论文部分内容阅读
摘要：自上个世纪中叶以来，欧美各国致力于建筑节能的研究与实践，各种保温材料层出不穷。建筑外墙直接与室外大气接触，其热量损失最大，对于如何阻断热流在外墙的流通是建筑保温与节能的重中之重。近年来，各种外墙外保温系统不断涌现，其保温效果各有不同。本文就常见的几种外墙外保温系统进行简单介绍和评估，以便针对不同地区和气候选择更有效的保温系统。
关键词：节能;外墙;外保温;保温材料
1.国内外外墙保温系统发展现状
20世纪70年代世界爆发了能源危机，在全球的总能耗中，建筑能耗占30%之多，而在建筑能耗中通过外墙损失的能耗高达27%，可见建筑外墙保温是建筑节能的重要环节。根据保温层所处的位置可将外墙保温分为外墙外保温、外墙内保温以及夹心保温，其中外墙外保温的优势最为显著。外墙外保温能保护外墙主要结构免受温度应力冲击，还能减少热桥效应损失的热量，对墙体的防潮以及旧房保温改造都有很好的效果。自能源危机以来世界各国加强了建筑保温的研究以及保温材料的研发。经过几十年的研究和实践，总结出很多种外墙保温系统。下面就国内外外墙保温系统的发展现状做如下阐述。
1.1国外外墙保温系统发展现状
外墙保温系统的发展最初源于二战之后，主要在欧洲国家。二战中很多城市遭到重创，建筑毁坏严重，人们鉴于聚氨酯具有很好的熔融性和自粘性，便用来填黏建筑的裂缝。后来发现这种材料不仅能稳固结构，还能保温、防水防潮，经过抹刀抹平后又能美化建筑。如此便发展成聚氨酯外墙外保温系统。70年代爆发的能源危机是建筑保温发展的一大契机，人们开始意识到建筑外墙保温的重要性。
德国最先发现聚氨酯保温材料，其后英美等国取得聚氨酯泡沫制造技术并很快进入工业化生产。聚氨酯泡沫导热系数小于0.025，保温性能好且质量轻，便于运输和施工。20世纪70年代，美国为达到50%～70%的节能率，对建筑的外墙及屋顶大量使用聚氨酯外保温处理，主要采用喷涂和外贴的工艺，降低能耗，施工效率也得到了提高。
目前，欧美国家对保温材料的运用主要三种类型，即阻燃型的聚苯板、不燃型的岩棉板及保温砂浆。岩棉板作为无机保温材料，其原材料来源较广、生产成本低、保温性能良好而被大多数国家青睐。如荷兰、芬兰等西欧国家80%的岩棉制品用于建筑保温。保温砂浆在发达国家中研发和应用较早，属于传统保温系统。目前，国外对保温砂浆的研究主要集中在保温骨料和添加剂上，特别是对原材料及添加剂的配合比上有较深入的研究。阻燃型的聚苯板主要集中在XPS和EPS泡沫的研究和应用。目前欧美国家对聚苯保温材料的运用主要有聚苯板抹灰外墙保温系统、胶粉EPS颗粒浆料外保温系统。聚氨酯作为目前导热系数最小的有机保温材料也倍受关注。硬泡聚氨酯复合材料在欧美各国广泛用于外墙保温改造与新建建筑的外墙保溫系统中。
1.2国内外墙保温系统发展现状
我国是能源消耗大国，外墙和屋面保温隔热工程在我国建筑节能的重要性不言而喻。自20世纪80年代以来，我国在各大城乡大力推广建筑保温与节能技术。我国的外墙保温系统主要有保温砂浆外墙外保温系统、岩棉板外墙外保温系统、聚苯板外墙外保温系统以及硬泡聚氨酯复合板外墙保温系统。
我国对保温材料研究较晚，技术落后。对保温砂浆的运用最初用膨胀珍珠作为骨料，其吸水率较大，抗裂性和防潮性较差。后来经过研究和改良，将聚苯泡沫颗粒、粉煤灰作为骨料、聚苯乙烯纤维作为添加剂制成新型保温砂浆。改良后的保温砂浆保温性能增强，其防水性、抗裂性和耐候性大大提高。20世纪50年代我国引入聚氨酯的上产，90年代开始大量使用聚氨酯保温系统。其做法主要有三种，即浆体聚氨酯喷涂外墙，外做饰面;外贴硬泡聚氨酯板，外做饰面;聚氨酯复合板配套式保温，其具体做法是聚氨酯硬泡做持力层，外加网格布，与混凝土复合而成。近年来我国加强对聚氨酯板的改良、聚氨酯保温防水一体化研究、聚氨酯保温装饰一体化研究等，成效显著。
2.常见的外墙保温系统的选择
2.1无机轻集料保温砂浆外墙外保温系统
保温砂浆外墙外保温系统的构造做法是：钢筋混泥土或者烧结砖做基层墙体，外抹无机保温砂浆，通过抹面胶浆和锚固构件将抗裂砂浆复合耐碱玻纤网格布附于其上，然后抹腻子粉，最后贴饰面砖或者涂料。保温砂浆具有良好的绝热、防火、抗裂性。能耐高温，抗裂能力较好，但其防潮性较差，保温性能一般。目前国内外对保温砂浆的研究主要集中在骨料的选配以及各种原材料的配合比上。在工程应用中，现在主要采用玻化微珠、聚苯泡沫颗粒作为保温砂浆的骨料，玻化微珠表面玻化封闭，光泽平滑，属不可燃物，用其制成的保温砂浆具有良好的防火绝热性，而且吸水率小，保温性能有所提升。聚苯颗粒质轻，导热系数小，与砂浆混合形成封闭的空洞，与传统的粉煤灰、膨胀珍珠轻骨料保温砂浆相比，具有良好的保温性、防潮性和耐高温性。
2.2岩棉外墙外保温系统
岩棉是以精选的玄武岩、辉绿岩为主要原料，外加一定数量的辅助料，经高温熔融喷吹制成的人造纤维，具有不燃、无毒、质轻、导热系数低、吸音性能好等特性，是保温工程中较为理想的保温材料。目前国内外主要采用岩棉板作为保温层，该系统的主要做法是：在基层墙体的找平层上涂抹聚合物胶黏剂，贴上岩棉板保温层，通过胶黏剂和锚固构件固定耐碱玻纤网格布，然后涂抹岩棉保温系统抹面胶浆，再通过以上方法外加一层耐碱玻纤网格布，最后在外侧贴饰面砖或者喷涂饰面涂料。该做法虽然较为繁琐，但能保温和防水性能良好，保温层的使用寿命也有所提高。
2.3聚苯板薄抹灰外墙外保温系统
聚苯板全称聚苯乙烯泡沫板，又名泡沫板或EPS板。是由含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒，经加热预发后在模具中加热成型的具有微细闭孔结构的白色固体。常温下该材料导热系数小于0.042W/m·k，密度小，抗压能力强，具有一定的抗腐防潮能力，是高效保温材料。聚苯板薄抹灰外墙外保温系统的具体做法是：在基层墙体找平层上涂抹聚合物胶黏剂，用锚栓将聚苯板固定其上，再用保温系统抹面胶浆外贴耐碱玻纤网布，最后做饰面砖或者涂料。该保温系统不仅有高效的保温性能，而且施工技术、产品质量标准以及检测方法完善，在欧美国家以有几十年的实践经验。 值得注意的是，聚苯板在做外墙内保温时，在墙和楼板，梁柱等结构连接处易产生热桥效应，在门、窗等细节部位处理不易。寒冷季节，室内外温差大，结构导热不均匀，使墙体产生结露、发霉甚至脱落。另外聚苯板容易吸水，会影响材料导热性能。
2.4胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统
上述讲到聚苯板保温系统在“热桥”处理上有败笔，胶粉聚苯颗粒浆料保温系统则能很好的解决这一问题。该保温系统是将聚苯颗粒、保温胶粉料以及抗裂砂浆等按一定的比例，搅拌机搅拌均匀，现场涂抹，可在墙角、梁板等构件连接处实现连续浇筑，如此可以很好的解决热桥效应带来的不利影响。其具体做法是：墙体基层做砂浆找平，待其干硬，在其上抹胶粉聚苯颗粒保温浆料，然后抹抗裂砂浆及耐碱玻纤网布，最后做饰面层。在施工时应注意保温浆料需机械搅拌，现拌现用，保温层应平整均匀，抗裂砂浆层需干透后再做饰面层。胶粉聚苯颗粒保温浆料导热系数小于0.06w/（m·k），有较强的保温性，墙体的抗裂性和防水性较为良好。
2.5聚氨酯外墙外保温系统
聚氨酯导热系数低，热工性能好。当硬质聚氨酯密度为35～40kg/m3时，导热系数仅为0.018～0.024w/（m.k），约相当于传统保温材料的10%，是目前所有保温材料中导热系数最小的，也是目前最理想的保温材料之一。聚氨酯可浇注成型，能预制成各种形状的保温型材，可用于各保温节点和构件交接处，提高墙体保温性能。在墙和楼层、混凝土圈梁以及构造柱等连接处能实现连续喷涂，从而减小热桥效应，减小热量損失。由于聚氨酯板材具有优良的隔热性能，在达到同样保温要求下，可使减少建筑物外围护结构厚度，从而增加室内使用面积。
聚氨酯材料孔隙率结构稳定，闭孔率达90%以上，属憎水性材料，防水防潮性能优良，而且抗冻融、吸声性也好。施工方便，工程进度快，可现场发泡成型，也可喷涂浇注，能够在任何复杂的墙面施工作业，能减轻劳动强度，改善作业环境。
目前对聚氨酯保温材料的改良主要集中在阻燃性和力学特性上。可在聚氨酯中添加阻燃剂制成新型硬泡聚氨酯保温板，它是一种难燃的自熄性材料，它的软化点可达到250摄氏度以上，燃烧时会在其泡沫表面形成积碳，能有效地防止火焰蔓延。另外，以硬泡聚氨酯为夹心层，两边或者单边附上金属或者非金属面层，形成硬泡聚氨酯复合板，这样加大了材料的抗压、拉强度能力，吸水率≤4%，燃烧等级可以达到B1级。由此可见，聚氨酯复合板外墙外保温系统是目前最佳的保温系统之一。
总结
建筑节能已经成为世界共同话题，外墙保温是重中之重，正确选择保温系统是建筑节能最有效的途径。目前，市场上出售的保温材料种类繁多，各说各好，但就保温性、安全性以及综合成本都有待改善。我国建筑保温技术起点低、差距大，外墙外保温发展存在巨大的市场，加强保温材料的改良和保温系统的研发是我们前进的方向。我相信在不久的将来，我国的建筑保温技术能攻关克难，走向世界前列。
参考文献
[1]冯冰，熊影，张声光.国内外外墙外保温发展现状[J].江西建材，2007（3）：3-4.
[2]张雪芹.外墙外保温技术及聚氨酯硬泡在建筑节能中的应用研究[J].保温材料与节能技术，2007（7）：12-17.
基金项目：本文系广西科技大学鹿山学院2017年度科学基金项目：硬泡聚氨酯在建筑外围护结构保温系统中的运用探究（2017LSKY09）。
关键词：节能;外墙;外保温;保温材料
1.国内外外墙保温系统发展现状
20世纪70年代世界爆发了能源危机，在全球的总能耗中，建筑能耗占30%之多，而在建筑能耗中通过外墙损失的能耗高达27%，可见建筑外墙保温是建筑节能的重要环节。根据保温层所处的位置可将外墙保温分为外墙外保温、外墙内保温以及夹心保温，其中外墙外保温的优势最为显著。外墙外保温能保护外墙主要结构免受温度应力冲击，还能减少热桥效应损失的热量，对墙体的防潮以及旧房保温改造都有很好的效果。自能源危机以来世界各国加强了建筑保温的研究以及保温材料的研发。经过几十年的研究和实践，总结出很多种外墙保温系统。下面就国内外外墙保温系统的发展现状做如下阐述。
1.1国外外墙保温系统发展现状
外墙保温系统的发展最初源于二战之后，主要在欧洲国家。二战中很多城市遭到重创，建筑毁坏严重，人们鉴于聚氨酯具有很好的熔融性和自粘性，便用来填黏建筑的裂缝。后来发现这种材料不仅能稳固结构，还能保温、防水防潮，经过抹刀抹平后又能美化建筑。如此便发展成聚氨酯外墙外保温系统。70年代爆发的能源危机是建筑保温发展的一大契机，人们开始意识到建筑外墙保温的重要性。
德国最先发现聚氨酯保温材料，其后英美等国取得聚氨酯泡沫制造技术并很快进入工业化生产。聚氨酯泡沫导热系数小于0.025，保温性能好且质量轻，便于运输和施工。20世纪70年代，美国为达到50%～70%的节能率，对建筑的外墙及屋顶大量使用聚氨酯外保温处理，主要采用喷涂和外贴的工艺，降低能耗，施工效率也得到了提高。
目前，欧美国家对保温材料的运用主要三种类型，即阻燃型的聚苯板、不燃型的岩棉板及保温砂浆。岩棉板作为无机保温材料，其原材料来源较广、生产成本低、保温性能良好而被大多数国家青睐。如荷兰、芬兰等西欧国家80%的岩棉制品用于建筑保温。保温砂浆在发达国家中研发和应用较早，属于传统保温系统。目前，国外对保温砂浆的研究主要集中在保温骨料和添加剂上，特别是对原材料及添加剂的配合比上有较深入的研究。阻燃型的聚苯板主要集中在XPS和EPS泡沫的研究和应用。目前欧美国家对聚苯保温材料的运用主要有聚苯板抹灰外墙保温系统、胶粉EPS颗粒浆料外保温系统。聚氨酯作为目前导热系数最小的有机保温材料也倍受关注。硬泡聚氨酯复合材料在欧美各国广泛用于外墙保温改造与新建建筑的外墙保溫系统中。
1.2国内外墙保温系统发展现状
我国是能源消耗大国，外墙和屋面保温隔热工程在我国建筑节能的重要性不言而喻。自20世纪80年代以来，我国在各大城乡大力推广建筑保温与节能技术。我国的外墙保温系统主要有保温砂浆外墙外保温系统、岩棉板外墙外保温系统、聚苯板外墙外保温系统以及硬泡聚氨酯复合板外墙保温系统。
我国对保温材料研究较晚，技术落后。对保温砂浆的运用最初用膨胀珍珠作为骨料，其吸水率较大，抗裂性和防潮性较差。后来经过研究和改良，将聚苯泡沫颗粒、粉煤灰作为骨料、聚苯乙烯纤维作为添加剂制成新型保温砂浆。改良后的保温砂浆保温性能增强，其防水性、抗裂性和耐候性大大提高。20世纪50年代我国引入聚氨酯的上产，90年代开始大量使用聚氨酯保温系统。其做法主要有三种，即浆体聚氨酯喷涂外墙，外做饰面;外贴硬泡聚氨酯板，外做饰面;聚氨酯复合板配套式保温，其具体做法是聚氨酯硬泡做持力层，外加网格布，与混凝土复合而成。近年来我国加强对聚氨酯板的改良、聚氨酯保温防水一体化研究、聚氨酯保温装饰一体化研究等，成效显著。
2.常见的外墙保温系统的选择
2.1无机轻集料保温砂浆外墙外保温系统
保温砂浆外墙外保温系统的构造做法是：钢筋混泥土或者烧结砖做基层墙体，外抹无机保温砂浆，通过抹面胶浆和锚固构件将抗裂砂浆复合耐碱玻纤网格布附于其上，然后抹腻子粉，最后贴饰面砖或者涂料。保温砂浆具有良好的绝热、防火、抗裂性。能耐高温，抗裂能力较好，但其防潮性较差，保温性能一般。目前国内外对保温砂浆的研究主要集中在骨料的选配以及各种原材料的配合比上。在工程应用中，现在主要采用玻化微珠、聚苯泡沫颗粒作为保温砂浆的骨料，玻化微珠表面玻化封闭，光泽平滑，属不可燃物，用其制成的保温砂浆具有良好的防火绝热性，而且吸水率小，保温性能有所提升。聚苯颗粒质轻，导热系数小，与砂浆混合形成封闭的空洞，与传统的粉煤灰、膨胀珍珠轻骨料保温砂浆相比，具有良好的保温性、防潮性和耐高温性。
2.2岩棉外墙外保温系统
岩棉是以精选的玄武岩、辉绿岩为主要原料，外加一定数量的辅助料，经高温熔融喷吹制成的人造纤维，具有不燃、无毒、质轻、导热系数低、吸音性能好等特性，是保温工程中较为理想的保温材料。目前国内外主要采用岩棉板作为保温层，该系统的主要做法是：在基层墙体的找平层上涂抹聚合物胶黏剂，贴上岩棉板保温层，通过胶黏剂和锚固构件固定耐碱玻纤网格布，然后涂抹岩棉保温系统抹面胶浆，再通过以上方法外加一层耐碱玻纤网格布，最后在外侧贴饰面砖或者喷涂饰面涂料。该做法虽然较为繁琐，但能保温和防水性能良好，保温层的使用寿命也有所提高。
2.3聚苯板薄抹灰外墙外保温系统
聚苯板全称聚苯乙烯泡沫板，又名泡沫板或EPS板。是由含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒，经加热预发后在模具中加热成型的具有微细闭孔结构的白色固体。常温下该材料导热系数小于0.042W/m·k，密度小，抗压能力强，具有一定的抗腐防潮能力，是高效保温材料。聚苯板薄抹灰外墙外保温系统的具体做法是：在基层墙体找平层上涂抹聚合物胶黏剂，用锚栓将聚苯板固定其上，再用保温系统抹面胶浆外贴耐碱玻纤网布，最后做饰面砖或者涂料。该保温系统不仅有高效的保温性能，而且施工技术、产品质量标准以及检测方法完善，在欧美国家以有几十年的实践经验。 值得注意的是，聚苯板在做外墙内保温时，在墙和楼板，梁柱等结构连接处易产生热桥效应，在门、窗等细节部位处理不易。寒冷季节，室内外温差大，结构导热不均匀，使墙体产生结露、发霉甚至脱落。另外聚苯板容易吸水，会影响材料导热性能。
2.4胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统
上述讲到聚苯板保温系统在“热桥”处理上有败笔，胶粉聚苯颗粒浆料保温系统则能很好的解决这一问题。该保温系统是将聚苯颗粒、保温胶粉料以及抗裂砂浆等按一定的比例，搅拌机搅拌均匀，现场涂抹，可在墙角、梁板等构件连接处实现连续浇筑，如此可以很好的解决热桥效应带来的不利影响。其具体做法是：墙体基层做砂浆找平，待其干硬，在其上抹胶粉聚苯颗粒保温浆料，然后抹抗裂砂浆及耐碱玻纤网布，最后做饰面层。在施工时应注意保温浆料需机械搅拌，现拌现用，保温层应平整均匀，抗裂砂浆层需干透后再做饰面层。胶粉聚苯颗粒保温浆料导热系数小于0.06w/（m·k），有较强的保温性，墙体的抗裂性和防水性较为良好。
2.5聚氨酯外墙外保温系统
聚氨酯导热系数低，热工性能好。当硬质聚氨酯密度为35～40kg/m3时，导热系数仅为0.018～0.024w/（m.k），约相当于传统保温材料的10%，是目前所有保温材料中导热系数最小的，也是目前最理想的保温材料之一。聚氨酯可浇注成型，能预制成各种形状的保温型材，可用于各保温节点和构件交接处，提高墙体保温性能。在墙和楼层、混凝土圈梁以及构造柱等连接处能实现连续喷涂，从而减小热桥效应，减小热量損失。由于聚氨酯板材具有优良的隔热性能，在达到同样保温要求下，可使减少建筑物外围护结构厚度，从而增加室内使用面积。
聚氨酯材料孔隙率结构稳定，闭孔率达90%以上，属憎水性材料，防水防潮性能优良，而且抗冻融、吸声性也好。施工方便，工程进度快，可现场发泡成型，也可喷涂浇注，能够在任何复杂的墙面施工作业，能减轻劳动强度，改善作业环境。
目前对聚氨酯保温材料的改良主要集中在阻燃性和力学特性上。可在聚氨酯中添加阻燃剂制成新型硬泡聚氨酯保温板，它是一种难燃的自熄性材料，它的软化点可达到250摄氏度以上，燃烧时会在其泡沫表面形成积碳，能有效地防止火焰蔓延。另外，以硬泡聚氨酯为夹心层，两边或者单边附上金属或者非金属面层，形成硬泡聚氨酯复合板，这样加大了材料的抗压、拉强度能力，吸水率≤4%，燃烧等级可以达到B1级。由此可见，聚氨酯复合板外墙外保温系统是目前最佳的保温系统之一。
总结
建筑节能已经成为世界共同话题，外墙保温是重中之重，正确选择保温系统是建筑节能最有效的途径。目前，市场上出售的保温材料种类繁多，各说各好，但就保温性、安全性以及综合成本都有待改善。我国建筑保温技术起点低、差距大，外墙外保温发展存在巨大的市场，加强保温材料的改良和保温系统的研发是我们前进的方向。我相信在不久的将来，我国的建筑保温技术能攻关克难，走向世界前列。
参考文献
[1]冯冰，熊影，张声光.国内外外墙外保温发展现状[J].江西建材，2007（3）：3-4.
[2]张雪芹.外墙外保温技术及聚氨酯硬泡在建筑节能中的应用研究[J].保温材料与节能技术，2007（7）：12-17.
基金项目：本文系广西科技大学鹿山学院2017年度科学基金项目：硬泡聚氨酯在建筑外围护结构保温系统中的运用探究（2017LSKY09）。