郭 大 威

(太原鐵路地產(chǎn)置業(yè)有限公司，山西 太原 030000)

·綠色環(huán)保·建筑節(jié)能·

高層建筑外墻外保溫節(jié)能體系施工技術(shù)分析

郭 大 威

(太原鐵路地產(chǎn)置業(yè)有限公司，山西 太原 030000)

探討了外墻外保溫節(jié)能體系施工技術(shù)的意義，對外保溫節(jié)能施工技術(shù)的特點與優(yōu)勢進行了詳細的分析，并對外墻外保溫節(jié)能體系的分類進行了闡述，最后針對目前外墻外保溫節(jié)能體系所存在的問題提出了相應的策略。

高層建筑，外墻外保溫，節(jié)能，施工技術(shù)

1 高層建筑外墻采用外墻外保溫節(jié)能施工技術(shù)的意義

隨著現(xiàn)代化水平的進一步發(fā)展，越來越多的人希望在城市中有屬于自己的房子，同時再加之城市可建設(shè)土地少之又少，因此，現(xiàn)在的建筑更加趨向于高層化。眾所周知，建筑能耗占社會總能耗的比例也逐漸上升，特別是高層建筑的能耗，所占比例已經(jīng)達到了30%以上[1]。同時再加之，國內(nèi)建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計標準與國外節(jié)能設(shè)計標準存在一定的差距[2]。因此，減少高層建筑的能源消耗是一項有著巨大意義的工程。

高層建筑外墻所消耗的能源在整個高層建筑中是不可忽視的一部分，采用外保溫節(jié)能技術(shù)對其進行外保溫，是非常有價值的。建筑外墻外保溫節(jié)能技術(shù)在市場中發(fā)展最為快速，其已成為我國高層建筑中一項重大的節(jié)能施工技術(shù)。

2 外保溫節(jié)能施工技術(shù)的特點與優(yōu)勢

2.1 對建筑主體保護效果佳

1)保溫層不占室內(nèi)使用面積，經(jīng)濟效益提高。

由于建筑外保溫節(jié)能施工技術(shù)是通過粘貼、錨固、機械固定裝置或和混凝土現(xiàn)澆在一起等方法把相應的外保溫材料固定到建筑墻體的外側(cè)。該施工技術(shù)不僅不用增加建筑主體結(jié)構(gòu)墻體的厚度，而且其保溫方法比內(nèi)保溫優(yōu)越許多，同時在不減少房間室內(nèi)使用面積前提下達到較好的節(jié)能效果。由此看來，建筑外保溫節(jié)能施工技術(shù)不但不減少房間室內(nèi)使用面積，同時還具有相應的經(jīng)濟價值。

2)不影響室內(nèi)裝修和設(shè)施安裝。

建筑外保溫節(jié)能施工技術(shù)主要是在建筑室外施工，室內(nèi)進行裝修或安裝暖氣以及相應的家庭設(shè)備時，完全可以不受外保溫施工的影響，也不需要考慮外保溫施工時間進度問題。因此，該施工技術(shù)不但不影響室內(nèi)的裝飾，同時還能夠減少建筑整體的施工時間。

3)便于既有建筑的節(jié)能改造。

據(jù)有關(guān)文獻報告顯示，目前國內(nèi)至少還有一半以上的既有建筑未達到節(jié)能標準要求，因此，外墻保溫改造作為既有建筑改造的一個重要的方面，有著不可忽視的影響。由于建筑外保溫改造具有以下優(yōu)勢：如基本上無臨時搬遷要求，對室內(nèi)正常生活及活動無影響，同時加之外保溫改造避免占用室內(nèi)空間以及影響裝修，因此該節(jié)能技術(shù)特別適用于既有建筑的改造。

4)適用范圍廣。

外墻外保溫既適合于北方地區(qū)的供暖工業(yè)與民用建筑，又適合于南方地區(qū)的空調(diào)工業(yè)與民用建筑。同時，該節(jié)能技術(shù)也能應用于新建建筑，對已有建筑的節(jié)能改造更加適用。若能控制好外墻外保溫在安全性方面、造價方面以及耐久性方面的影響因素，外墻外保溫也適合應用于太原鐵路局管轄區(qū)域內(nèi)的建筑，尤其適合應用于高層保障性住房建筑。

2.2 提升墻體熱工性能

由于外保溫材料固定于墻體的外表面，通過分析外保溫材料的導熱系數(shù)的變化，可以體現(xiàn)出整個墻體熱工性能情況。建筑墻體外保溫材料熱工性能主要受到外保溫材料本身的組成成分、結(jié)構(gòu)特點以及溫濕度狀況影響。導熱系數(shù)作為一個直接能體現(xiàn)出墻體熱工性能的最關(guān)鍵的參數(shù)，分析其導熱系數(shù)的變化，能得出相應的墻體以及外保溫材料熱工性能的變化。建筑墻體外保溫材料大多數(shù)屬于多孔介質(zhì)材料，當外保溫材料固定于外墻體時，在外界大氣中，外保溫材料通過固體、水分等方式傳熱，同時還伴隨著相應的對流換熱以及相應的輻射換熱。因此，外保溫材料的導熱系數(shù)增加，從而使整個墻體的導熱系數(shù)提高，最終使建筑墻體的熱工性能提高。另一方面，采用外保溫節(jié)能技術(shù)后，墻體本身的溫度有所提高，從而使其含濕量有所降低，最終使墻體熱工性能得以改善。一般情況下，墻體外保溫能有效地防止高滲透性的水蒸氣對主體結(jié)構(gòu)的沖擊，從而有效地避免了墻體內(nèi)部產(chǎn)生冷凝現(xiàn)象，提高墻體的整體熱工性能。

2.3 改善建筑內(nèi)部溫度環(huán)境

1)保溫層采用高效保溫材料。

建筑室內(nèi)熱環(huán)境是對人體舒適性影響很大的因素之一，如果保溫層材料采用不恰當，可能體現(xiàn)不出效果，嚴重時可能使其效果相反。高效外保溫材料能通過其蓄熱能力相對較大的結(jié)構(gòu)層更好的阻止由于建筑室內(nèi)熱環(huán)境變化時，室內(nèi)氣溫隨之上升或下降帶來對室內(nèi)熱環(huán)境的影響，從而使室內(nèi)溫度一直處于相對平穩(wěn)狀態(tài)，最終改善建筑室內(nèi)溫度環(huán)境。

2)外保溫層可降低熱橋造成的附加熱損失。

一般情況下，熱橋的大與小、多與少直接決定了建筑物室內(nèi)熱量的損失量的大小。據(jù)有關(guān)研究文獻表明，由于熱橋的作用，導致室內(nèi)熱量的散失，最終熱橋周圍的溫度大小與非熱橋周圍的溫度大小產(chǎn)生了明顯的差異。在正常情況下，熱橋的作用能夠使冬季的外墻外表面溫度產(chǎn)生大于5 ℃的溫差，使內(nèi)墻外表面溫度產(chǎn)生大于10 ℃的溫差，此狀況下，使熱橋周圍出現(xiàn)了嚴重的結(jié)露。

在寒冷的北方地區(qū)，建筑內(nèi)保溫工程的熱橋周圍在冬季經(jīng)常會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，而在南方地區(qū)，由于夏季室內(nèi)低的空調(diào)溫度，與室外高的外墻外表面溫度之間的很大溫差，使熱橋周圍經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)霉的現(xiàn)象。然而，建筑外墻采用外保溫節(jié)能技術(shù)能較好的減少由于熱橋的影響導致的該部位周圍的一系列問題。如內(nèi)墻與外墻的連接處，構(gòu)造柱與屋面的連接周邊，門窗與屋面的連接處等部位。有關(guān)學者研究結(jié)果表明，由于熱橋造成的不同的房間附加熱量所占總熱量的情況，如底層房間比例為23.8%，中間層房間比例為21.8%，頂層房間比例為24.4%。由此可見，熱橋造成的附加熱損失較大。采用外保溫節(jié)能技術(shù)不僅避免了熱橋周圍產(chǎn)生結(jié)露，同時還可以減少熱橋造成相應的附加熱。

3)外保溫復合墻體具有“冬暖夏涼”的效果。

墻體進行外保溫改造后，由于外保溫復合墻體具有很大的熱容性，能存儲大量的熱量。當在炎熱的夏季時，外保溫層能有效地阻止太陽輻射直接進入房間室內(nèi)以及室外外界高溫氣體對室內(nèi)的綜合影響，從而緩解了墻體內(nèi)表面溫度和房間室內(nèi)溫度的變化，使其室內(nèi)溫度處于一個適當?shù)臏囟?。當在寒冷的冬季時，外保溫層能有效地阻止室外外界極低溫度對室內(nèi)的影響，從而緩解了墻體內(nèi)表面溫度和房間室內(nèi)溫度的變化，使其室內(nèi)溫度處于一個恰當?shù)臏囟?。由此可見，外保溫能使建筑物室?nèi)具有冬暖夏涼的效果。

在建筑物室內(nèi)的居民感受到的室內(nèi)氣溫，當外界氣溫有所變化時，外保溫能緩解相應的氣溫變化，使室內(nèi)的居民處于一個舒適的熱環(huán)境中，因此加強墻體外保溫，既能有效地保持室內(nèi)熱環(huán)境，同時，還能適當?shù)販p少采暖或制冷的負荷，減少能耗。

2.4 保護主體結(jié)構(gòu),延長建筑物使用壽命

對墻體采用外保溫時，可以有效地對內(nèi)部磚墻以及混凝土墻進行保護。當室外外界氣溫變化對墻體產(chǎn)生影響時，外保溫有效地阻止了由溫度變化引起的內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)的破壞，使溫度變得平緩，其相應的熱壓力也隨之減弱，最終大大地減輕了墻體發(fā)生變形、裂縫的現(xiàn)象，從而大大的延長了建筑的壽命。工程實踐經(jīng)驗表明，選擇合適的墻體保溫材料，恰當?shù)谋睾穸龋粌H能減少墻體主體結(jié)構(gòu)溫度變形，同時還能保護建筑主體結(jié)構(gòu)，延長建筑物使用壽命。

3 外墻外保溫技術(shù)的應用

3.1 關(guān)于外墻體保溫節(jié)能技術(shù)的不同分類的剖析

近年來，外墻體保溫節(jié)能技術(shù)有了不斷的突破，逐漸形成了以下幾種技術(shù)形式：第一種是外墻外保溫，第二種是外墻內(nèi)保溫，第三種是夾層保溫。

1)外墻外保溫節(jié)能技術(shù)。

外墻外保溫主要是指在主體外墻外側(cè)固定一層保溫材料，同時再用玻璃纖維網(wǎng)附加于保溫材料外側(cè)并涂抹一層抗裂砂漿，在抗裂砂漿上面再做飾面層，從而起到更好的保溫效果。根據(jù)我國相應的標準規(guī)范，如JGJ 144—2004外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程，在這些規(guī)范中體現(xiàn)出了近年來我國外墻外保溫技術(shù)的發(fā)展。外墻外保溫節(jié)能技術(shù)并不是幾種材料簡單的組合，而是形成一個有機的系統(tǒng)。正常情況下，外墻保溫節(jié)能體系主要由七層組成，分別是基層墻體、粘結(jié)層、保溫層、防護層、飾面層等。

2)外墻內(nèi)保溫節(jié)能技術(shù)。

外墻內(nèi)保溫是指在外墻的內(nèi)部增加一層保溫層，該節(jié)能技術(shù)在國內(nèi)應用較早，其相應的施工技術(shù)以及標準、規(guī)范都相對較完善。由于外墻內(nèi)保溫其蓄熱能力相對不高，當室內(nèi)采用間斷式的供暖或間斷式的制冷時，能使居民室內(nèi)溫度調(diào)整到相對較為適合的溫度，因此，該技術(shù)較多地適合于冬季相對不冷的區(qū)域建筑保溫。據(jù)相關(guān)資料顯示，在2000年以前的外墻保溫節(jié)能技術(shù)，約有90%以上的建筑工程都采用外墻內(nèi)保溫節(jié)能技術(shù)。

3)夾層保溫節(jié)能技術(shù)。

夾層保溫是指高效保溫材料安置在外墻體的中間所預留的空間。該保溫節(jié)能技術(shù)具有施工較方便的優(yōu)點，但同時也增加墻體的厚度，使其有效的使用面積減少。在寒冷的北方地區(qū)，與傳統(tǒng)外墻相比，采用夾層保溫的外墻厚度明顯增加，同時其抗震性能也相對較差，不適合于超高層建筑。

3.2 建筑外墻外保溫技術(shù)的施工方法和技術(shù)要求

建筑外墻外保溫技術(shù)的施工方法主要有以下幾種，其各自有其獨特的技術(shù)要求，詳細分析如下：

1)粘結(jié)方法。

粘結(jié)方法是把保溫層、面層以及保護通過采用粘結(jié)的方法將其粘貼在外表面上，再用適量的錨栓輔助固定。一般情況下，保溫層主要采用板材，面層主要采用玻璃纖維網(wǎng)與聚合物相結(jié)合的砂漿，保護層主要采用裝飾涂料。

2)現(xiàn)澆混凝土復合施工方法。

現(xiàn)澆混凝土復合施工方法是把保溫材料在現(xiàn)場施工時，使保溫材料安置在模板的內(nèi)側(cè)，再現(xiàn)澆入混凝土使其復合，最終形成混凝土與保溫材料相結(jié)合而來的保溫節(jié)能體系。該施工方法保溫層有兩種形式：一種是一面帶有矩形齒槽的保溫板；另一種是一面帶有鋼絲網(wǎng)架的保溫板。

3)機械固定方法。

機械固定方法是把保溫材料通過錨栓或預埋鋼筋將其固定于墻體上，然后在外表面涂抹一層水泥砂漿，最終形成的外墻外保溫節(jié)能體系。

4 建筑外墻外保溫施工

4.1 建筑外墻外保溫施工存在的問題

1)外保溫技術(shù)落后，單一。

從目前國內(nèi)保溫技術(shù)來看，無論是從東到西，還是從南到北，高層建筑采用的外保溫節(jié)能技術(shù)還是處于落后的狀態(tài)。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

a.外保溫材料的生產(chǎn)廠家規(guī)模相對較小，生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施配套能力較差。

b.設(shè)計能力不足。在外墻設(shè)計過程中，大都只考慮到了其保溫能力，對外墻熱穩(wěn)定性和阻熱性考慮相對不足。

c.外保溫節(jié)能評價體系不完善。目前大多數(shù)外保溫節(jié)能評價體系主要通過評價其傳熱系數(shù)來反映，然而對非穩(wěn)態(tài)傳熱狀態(tài)下，該指標有明顯的不足，應當把熱惰性指標也作為評價體系中的評價指標。

2)外保溫系統(tǒng)的耐久性有待提高。

在正常情況下，普通的建筑住宅設(shè)計其有效使用壽命為50年，公共建筑設(shè)計有效使用壽命為100年。然而外保溫系統(tǒng)在正確的使用方法和適合的使用條件下，其有效使用年限為25年，兩者之間還存在很大的差距。因此，外保溫節(jié)能體系有待進一步地完善。

3)外保溫抗裂性能差。

目前，如何使外保溫節(jié)能體系具有良好的抗裂性能，是主要攻關(guān)的技術(shù)之一。主要是由于一旦外保溫節(jié)能體系發(fā)生縫裂變形，其節(jié)能效果會發(fā)生巨大的改變，嚴重時可能會完全達不到節(jié)能設(shè)計要求，甚至會影響外墻的安全性能。在較多的實際工程中，存在一部分的保溫墻開裂的情況，且該難題還未有較好的解決方法，其技術(shù)還需廣大社會共同研究來攻克。

4)外保溫的材料其防火性差。

外保溫材料本身的耐火等級不僅能阻止自身建筑物著火的進一步擴展，同時也能阻止其相鄰建筑物火災的侵害。然而，國內(nèi)的外保溫材料基本上還較難達到高性能的防火等級。據(jù)有關(guān)報道顯示，高層建筑發(fā)生火災的實例中，有70%情況下與外保溫的材料有關(guān)，如央視大樓發(fā)生火災中，與其外保溫材料有很大的關(guān)系。

5)高質(zhì)量的外保溫材料供應不足。

高質(zhì)量的外保溫材料相對供應不足，就以北方地區(qū)新建建筑按節(jié)能標準要求來計算，每年對高質(zhì)量外保溫材料的需求量大約為5億m2。然而，目前高質(zhì)量外保溫材料的設(shè)計生產(chǎn)能力大約在2億m2，再加之其外保溫材料的品種又比較少。同時國內(nèi)的生產(chǎn)廠家開發(fā)新產(chǎn)品的能力有限，大多數(shù)是通過引進國外技術(shù)，因此，企業(yè)目前的生產(chǎn)能力基本上很難滿足市場對高質(zhì)量外保溫材料的需求。

6)外保溫體系質(zhì)量保證率有待完善。

目前，外保溫節(jié)能材料大都是通過實驗室檢測來確定其質(zhì)量標準，與實際工程中使用的外保溫節(jié)能材料的質(zhì)量要求有所差別。在使用外保溫節(jié)能材料時，應當對進入施工現(xiàn)場的材料進行必要的復檢，從而避免外保溫節(jié)能材料的節(jié)能效果與保溫節(jié)能材料的樣板節(jié)能效果相差較大。因此，針對實驗室中的外保溫節(jié)能材料與實際工程中的外保溫節(jié)能材料在其節(jié)能效果有較大的差別，應當更加完善外保溫體系的質(zhì)量保證率。

4.2 建筑外墻外保溫節(jié)能改造的具體措施

1)對建筑墻體材料和結(jié)構(gòu)進行改造。

由于建筑外墻外保溫節(jié)能改造是基于主體墻體上進行的節(jié)能改造，建筑墻體自身的材料和自身的結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了其節(jié)能效果。因此，采用復合的體系對墻體自身的材料和自身的結(jié)構(gòu)進行綜合改造，應選較好的材料和結(jié)構(gòu)，使墻體設(shè)計變形能力和結(jié)構(gòu)設(shè)計自由變形能力達到最佳。

2)對建筑內(nèi)部墻面進行改造。

由于建筑內(nèi)部墻面熱工性能的好壞也對建筑外墻外保溫節(jié)能體系有不可忽視的影響，因此，對于建筑內(nèi)部墻面進行相應的改造。內(nèi)部墻面采用熱惰性較高的材料，使外界氣候環(huán)境溫度變化時，可以在一定程度上緩解對室內(nèi)溫度的影響，使其處于一定相對穩(wěn)定的氣溫下，最終能滿足節(jié)能設(shè)計標準。

3)改善窗戶的密閉性能。

窗戶作為圍護結(jié)構(gòu)中的一部分，其密閉性能的好壞也對節(jié)能體系有相應的影響。密閉性較差，在冬季時，外界冷空氣通過窗戶流入室內(nèi)，使室內(nèi)的氣溫降低；在夏季時，外界熱空氣通過窗戶流入室內(nèi)，使室內(nèi)的氣溫升高，從而使能源白白地浪費掉，更談不上節(jié)約能源。因此，只有對窗戶的密閉性進行相應的改善，才能使節(jié)能體系達到真正意義上的節(jié)能。

4)改造門的實用技術(shù)和材料。

同樣門作為圍護結(jié)構(gòu)中的一部分，其熱工性能好壞也對節(jié)能體系有相應的影響。門的熱工性能差，在夏季時，外界氣溫通過門的導熱作用，使外界高溫空氣傳入室內(nèi)低溫空氣，使室內(nèi)溫度升高；在冬季時，室內(nèi)空氣通過門的導熱作用，使室內(nèi)高溫空氣流向外界低溫空氣，使室內(nèi)溫度降低，從而浪費能源。因此，只有采用熱工性能較好的門，才能使節(jié)能體系達到真正意義上的節(jié)能。

5)完善外墻外保溫節(jié)能系統(tǒng)的檢測體系。

外墻外保溫節(jié)能體系是一套完整的節(jié)能技術(shù)，其相應的檢測體系主要包括兩個方面：第一個方面是節(jié)能體系的施工質(zhì)量檢驗；第二個方面是節(jié)能體系的節(jié)能效果檢測。節(jié)能體系的施工質(zhì)量控制，主要是通過控制原材料的進場質(zhì)量、施工方法、施工工序等方面，并通過各個工序之間的互檢、抽檢以及專檢對施工質(zhì)量進行規(guī)范。節(jié)能體系的節(jié)能效果檢測，不僅只對材料的組成材性進行檢測，也要對節(jié)能效果進行檢測。同時，也不能只對建筑物房間的嚴密性進行檢測，還需要對圍護結(jié)構(gòu)的熱惰性系數(shù)以及傳熱系數(shù)進行檢測，也要檢測一些輔助系數(shù)，如防火、防水性、抗風性、耐候性、耐凍融性、抗沖擊性等。

外墻外保溫節(jié)能驗收的內(nèi)容主要包括：第一方面是墻體基層，墻面保持干凈、均勻；第二個方面是保溫層的厚度，其厚度要控制合適，同時要達到平整，無空鼓。

5 結(jié)語

節(jié)能作為我國的一項發(fā)展目標，尤其是高層建筑方面的節(jié)能。建筑外墻外保溫作為一種良好的建筑節(jié)能技術(shù)，對我國節(jié)能事業(yè)做出了巨大的貢獻，尤其是在太原鐵路局職工保障性高層住宅小區(qū)建設(shè)中普遍得到采用，施工簡便，性價比較高。同時，外保溫節(jié)能技術(shù)還需要進一步的改善，其應用也有待進一步的推廣。

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Analysis on construction technology of high-rise building exterior wall external insulation energy saving system

Guo Dawei

(TaiyuanRailwayRealEstatePropertyLimitedCompany,Taiyuan030000,China)

This paper discussed the meaning of construction technology of exterior wall external insulation system, analyzed in detail the characteristics and advantages of external insulation energy saving construction technology, elaborated the classification of exterior wall external insulation energy saving system, and finally put forward corresponding tactics to the problems according to present exterior wall external insulation energy saving system.

high-rise building, exterior wall external insulation, energy saving, construction technology

1009-6825(2015)05-0162-03

2014-12-07

郭大威(1964- )，男，工程師

TU201.5

A