板的建筑保温系统，由保温层和面板层组成，仅需将事先预制好的保温装饰一体板“粘贴”“锚固”在建筑墙上。该技术可实现建筑保温系统、装饰系统的预制化一体生产，具有十分明显的技术优势。

第一，有利于提高施工效率。将抹面层、饰面层的建筑施工改为工厂预制产品，能够减少施工难度和建筑工程量，进而有利于提高施工效率。第二，更加绿色环保。保温装饰一体板便于灵活组装和拆卸，可以循环使用，能够提升保温材料的使用率，更加环保。第三，有利于提升可装修性。在生产过程中，可对饰面层进行有效的喷涂油漆等作业，饰面层的形式也可以选择，比建筑现场施工更加平整、规范、美观。

3.3 建筑保温行业标准更加规范

目前，我国建筑保温工程还存在施工不规范、保温材料质量低、监督监察不到位等问题，严重制约建筑保温行业的健康发展。2019 年，我国对已有建筑标准进行梳理，结合我国不同建筑类型需求、不同地区气候特点，出台了《强制性工程建设规范（征求意见稿）》，从新建建筑的环保节能、既有建筑的环保节能和可再生能源等方面，对建筑施工各方面提出通用性的要求，明确了设计、施工、运行等标准和规范。未来，建筑保温系统将更加注重保温性、稳定性、防火性能、防水性能的作业工序和作业流程，标准化的施工作业程序和方法将得到全面推广。

4 结语

综上所述，在碳达峰、碳中和的背景下，建筑行业节能减排要求实现跨越式升级是必然趋势，国家将陆续出台行业政策措施和标准要求，建筑保温系统领域也将围绕绿色环保和节能减排进行创新发展。因此，认真研究“双碳”目标对建筑保温系统设计技术和应用的具体要求，详细分析当前我国保温系统的技术特点和应用现状，积极探讨未来我国建筑保温系统设计技术的发展趋势，助力建筑行业健康发展。