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【摘要】华南地区的气候和外墙保温的热工要求与其它地区存在明显差异，对适合该地区住宅的外墙保温形式应当进行具体的分析。
【关键词】外墙内保温；华南地区；建筑节能
1 华南地区住宅外墙保温的作用
1.1 降低夏季空调条件下的外墙热传导能耗
华南地区住宅节能主要是降低夏季空调能耗，对外墙而言是降低夏季热传导能耗。与采暖地区和夏热冬冷地区冬季室内外温差30～40℃以上截然不同，华南地区夏季室外绝对气温不高，室内外温差小，如广州地区在空调运行条件下，室内外温差不超过6℃。外墙保温只需适当降低传热系数，当传热系数低1.5W/（㎡·K）时，外墙保温对降低建筑能耗的作用就不明显了。
1.2 提高外墙隔热性能
华南地区外墙保温另一项重要作用是提高墙体的隔热性能，即通过设置保温层改善外墙传导能耗的传热系数和热惰性指标，降低外墙内表面的平均温度，提高温度谐波的总衰减度，提高室内热舒适度。这与北方采暖地区外墙保温的技术目标完全不同。
2 华南地区住宅外墙保温实例分析
该建筑为一栋30层钢筋混凝土剪力墙结构点式住宅，剪力墙外墙（200mm厚）传热系数为3.43 W / （㎡·K），比例达到74%。为满足建筑节能要求，在剪力墙外墙部位设置20mm 厚玻化微珠砂浆保温层[λ= 0.07 W/（m·K），S =1.17W/（㎡·K）]，加气混凝土填充墙为自保温，外窗采用单框铝合金镀膜玻璃。设计中对比外保温和内保温两种不同构造方案，并进行建筑节能和外墙隔热的计算。
2.1 能耗分析
选用相同的保温层材料和厚度，外墙剪力墙采用外保温和内保温的传热系数和热惰性指标相同，不同之处是内保温做法会在楼板等处形成一定的热桥，外墙传热系数和热惰性指标的整体加权平均值比外保温方案略大，并对建筑整体能耗产生一定影响。
节能计算采用清华大学开发的DEST核心，按照《广州市居住建筑节能设计标准实施细则》中的规定设置计算条件（夏季室内计算温度为26℃；室内换气次数1.5 次/h；空调额定能效比2.7；室内无照明等其它得热；室外计算气象参数采用当地典型气象年）进行设计建筑真实能耗和参照建筑能耗计算。结果如表1：
2.2 外墙内保温的隔热性能
除对空调能耗影响之外，外墙隔热性能也是建筑节能的重要组成部分。《民用建筑热工设计规范》规定，房间自然通风情况下，东、西外墙的内表面最高温度应当小于夏季室外最高计算温度。根据墙体保温的材料、构造和广州地区气象资料计算得出相应数值，见表2 。
根据计算结果，外墙内保温措施在能耗和隔热两大方面均略低于外保温，但两种外墙保温形式均能满足该住宅节能和隔热的要求。通过综合比较优缺点，该工程最后选择外墙内保温的构造措施，与“外保温优于内保温”的传统认识截然相反，以下将结合华南地区气候条件和外墙热工要求分析其原因。
3 华南地区住宅外墙内保温的适用性分析
3.1 华南地区外墙内保温的性能分析
3.1.1 热桥与总体传热系数问题
外墙内保温会在楼板、檐口等处产生热桥（或冷桥）。热桥会提高外墙的
整体传热系数，造成更大的传导热损失。在北方建筑冬季室内采暖条件下，还会在外墙热桥的内壁或内部产生局部结露，这是外墙内保温的最主要缺点之一。
华南地区常年室内外温差很小（上述广州市夏季室内外平均温差不超过6℃），采用外保温和内保温形式所产生的外墙总体传热系数和建筑能耗差异微乎其微。表1 数据显示，同样保温材料和厚度情况下，两种保温形式的平均传热系数相差6%，能耗差异不足2%，通过少量外窗遮阳就可以轻松弥补。因此，外墙热桥问题可以忽略，在这一方面外墙内保温不存在技术缺陷。
3.1.2 结露问题
外墙内保温所引发的结露问题有三种情况：①热桥温度低，易形成局部结露；②间歇性供暖的房间，在停止供暖时，墙体内表面温度下降比较快，产生表面结露；③由于保温材料热阻大，而水蒸汽渗透阻力小，在内保温层和墙体结构之间易产生内部结露。
华南地区建筑一般为空调制冷和自然通风的运行状态。在空调制冷的状下，墙体表面或内部界面的温度高于室内气温；在自然通风条件下，室内外空气连通。在两种情况下都不会因为采用外墙内保温而引起结露问题。
3.1.3 外墙温度应力和开裂问题
在周期性传热条件下，内保温与外保温相比，外墙温度变化幅度更大，因此会产生更大的温度变化应力。随着昼夜和四季的更替，容易在保温板的板缝部位、顶层建筑女儿墙沿屋面板的底部、两种不同材料在外墙同一表面的接缝部位、以及外墙外侧的悬挑构件部位造成开裂。
应当注意的是，在北方采暖状态下室内外温差超过30～40℃，因此才会产生显著的温度应力，引起开裂问题；而华南地区常年温度变化幅度在15℃以下，室内外温差不超过5～10℃，远小于北方采暖地区。一般的外墙主体结构，采取适当的构造措施完全能够应对温度应力变化，而内保温层在进行表面抗裂等处理后也基本可以保证不出现温度裂缝。
3.2 华南地区外墙内保温的优势
根据以上分析可以发现，传统认为的外墙内保温的主要技术缺陷在华南地区并不存在，与外保温相比并无性能上的劣势。更重要的是，在安全性、耐久性和施工与成本控制等方面，外墙内保温具有外墙外保温无可比拟的优势，使其更加适应华南地区住宅，特别是高层住宅。
3.2.1 安全性
华南地区墙体保温多用于高层建筑剪力墙外墙，而该地区沿海风力较大，建筑外立面风荷载较大。按照风速垂直分布公式Vh=V10 ×（Zh/Z10）α，10 m 标高平均风速以5m/s计，在密集建筑群的大型城市市区，100 m高度处的平均风速将增加为8m/s，瞬时风速更加无法准确估计。外保温层本身，不论是聚苯板、保温砂浆还是聚氨酯材料，与结构墙体的拉接都相对薄弱，特别是在高空风力拉拔作用下，安全隐患很大，而一旦出现剥落，所产生的后果和危害巨大。所以，华南地区高层住宅应当慎重使用外保温，尤其是聚苯板类外保温做法。相比而言，外墙内保温则不存在剥落的安全隐患。
3.2.2 保温材料耐久性
华南地区太阳辐射总量大，时间长，空气湿度高，空气中含盐量高，这些因素都会加速材料的老化过程。一般保温材料抗风化、抗老化和抗腐蚀能力本身低于结构材料，采用外保温时，保温材料暴露于室外大气和太阳辐射中，必然造成外保温的使用周期大大短于结构安全寿命，不利于建筑全生命周期内的节能。
外墙内保温的最大优势在于保温材料位于维护结构室内一侧，不会暴露于室外大气和太阳辐射中，使用寿命较长，耐久性优于外墙外保温。
3.2.3 施工与成本可控制
外墙外保温施工必须借助脚手架，施工难度和成本较高；而内保温施工则在室内进行，施工难度小，同时保温部位面积少，因此成本低于外保温，这一点是不言而喻的。
4 结语
通过以上的分析，得出以下几点结论：
① 在华南地区住宅一般在剪力墙外墙较多时采用外墙保温；②采用外墙内保温与外保温的建筑空调能耗和外墙隔热性能相差无几，在同等条件下一般均可满足建筑节能和热工规范的要求；③华南地区住宅采用外墙内保温，不存在北方采暖地区和夏热冬冷地区建筑中的热桥、结露和温度应力开裂等性能问题。如材料选用得当，对使用功能的影响也可以规避。
【关键词】外墙内保温；华南地区；建筑节能
1 华南地区住宅外墙保温的作用
1.1 降低夏季空调条件下的外墙热传导能耗
华南地区住宅节能主要是降低夏季空调能耗，对外墙而言是降低夏季热传导能耗。与采暖地区和夏热冬冷地区冬季室内外温差30～40℃以上截然不同，华南地区夏季室外绝对气温不高，室内外温差小，如广州地区在空调运行条件下，室内外温差不超过6℃。外墙保温只需适当降低传热系数，当传热系数低1.5W/（㎡·K）时，外墙保温对降低建筑能耗的作用就不明显了。
1.2 提高外墙隔热性能
华南地区外墙保温另一项重要作用是提高墙体的隔热性能，即通过设置保温层改善外墙传导能耗的传热系数和热惰性指标，降低外墙内表面的平均温度，提高温度谐波的总衰减度，提高室内热舒适度。这与北方采暖地区外墙保温的技术目标完全不同。
2 华南地区住宅外墙保温实例分析
该建筑为一栋30层钢筋混凝土剪力墙结构点式住宅，剪力墙外墙（200mm厚）传热系数为3.43 W / （㎡·K），比例达到74%。为满足建筑节能要求，在剪力墙外墙部位设置20mm 厚玻化微珠砂浆保温层[λ= 0.07 W/（m·K），S =1.17W/（㎡·K）]，加气混凝土填充墙为自保温，外窗采用单框铝合金镀膜玻璃。设计中对比外保温和内保温两种不同构造方案，并进行建筑节能和外墙隔热的计算。
2.1 能耗分析
选用相同的保温层材料和厚度，外墙剪力墙采用外保温和内保温的传热系数和热惰性指标相同，不同之处是内保温做法会在楼板等处形成一定的热桥，外墙传热系数和热惰性指标的整体加权平均值比外保温方案略大，并对建筑整体能耗产生一定影响。
节能计算采用清华大学开发的DEST核心，按照《广州市居住建筑节能设计标准实施细则》中的规定设置计算条件（夏季室内计算温度为26℃；室内换气次数1.5 次/h；空调额定能效比2.7；室内无照明等其它得热；室外计算气象参数采用当地典型气象年）进行设计建筑真实能耗和参照建筑能耗计算。结果如表1：
2.2 外墙内保温的隔热性能
除对空调能耗影响之外，外墙隔热性能也是建筑节能的重要组成部分。《民用建筑热工设计规范》规定，房间自然通风情况下，东、西外墙的内表面最高温度应当小于夏季室外最高计算温度。根据墙体保温的材料、构造和广州地区气象资料计算得出相应数值，见表2 。
根据计算结果，外墙内保温措施在能耗和隔热两大方面均略低于外保温，但两种外墙保温形式均能满足该住宅节能和隔热的要求。通过综合比较优缺点，该工程最后选择外墙内保温的构造措施，与“外保温优于内保温”的传统认识截然相反，以下将结合华南地区气候条件和外墙热工要求分析其原因。
3 华南地区住宅外墙内保温的适用性分析
3.1 华南地区外墙内保温的性能分析
3.1.1 热桥与总体传热系数问题
外墙内保温会在楼板、檐口等处产生热桥（或冷桥）。热桥会提高外墙的
整体传热系数，造成更大的传导热损失。在北方建筑冬季室内采暖条件下，还会在外墙热桥的内壁或内部产生局部结露，这是外墙内保温的最主要缺点之一。
华南地区常年室内外温差很小（上述广州市夏季室内外平均温差不超过6℃），采用外保温和内保温形式所产生的外墙总体传热系数和建筑能耗差异微乎其微。表1 数据显示，同样保温材料和厚度情况下，两种保温形式的平均传热系数相差6%，能耗差异不足2%，通过少量外窗遮阳就可以轻松弥补。因此，外墙热桥问题可以忽略，在这一方面外墙内保温不存在技术缺陷。
3.1.2 结露问题
外墙内保温所引发的结露问题有三种情况：①热桥温度低，易形成局部结露；②间歇性供暖的房间，在停止供暖时，墙体内表面温度下降比较快，产生表面结露；③由于保温材料热阻大，而水蒸汽渗透阻力小，在内保温层和墙体结构之间易产生内部结露。
华南地区建筑一般为空调制冷和自然通风的运行状态。在空调制冷的状下，墙体表面或内部界面的温度高于室内气温；在自然通风条件下，室内外空气连通。在两种情况下都不会因为采用外墙内保温而引起结露问题。
3.1.3 外墙温度应力和开裂问题
在周期性传热条件下，内保温与外保温相比，外墙温度变化幅度更大，因此会产生更大的温度变化应力。随着昼夜和四季的更替，容易在保温板的板缝部位、顶层建筑女儿墙沿屋面板的底部、两种不同材料在外墙同一表面的接缝部位、以及外墙外侧的悬挑构件部位造成开裂。
应当注意的是，在北方采暖状态下室内外温差超过30～40℃，因此才会产生显著的温度应力，引起开裂问题；而华南地区常年温度变化幅度在15℃以下，室内外温差不超过5～10℃，远小于北方采暖地区。一般的外墙主体结构，采取适当的构造措施完全能够应对温度应力变化，而内保温层在进行表面抗裂等处理后也基本可以保证不出现温度裂缝。
3.2 华南地区外墙内保温的优势
根据以上分析可以发现，传统认为的外墙内保温的主要技术缺陷在华南地区并不存在，与外保温相比并无性能上的劣势。更重要的是，在安全性、耐久性和施工与成本控制等方面，外墙内保温具有外墙外保温无可比拟的优势，使其更加适应华南地区住宅，特别是高层住宅。
3.2.1 安全性
华南地区墙体保温多用于高层建筑剪力墙外墙，而该地区沿海风力较大，建筑外立面风荷载较大。按照风速垂直分布公式Vh=V10 ×（Zh/Z10）α，10 m 标高平均风速以5m/s计，在密集建筑群的大型城市市区，100 m高度处的平均风速将增加为8m/s，瞬时风速更加无法准确估计。外保温层本身，不论是聚苯板、保温砂浆还是聚氨酯材料，与结构墙体的拉接都相对薄弱，特别是在高空风力拉拔作用下，安全隐患很大，而一旦出现剥落，所产生的后果和危害巨大。所以，华南地区高层住宅应当慎重使用外保温，尤其是聚苯板类外保温做法。相比而言，外墙内保温则不存在剥落的安全隐患。
3.2.2 保温材料耐久性
华南地区太阳辐射总量大，时间长，空气湿度高，空气中含盐量高，这些因素都会加速材料的老化过程。一般保温材料抗风化、抗老化和抗腐蚀能力本身低于结构材料，采用外保温时，保温材料暴露于室外大气和太阳辐射中，必然造成外保温的使用周期大大短于结构安全寿命，不利于建筑全生命周期内的节能。
外墙内保温的最大优势在于保温材料位于维护结构室内一侧，不会暴露于室外大气和太阳辐射中，使用寿命较长，耐久性优于外墙外保温。
3.2.3 施工与成本可控制
外墙外保温施工必须借助脚手架，施工难度和成本较高；而内保温施工则在室内进行，施工难度小，同时保温部位面积少，因此成本低于外保温，这一点是不言而喻的。
4 结语
通过以上的分析，得出以下几点结论：
① 在华南地区住宅一般在剪力墙外墙较多时采用外墙保温；②采用外墙内保温与外保温的建筑空调能耗和外墙隔热性能相差无几，在同等条件下一般均可满足建筑节能和热工规范的要求；③华南地区住宅采用外墙内保温，不存在北方采暖地区和夏热冬冷地区建筑中的热桥、结露和温度应力开裂等性能问题。如材料选用得当，对使用功能的影响也可以规避。