1.2　建筑墙体保温节能概述

1.2.1　国内外墙体保温发展现状及应用现状

近年来，节能与环保已成为全世界共同的话题。随着国民整体素质的提高，改善居住条件、提高能源利用率越来越受到广泛重视，建筑能耗占社会能耗比重很大，随着我国新的建筑节能标准的实施，建筑已从低层次的解决人的居住向高层次的绿色生态建筑发展。在建筑中，外围护结构的热损耗较大，外围护结构中墙体又占了很大份额，所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个重要的环节，发展外墙保温技术及节能材料则是建筑节能的主要实现方式。

建筑节能的重点是改善围护结构的热工性能，即提高保温隔热效果。墙体保温有外保温和内保温两种，近几年北方的墙体保温实践经验表明，虽然两种保温方式在保温材料的热工性能、保温层的厚度一样，但内保温由于存在“冷桥”和“结露”等致命问题，这几年在工程上使用越来越少。然而外墙外保温系统因其保温层置于外墙的外面，具有保护主体结构、延长建筑物的使用寿命、防止“冷桥”和“结露挂霜”现象、不占室内空间、增加使用面积等优点，被广泛用于新建、改建、扩建的民用建筑和采暖、空调的各类建筑。所以，以下主要介绍外墙外保温系统。

1.2.1.1　国外墙体外保温的发展及应用

（1）国外外墙外保温的发展　外墙外保温体系起源于20世纪60年代的欧洲，20世纪70年代初第一次能源危机以后得到重视和发展。

目前，在欧洲国家广泛应用的外墙外保温系统主要为外贴保温板薄抹灰方式，有两种保温材料：阻燃型的膨胀聚苯板及不燃型的岩棉板，均以涂料为外饰层。美国则以轻钢结构填充保温材料居多。

外墙外保温系统在欧洲的应用，最初是为了弥补墙体裂缝。通过实际应用后发现，当把这种泡沫塑料板粘贴到建筑墙面以后，的确能够有效地遮蔽墙体出现的裂缝等问题，同时又发现，这种复合的墙体材料具有良好的温隔热性能，节约了能耗。同时，重质的墙体外侧复合轻质的保温系统又是最合理的墙体结构组合方式。外保温不但解决了保温问题，又减薄了对力学要求来说过于富足的墙体厚度，减少了土建成本；而这种复合的墙体结构在满足力学要求的同时还在隔音、防火防潮、热舒适性等各方面都具有最佳性能。

20世纪70年代，美国从欧洲引入此项技术，并根据本国的具体气候条件和建筑体系特点进行了改进和发展。同样在20世纪70年代初的能源危机期间，由于建筑节能的要求，外墙外保温及装饰系统在美国的应用不断增加，至90年代末，其平均年增长率达到了20％～25％。至今此项技术在美国的应用也达40多年，最高建筑达44层，并在美国南部的炎热地区和北部寒冷地区均有广泛的应用，效果显著。

欧美在近40余年的应用历史中，对外墙外保温系统进行了大量的基础研究，如薄抹灰外墙外保温系统的耐久性的问题；在寒冷地区中的露点问题；不同类型的系统在不同冲击荷载下的反应；试验室的测试结果与实际工程中性能的相关性等。

在大量的实验研究的基础上，目前，欧洲和美国对外墙外保温已立法，其中包括对外墙外保温系统的强制认证标准，以及系统中相关组成材料的标准等。由于欧美国家有着相应健全的标准、严格的立法，对于外墙外保温系统的耐久性，一般都可以有25年的使用年限。事实上，这种系统在上述地区的实际应用历史已大大超过25年。2000年欧洲技术认可组织（EOTA）发布了名称为《带抹灰层的墙体外保温复合体系技术许可》（ETAG 004）的标准，这个标准是欧洲外墙外保温体系几十年来成功实践的技术总结和规范。

（2）国外外墙外保温的应用　目前，在欧洲国家广泛应用的外墙外保温系统主要有三种：一是膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统；二是岩棉纤维平行于墙面的外墙外保温系统；三是岩棉纤维垂直于墙面的外墙外保温系统。

美国以第一种为主。由于聚苯板极易被切割成任意形状，在美国，膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统产品还利用其作为建筑物的各种外装饰线脚，如在炎热沙漠中的赌城拉斯维加斯形态各异造型建筑物中，此系统产品和技术得到了充分发挥。特别是在对既有的旧建筑物做节能改造或翻新时，该体系更显示了其优越性，原有建筑物中的居民不必搬动室内的任何家具，在施工中也不会影响原有建筑结构，同时也进行了立面改造，使原有建筑焕然一新。

在应用的保温材料方面，随着新技术的应用，聚苯保温材料逐步被具有良好保温隔热的聚氨酯材料所替代，目前在欧、美、日等发达地区，建筑保温材料中聚氨酯占75％，聚苯乙烯占5％，玻璃棉占20％。

1.2.1.2　国内墙体保温的发展应用

（1）外墙外保温在国内的发展　20世纪80年代中期，国外的外保温企业到我国推广外墙外保温技术，即粘贴聚苯乙烯泡沫板（简称聚苯板或EPS板）外抹玻纤网络布增强的聚合物水泥砂浆的保温体系。我国冶金建筑研究总院、北京建筑设计研究院等单位在国内率先进行外墙外保温试点工程，同时对重墙、轻墙及预制墙体构件等不同构造体系进行了试验，均取得了节能效果。20世纪80年代后期，北京建筑设计研究院与石膏板厂家共同开发了聚苯乙烯石膏复合保温板，用于外墙内保温。20世纪90年代初期，在住房和城乡建设部（原建筑部）及各省市建委的领导下加大了外墙外保温的推进力度，国内一些科研单位及企业开发了多种外墙保温技术，其中典型的有：仿专威特的EPS贴板法系统，具有自主知识产权的ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料系统，现浇混凝土复合有网、无网EPS板外保温系统，EPS钢丝网架板锚固外保温系统，装配式龙骨薄板外保温系统以及一些预制板外保温系统等。

随后，1996年召开全国建筑节能会议，会议提出了今后工作的重点是推广外墙外保温。

（2）外墙外保温技术在国内的应用　目前，国内外墙外保温做法较多，主要有以下几种。

①保温砂浆类。即把回收的泡沫塑料打碎，与水泥及一定量的乳液拌和成保温砂浆，用抹灰刀抹到墙面上至一定厚度，干燥后再在其表面制作玻纤网格布增强层和饰面层。

此类做法保温性能不如外贴聚苯板，又由于是在工地现场配料拌料，砂浆热导率变异大，保温性能不太均匀。

②膨胀聚苯乙烯（EPS）板（下称EPS板）类。

a.膨胀聚苯乙烯板现浇混凝土外墙外保温系统。EPS板现浇混凝土外墙外保温系统以现浇混凝土作为基层，EPS板作为保温层。EPS板与现浇混凝土接触面沿水平方向开有矩形齿槽，内、外表面均满喷界面砂浆。EPS板表面抹抗裂砂浆薄抹面层，外表以涂料为饰面层，薄抹面层中满铺玻纤网。

此类做法优点是保温板可与土建施工同步进行。但固定件导致产生热桥，门、窗等细节部位不易处理，常常在此造成败笔。拆模时也易对聚苯板面造成损坏。

b.膨胀聚苯乙烯板薄抹灰外墙外保温系统。由EPS板保温层、薄抹面层和饰面涂层构成，EPS板用胶结剂固定在基层上，薄抹面层中满铺玻纤网。

c.膨胀聚苯乙烯板钢丝网架板现浇混凝土外墙外保温系统。EPS钢丝网架板现浇混凝土外墙外保温系统以现浇混凝土为基层，EPS单面钢丝网架板置于外墙外模板内侧，并安装ф6钢筋作为辅助固定件。现浇混凝土后，EPS单面钢丝网架板挑头钢丝和ф6钢筋与混凝土结合为一体，EPS单面钢丝网架板表面抹掺外加剂的水泥砂浆形成后抹面层，外表做饰面层。以涂料做饰面层时，应加抹玻纤网抗裂砂浆薄抹面层。

③挤塑聚苯乙烯（XPS）外墙外保温系统。挤塑聚苯乙烯（下称XPS）是近年来发展起来的一种新型保温材料。目前，XPS与基层墙体的固定方式主要采用机械固定件。这种材料的优点在于：XPS具有致密的表层及闭孔结构内层，其热导率大大低于同厚度的EPS，因此具有较EPS更好的保温隔热性能。对同样的建筑物外墙，其使用厚度可小于其他类型的保温材料；由于内层的闭孔结构，XPS具有良好的抗湿性，在潮湿的环境中，仍可保持良好的保温隔热性能；适用于冷库等对保温有特殊要求的建筑，也可用于外墙饰面材料为面砖或石材的建筑。但该板致密度使其粘贴力和系统表面的平整度比起发泡式聚苯板还有缺陷。

④岩棉板类薄抹灰型。需用粘贴附加固定件的方法固定保温板。目前国内还应用不多，价格也偏高。岩棉的问题是在吸水吸湿后保温性能和强度都会大幅度降低，使用这种保温材料应视我国各地区气候条件严格进行热工防潮验算，对系统所有组成材料的透气性要求也更高。但由于其不燃的防火性能，更适用于有防火要求的建筑。

⑤罗宝板系统-硬质聚氨酯泡沫系统。该系统由罗宝板、专用龙骨、空气层及配件共同构成，其中罗宝板通过专用龙骨干挂在建筑外墙；罗宝板与墙体间形成一道25mm空气层；罗宝板与门窗洞口连接及建筑阴阳角处使用专用配件，罗宝外墙保温装饰板由三层构成，表层：0.5mm氟碳涂层铝板；中间层：40mm的聚氨酯硬质泡沫；内层：0.06mm铝箔。该系统具有质量可靠，性价比高，保温隔热效果好、集装饰效果为一体等优势。

尽管目前我国已经形成了一批技术上较为完善和可靠的外墙保温体系，但是由于我国目前大规模的房屋建设，对建筑围护结构节能技术与材料的需要量很大，因此就出现了节能技术和材料尚不能完全满足建筑节能需要的矛盾，导致一些工程采用的技术和材料质量不过关或者施工工艺有缺陷，甚至某些工程在施工过程中偷工减料或以次充好。这些不规范、不完善的做法最终造成外墙外保温系统产生开裂、剥落甚至整体脱落等质量事故，严重影响节能效果。

1.2.2　墙体保温技术分类与评价

目前，在建筑中常使用的外墙保温主要有内保温、外保温、夹芯保温、自保温等方式，几种方式在实际应用中各有利弊。

1.2.2.1　外墙内保温

外墙内保温是在墙体结构内侧覆盖一层保温材料，通过黏结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。其结构如图1-1。

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。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。这是因为我国节能技术在当时还处于起步阶段，外保温技术还不太成熟；我国节能标准对围护结构的保温要求较低。

外墙内保温有如下优点：①它对饰面和保温材料的防水、耐候性等技术指标的要求不是很高；纸面石膏板、石膏抹面砂浆等均可满足使用要求，取材方便；②内保温材料被楼板所分隔，仅在一个层高范围内施工，不需搭设脚手架。

但是，从发展的角度考虑，随着我国节能标准的提高，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将逐步予以淘汰。在多年的实践中我们发现，外墙内保温主要存在如下缺点：①保温隔热效果差，外墙平均传热系数高；②“冷桥”致保温外理困难，易出现结露现象；③占用室内使用面积；④不利于室内装修，包括重物钉挂困难等，在安装空调、电话及其他装饰物等设施时尤其不便；⑤不利于既有建筑的节能改造；⑥保温层易出现裂缝。

由于外墙受到的温差大，直接影响到墙体内表面应力变化，这种变化一般比外保温墙体大得多。昼夜和四季的更替，易引起内表面保温的开裂，特别是保温板之间的裂缝尤为明显。实践证明，外墙内保温容易在下列部位引起开裂或产生“冷桥”，如采用保温板的板缝部位、顶层建筑女儿墙沿屋面板的底部部位、两种不同材料在外墙同一表面的接缝部位、内外墙之间丁字墙外侧的悬挑构件部位等。

1.2.2.2　外墙外保温

外墙外保温是在主体墙结构外侧在黏结材料的作用下，固定一层保温材料，并在保温材料的外侧用玻璃纤维网加强并涂刷黏结胶浆，如图1-2所示。随着外墙外保温形式的不断完善与发展，目前主要流行的有聚苯板薄抹灰外墙保温、聚苯板现浇混凝土外墙保温、聚苯颗粒浆料外墙保温，聚氨酯硬泡喷涂外墙外保温系统等几种外保温操作方法。

相比外墙内保温而言，外墙外保温具有巨大优势。其优点如下：①适用范围广；②保护主体结构，延长建筑物寿命；③基本消除了“冷桥”的影响；④使墙体潮湿状况得到改善；⑤有利于室温保持稳定，改善室内热环境质量；⑥有利于提高墙体的防水和气密性；⑦便于对旧建筑的节能改造；⑧可相对减少保温材料用量；⑨增加房屋使用面积。

然而，外墙外保温在实践中也遇到了很多问题。其缺点如下：①保温层在墙体外侧，所处环境恶劣，对保温体系各材料要求较严格；②材料要求配套及彼此相容性好；③对保温系统的耐候性和耐久性提出了较高要求；④施工难度大，要有素质较好的施工队伍和技术支持；⑤大部分保温材料防火性能较差，施工时容易引发火灾。

1.2.2.3　外墙夹芯保温

外墙夹芯保温是将保温材料设置于外墙的内、外墙页中间的一种保温技术。这种保温形式的优点是：①将绝热材料设置在外墙中间，有利于较好地发挥墙体本身对外界的防护作用；②对保温材料的选材要求不高，能有效地保护保温材料和内侧墙片；③对施工条件和施工季节要求不高。

其缺点体现在：①易产生“冷桥”；②内部易形成空气对流；③施工相对困难；④墙体裂缝不易控制；⑤抗震性差。

1.2.2.4　外墙自保温

墙体自保温技术体系是指按照一定的建筑构造，采用节能型墙体材料及配套砂浆使墙体的热工性能等物理性能准的建筑墙体保温隔热技术体系，其系统性能及组成材料的技术要求须符合相关技术标准的规定。墙体自保温系统按基层墙体材料不同可分为蒸压加气混凝土砌块墙体自保温系统、节能型烧结页岩空心砌块墙体自保温系统、陶粒混凝土小型空心砌块墙体自保温系统等。

在我国，建筑通常设计寿命为50～70年，而目前《外墙外保温工程技术规程》（JGJ 144-2004）中规定了5种类型的外墙外保温系统，依次为EPS（膨胀聚苯乙烯）板薄抹灰外墙外保温系统、胶粉EPS颗粒保温浆料外墙外保温系统、EPS板现浇混凝土外墙保温系统、EPS钢丝网架板现浇混凝土外墙外保温系统、EPS板现浇混凝土外墙外保温系统、EPS钢丝网架板现浇混凝土外墙外保温系统和机械固定EPS钢丝网架板外墙外保温系统。这5种复合保温墙体保温层的内外温差极易引起内墙和外墙的变形，可产生墙面开裂、渗水、面层剥落等，使保温层的耐候性（使用寿命）一般仅为20年以下，与建筑物的使用寿命极不匹配，若干年后，保温层需剔旧补新，费用昂贵，甚至高于新建费用。而自保温砌块、空心砖块是结构层与保温层合成一体，且砌筑墙体时，与传统砌块、空心砖施工一样，一次性砌筑，不需采用其他任何特殊的隔热保温措施，解决了建筑隔热墙体的整体性和耐候性，使墙体保温系统的使用寿命与建筑物的使用寿命一致。

该技术体系具有工序简单、施工方便、安全性能好、便于维修改造和可与建筑物同寿命等特点，工程实践证明应用该技术体系不仅可降低建筑节能增量成本，而且对提高建筑节能工程质量具有十分重要的现实意义。

然而，自保温墙体材料强度比较低，抗裂性不很理想，时间长了容易产生墙体开裂等现象，且其变形能力差，不能与框架结构大的变形相协调。另外，随着大量高层建筑短肢剪力墙的使用，填充墙所占比例不高，使得外墙自保温体系的应用受到限制。

1.2.3　建筑墙体保温材料

国家自实施建筑节能政策以来，作为建筑节能技术中的一部分，绝热、保温材料有了较大发展，品种有数十种之多，但适合于建筑围护结构使用的一般为密度低、导热系数小、价格适中、操作方便的材料，尤其随着节能标准要求的逐步提高，高效保温材料的发展有了广阔的前途。现在对导热系数λ≤0.05W/（m·K）的绝热材料可称为高效保温材料。

（1）目前在建筑中使用最广泛的高效保温材料有下列几种：

①模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）；②挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）；③硬质聚氨酯泡沫塑料（PU）；④矿渣棉或岩棉制品；⑤玻璃棉制品；⑥泡沫玻璃；⑦聚乙烯泡沫塑料；⑧酚醛泡沫塑料；⑨脲醛树脂泡沫塑料等。不同材料主要性能见表1-1。

目前正在广泛研究开发的绝热保温材料有自调温相变绝热保温材料及复合型保温饰面材料。

（2）其他常用的无机隔热保温材料及复合保温隔热材料

①加气混凝土砌块或板。密度为600～700kg/m3，其导热系数为0.19W/（m·K），主要适用于具有保温作用的墙体材料。当密度≤500kg/m3的加气混凝土砌块亦可用于屋面保温。根据原材料不同有粉煤灰加气混凝土砌块和硅砂加气混凝土砌块或板。目前山东地区主要生产的是前一种，砂型加气混凝土板在江苏、上海等地生产应用较广。例如南京旭建生产的ALC板和上海生产的伊通板均属于加气混凝土制品。

②膨胀珍珠岩类隔热保温制品。

a.膨胀珍珠岩目前主要应用于建筑屋面找坡层，膨胀珍珠岩与胶黏材料水泥按一定比例混合加水搅拌后，制成具有一定保温作用的水泥膨胀珍珠岩层面找坡浆料，密度800～1000kg/m3，热导率λ≥0.26W/（m·K），在屋顶构造层中主要起屋面找坡层作用，由于其有保温隔热效果，因此屋顶热工计算中必须计算这一层的热阻效应。厚度取找坡层平均厚度。

b.憎水型珍珠岩保温块。这一种保温产品近几年在住宅建筑屋顶保温中用量最大，但是经现场热工性能检测，保温效果并不理想，目前该种保温制品主要因胶黏材料不同，有乳化沥青珍珠岩保温块和水玻璃珍珠岩保温块两种，密度一般控制在300kg/m3左右，热导率λ在0.07左右，例如济南地区使用厚度一般为100mm，按屋面热工性能计算这种100mm厚的材料，使用在体形系数≤0.3或≤0.35的住宅建筑屋面保温中是可以满足节能50％及更高的要求，但是某些工程实测结果不理想。主要原因是，产品性能不稳定，憎水性随着时间增长而减弱，导致保温性能降低；另一方面某些生产中掺加少量水泥黏结料，产品憎水性能达不到质量要求，热导率增大。

采用膨胀珍珠岩和膨胀蛭石，掺加水泥或其他胶凝材料混合制成保温浆体料用在室内围护结构保温，如楼梯间隔墙、分户墙等，满足节能标准规定要求的保温性能时，可以使用。