14∣建设科技研究探讨建设科技CONSTRUCTION SCIENCE AND TECHNOLOGY2018年6月上总第361期夏热冬冷地区建筑外墙保温隔热技术探讨潘文佳 张宏 沙楚翘 张敏(东南大学建筑学院,江苏 南京 210018)DOI: 10.16116/ki.jskj.2018.11.002[摘要]夏热冬冷地区相比较于其他气候区,其外墙保温隔热技术的要求更加复杂,目前主要采用的外墙外保温技术源自寒冷地区,并不适宜夏热冬冷地区实际情况,且存在一定安全隐患。
外墙夹芯保温墙体技术符合装配式建筑发展的大趋势,其外层结构防护性能好,便于维修更换,基本可做到与建筑同寿命。
同时,具有优异的防火和节能性能。
目前应重点针对外墙夹芯保温墙体技术的隔热性能和密闭防水性能开展研究,进一步提升综合性能,实现建筑保温隔热技术的高质量发展。
[关键词]夏热冬冷地区;建筑外墙保温隔热;外墙夹芯保温;装配式建筑Research on the Exterior Thermal Insulation Technology of Buildings in Hot-Summer and Cold-Winter Climate ZonePan Wenjia, Zhang Hong, Sha Chuqiao, Zhang Min(School of Architecture, Southeast University, Nanjing 210018, Jiangsu )Abstract: Compared with other climatic zones, the requirements for exterior thermal insulation technology are more complex in hot-summer and cold-winter zone. The current exterior thermal insulation technology was derived from the cold region, which is not suitable for hot-summer and cold-winter region and exists certain security risks. Exterior sandwich thermal insulation technology accords with the development trend of prefabricated building. The exterior protective structure has not only remarkable performance but also convenient for replacing when it’s broken. It lasts the same life-cyle as the building itself. Meanwhile, it has the excellent fireproof performance and energy-efficient performance. Currently, the performance of exterior sandwich insulation and airtight waterproofing should be researched further so as to enhance its comprehensive performance and achieve the high-quality development of the building thermal insulation technology.Keywords: Hot-summer and cold-winter climate zone, exterior thermal insulation, exterior sandwich thermal insulation, prefabricated building1 夏热冬冷地区外墙保温隔热技术发展概况外墙保温隔热技术自20世纪70年代石油危机以后,开始在欧美发达国家推广应用。
20 世纪 80 年代中期,开始在我国试点,首先用于工程的是EPS 板薄抹面外保温系统。
20 世纪 90 年代起,在我国北方地区逐步推广。
近10年来,各地结合实际,研发应用了多种外保温技术,如涂抹型聚苯颗粒保温砂浆、膨胀玻化微珠保温砂浆、喷涂型聚氨酯、贴板型挤塑聚苯板(XPS 板)、聚氨酯板(PU 板)、无机保温板(如岩棉板、发泡水泥板、发泡陶瓷保温板、泡沫玻璃保温板、真空绝热板等),以及采用各种绝热材料与装饰材料复合而成的保温装饰一体化板。
夏热冬冷地区相比于其他地区,外墙保温隔热技术的要求更加复杂:一方面要满足夏季隔热的要求,同时建设科技∣152018 No.11潘文佳等:夏热冬冷地区建筑外墙保温隔热技术探讨研究探讨又要满足冬季保温的要求,而目前夏热冬冷地区外墙保温隔热技术基本沿用了寒冷地区的技术路线,主流仍然是外墙外保温,只是在保温材料种类以及性能上做出了部分改进,其技术路线需要更加深入的研究。
据不完全统计,以江苏为例,采用外墙外保温技术的建筑占到节能建筑总量的84.2%,其中又以膨胀聚苯板(EPS )外墙外保温系统、挤塑聚苯板(XPS )外墙外保温系统、岩棉板(带)外墙外保温系统等为主;其它保温隔热技术应用量约占总量的15.8%[1]。
2 常用外墙保温隔热技术简介目前常用外墙保温隔热技术按保温层所在的位置一般分为外墙内保温、外墙外保温、墙体自保温等三种做法。
各类技术概要如下:2.1 外墙内保温外墙内保温技术示意图如图1所示。
图1 外墙内保温技术示意图Fig.1 Diagram of internal thermal insulation technology ofexterior wall外墙内保温技术就是将保温材料设置在外墙的内侧,通过粘结剂将保温材料固定在墙体内侧, 在保温材料外侧作保护层及饰面层。
外墙内保温具有构造简单,具有较高的热阻,且在满足承重要求的前提下外墙体可适当减荷等优点,但该保温技术存在着如下缺陷:保温隔热效果较差,外墙平均传热系数较高;热工效率低,容易出现“热桥”、结露现象;室内使用面积减少,不利于室内装修。
2.2 外墙外保温(如图2所示)外墙外保温技术是将保温材料附设在外墙外侧, 它主要是由基层墙体、绝热层、保护或面饰层以及固定物组成。
该保温技术与内保温、夹芯保温相比具有以下显著的优点:(1)外保温隔热可以避免产生热桥,减少建筑主体结构温差开裂;(2)保护建筑物的主体结构,维持室温稳定;(3)增加建筑物的使用空间,避免装修对保温层的破坏;(4)保温效果显著。
但该技术对保温材料的耐久性和抗冻融能力要求较高;施工难度较大;保温层容易脱落造成意外事故;防火性能较差。
外墙外保温技术目前是我国墙体保温隔热的主要形式。
2.3 外墙自保温外墙自保温技术示意图如图3所示。
图3 外墙自保温技术示意图Fig.3 Diagram of self-insulation technology of exterior wall外墙自保温系统是采用保温砖(砌块)填充墙体,配套合理的冷(热)桥、剪力墙保温处理措施和交接面处理措施构成的外墙保温系统。
根据长期应用经验,三种墙体保温隔热技术典型做法的优缺点分析总结见表1。
图2 外墙外保温技术示意图Fig.2 Diagram of external thermal insulation technology ofexterior wall16∣建设科技总第361期建设科技研究探讨表1 三种常用墙体保温隔热技术典型做法的优缺点比较Table1 Comparison of advantages and disadvantages ofthree typical exterior thermal insulation technologies3 各类外墙保温隔热技术应用于夏热冬冷地区情况分析3.1 外墙外保温技术应用于夏热冬冷地区技术分析外墙外保温技术来源自寒冷地区,其冬季保温性能十分优异,可基本杜绝冷热桥,而夏季隔热性能并没有得到充分的研究和发挥。
目前我国新建城镇建筑以中高层建筑为主,中高层建筑主体结构普遍采用硬质水泥基材料,而保温隔热层多为软质材料,由于材料性质不同,温度应力导致界面破坏的现象将会大量出现,这就对中高层建筑保温材料的耐久性,尤其是界面层的耐久性提出了更高的要求。
按设计标准要求,现有外墙外保温技术的使用寿命为25年[2],由于现行工程质量管理体制缺陷,低价中标现象普遍存在,影响了外保温系统的质量,相当一部分建筑的外保温使用寿命甚至达不到25年,近年来由此引发的安全事故屡见不鲜。
中高层建筑外保温的耐久性失效,所导致的安全风险远远大于低多层建筑。
按照节能65%的标准设计[3],夏热冬冷地区建筑外保温一般采用2~3cm 厚的有机保温板材(如采用无机保温板一般需5cm 以上,增加了成本和安全风险)。
有机保温板一旦燃烧火势将会沿外墙迅速蔓延,存在着明显的火灾隐患,这一情况在中高层建筑中尤其明显,往往超过消防部门的应急处理能力。
央视北配楼特大火灾、沈阳皇朝万鑫酒店大火等均由外保温材料燃烧引起,造成损失不可估量。
因此,外墙外保温技术虽然具有良好的保温性能,但存在较大的安全隐患和火灾隐患,在中高层建筑中应用尤其应引起重视。
3.2 外墙内保温技术应用于夏热冬冷地区技术分析相比于外墙外保温,外墙内保温在耐久性、防火性、安全性能上都有一定优势,而且更符合夏热冬冷地区建筑能耗以夏季室内短时间空调制冷为主的特点。
但外墙内保温容易形成冷热桥[4],在冬季条件下,内保温层与墙体界面层容易形成冷凝水,从而导致墙体霉变,影响室内空气质量。
同时内保温层占据了一定的室内空间,且影响业主二次装修,不易被业主接受。
3.3 外墙自保温(砌块、砖)应用于夏热冬冷地区技术分析外墙自保温技术具有适宜的保温隔热性能、优良的施工性能、优异的防火性能,同时能实现和建筑主体同寿命,本应该是最适宜夏热冬冷地区外墙保温隔热的技术。
如前所述,目前新建城镇建筑多为中高层,大量采用剪力墙(框架-剪力墙)结构,剪力墙面积通常可占到外墙总面积的70%,可填充自保温砌块(砖)部分只占外墙面积的30%,而针对剪力墙仍然只能采用外保温或内保温处理。
4 夏热冬冷地区外墙保温隔热技术发展建议综合来看,无论是外墙外保温、外墙内保温、外墙自保温,都无法全面满足夏热冬冷地区外墙节能系统保温、隔热、耐久、安全等要求。