建筑墙体保温隔热性能评价与探究

贺皓砀 钱一征 吴明勇

摘要：本文主要对现有的墙体保温隔热材料和结构形式进行分类介绍，并以此对我国墙体保温隔热的现状和发展形势加以分析，得出了墙体节能在建筑节能中占重要地位的结论。其中着重介绍了聚合物水泥聚苯板、胶粉聚苯颗粒保温浆料、硬泡聚氨酯、玻璃棉毡等先进墙体保温材料和施工技术。阐述了我国保温节能墙体的形式、各自的特点，以及一些发展成熟的保温墙体的做法；着重论述了墙体结构在墙体保温中的应用前景。通过对比分析后发现，外墙外保温作法保温性能最为优越，因此得出了它应成为我国墙体保温技术的主要形式以及建筑节能墙体保温的主要方向的结论。

关键词：建筑节能；墙体保温隔热；外墙外保温；新型材料

建筑节能，就是以节约建筑能耗为核心，对建筑物的围护结构和采暖系统进行控制。作为一种有效的节能方式，它对缓解能源紧张并解决社会经济发展与能源供应不足之间的矛盾有着很大的帮助[1]。在建筑结构中，采用合适的保温隔热材料，设计有效的结构形式，形成有效的體系对于建筑节能起到很大的作用，是发展绿色建筑的必经之路。本文对现有的一些墙体保温隔热材料和结构形式的特点进行研究分析，以了解我国对于墙体保温隔热的现状及发展趋势。

一、材料

目前，国内外使用的墙体保温隔热材料主要是传统的有机合成保温隔热材料和无机保温隔热材料，此外，一些新型保温隔热材料的使用也逐渐频繁。

（一）有机保温隔热材料

国内使用的有机保温隔热材料主要有聚苯乙烯泡沫板（EPS）、挤塑聚苯乙烯泡沫板（XPS）、聚氨酯材料（PU）等。有机合成材料保温性能优异，强度和耐久性良好，但防火性能差，聚EPS、XPS、PU的均属于B2级可燃材料。根据公安部、住房和城乡建设部公通字[2009]46号《名用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》的要求：“民用建筑的外保温材料宜为A级，且不应低于B2级”。EPS、XPS、PU性能对比如表1所示：

1.EPS板

聚苯乙烯板（EPs板）是以含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒为原料，经加热发泡后在模具中加热成型的保温板材。EPS的导热系数较低，具有良好的保温隔热性能，此外，EPS的防水性能、抗风压、抗冲击性能也很优异[2]。同时EPS的质量较轻，成本低，而且加工技术成熟，在旧房的改造中具有极大的吸引力，占据了我国保温隔热材料的主导地位。但是EPS的燃烧性能为B2级，其受热变形的温度只有70～98℃。近期的研究在该材料中添加阻燃剂、优化生产工艺也只能将其燃烧性能提升至B1级[3]。

2.XPS板

挤塑聚苯乙烯板（XPS）是由聚苯乙烯树脂与添加剂经过加热挤压过程制造的拥有连续均匀表层及闭孔式蜂窝结构的板材。与EPS相比，XPS的强度、保温、抗水汽渗透等性能均有了较大的提高，有突出的保温性和强度。但XPS的粘贴力和系统表面平整度仍存在不足。同时，由于和EPS的材料相同，XPS的燃烧性能也不满足要求。

3.PU板

建筑节能中主要使用硬泡聚氨酯保温板，聚氨酯fPu）材料具有优异的保温性能，其环保性良好，性质稳定，同时，PU具有耐磨、耐腐蚀、防潮、质轻等优秀的性质。因此，PU材料适用于建筑的保温隔热和解决防潮作用。然而，PU也属于有机材料，其燃烧性能一般，属于B2级，在添加阻燃剂后可达到B1级，未能达到A级标准，同时，PU板的现场施工条件略复杂，施工技术难度较大。

（二）无机保温隔热材料

目前常用的无机材料主要分为无机保温砂浆、矿物棉、发泡无机材料三类。相较于有机保温隔热材料，无机材料的导热系数略高于有机材料，因此保温性不如有机材料。并且无机材料的体积吸水率也大于有机材料，耐水性不如有机材料。但无机材料的燃烧性能属于A级不燃，而有机材料多为B2级，且有机材料燃烧时易产生有毒气体，因此无机材料的防火性强于有机材料。

1.无机保温砂浆

无机保温砂浆主要由轻集料、水泥和一些外加剂混合制成，强度大，不容易开裂，而且防火性能优秀，有着耐老化、节能环保、价格低廉等优点，可直接涂抹于墙体表面，施工方便，但该材料吸水率较大，且保温隔热效果较差。

2.矿物棉

矿物棉类保温隔热材料主要包括岩棉和玻璃棉两类材料。岩棉是一种优秀的保温隔热材料，其燃烧等级为A级，防火性能优异，同时，岩棉的导热系数相对于其他传统无机保温隔热材料更低，小于等于0.040w·m-1·K-1，而且，岩棉还有质轻、耐久性高等优点。但岩棉板也存在一些缺陷，如吸水性较强，引起保温性能的降低，而且施工中会产生一些对人体有害的物质，危害人体呼吸系统或造成皮肤损伤，需要加强施工安全防护。玻璃棉的性质与岩棉类似，防火、导热系数低、耐久性好，也有着吸水性强的问题，同时，玻璃棉的价格较高。

3.发泡无机材料

发泡无机材料主要包括膨胀珍珠岩、泡沫混凝土、发泡水泥等。膨胀珍珠岩的防火性能优秀，保温性能良好，但有着吸水性强的致命缺点，极易吸水膨胀，会导致开裂。泡沫混凝土是较为优秀的保温隔热材料，近年来以其A级不燃的燃烧性能而受到关注，其经济性优秀，同时与建筑墙体有着良好的亲和性，而且耐久性好，基本能与建筑拥有相同的寿命[7]。其缺点是密度较大，导热系数在0.06W·m-1·K-1左右，保温隔热性能一般，有着较高的吸水率，在施工时须进行防水处理。发泡水泥主要通过其内部的许多封闭气孔来打到保温隔热效果，其防火、抗压性能优异，也有着隔音性好、施工简单等优点，且密度较轻、环保，吸水率较高是其缺点，在掺入适量的防水剂后，可以得到改善。

（三）新型材料

有机材料保温性能好，导热系数低，但防火性能差，近年来频发的建筑火灾，许多都是由有机保温材料引起的，给人们的生命安全造成严重威胁。而无机材料虽然防火性能好，但吸水率大，而且保温性能不如有机材料。因此，各种新型的保温隔热材料不断被研发出来。

1.酚醛树脂保温板（PF）

PF板是由苯酚和甲醛的聚合物与固化剂、发泡剂、表面活性剂和填充剂等混合制成的多孔性硬质泡沫塑料。性能经过改良的酚醛树脂材料的燃烧性能可以达到A级不燃，符合了规定的要求，酚醛树脂发泡材料有着较高的闭孔率，因此其导热系数低，仅0.023W·m-1·K-1，具有优异的保温隔热性能，此外，这种材料还有着质轻、无毒等优点，其耐水性能也较为优秀。因此这种材料逐渐成为主流的保温隔热材料。

2.复合硅酸盐保温隔热材料

复合硅酸盐主要由硅酸铝纤维、膨胀珍珠岩粉等多种优选隔热材料复合精制而成[99。这种材料是非连通孔结构，是憎水性材料，因此，其防水防潮性能优秀，弥补了传统无机保温隔热材料的不足。此外，这种材料还有无毒无污染、质轻等优点，并且能够起到防火、阻燃、隔音的效果。同时，复合硅酸盐材料有着高强、速凝、不开裂等突出特点，相比传统无机材料，其施工难度大大降低，其耐久性也十分优秀。

3.真空绝热板

真空绝热板一种利用真空绝热原理研发出的新型保温隔热材料，主要由吸气剂、芯材、隔膜组成，能够有效地降低空气对流引发的热传递，是目前导热系数最低的保温隔热材料，仅有0.008W·m-1·K-1。德国慕尼黑的样板工程的检测结果显示，使用了真空绝热板的工程每年的能耗仅为慕尼黑平均能耗的四分之一，并且认为该材料具有60年的使用寿命。目前，真空绝热板仍存在一些缺陷，虽然其结构强度不低，但抗穿刺性能较差，易受穿刺而漏气，导致失去真空度，这会大大降低其保温隔热性能，因此，运输，堆放、施工以及以后的使用都要十分小心。此外，真空绝热板的尺寸较小，板与板之间存在的板缝会形成热桥，对其性能会产生的影响，而且真空绝热板的透气性比较差。

二、结构

（一）外墙内保温

通常的外墙内保温技术主要是指在建筑外墙结构内部增加保温层设置，从而提高外墙的保温隔热能力。这种保温结构的施工技术较为成熟灵活。但这种结构有着较大的缺陷，首先，在墙体内侧设置保温层，必然会占用房屋内的面积，在很大程度上减少了用户的使用面积；其次，外墙内保温结构主要在内部增加保温层，墙体外侧则要常年经受冬夏季较大温差的作用，承重结构会产生温度变形，对墙体寿命有一定影响；此外，外墙内保温结构不能有效地解决热桥问题，使墙体内外界限出的钢筋混凝土等导热较强的部位温度偏高，进而导致墙体发霉或开裂。

（二）外墙外保温

外墙外保温与外墙内保温相对，是在外墙的外侧设置保温层，进而起到良好的保温隔热作用，缩小建筑空间内部与外部环境之间的温度差异。相较于内保溫，这种结构更为有效。首先，在外墙的外侧设置保温层能够有效的对外墙进行保护，大大降低温度应力的影响，提高结构的耐久性，对延长墙体的寿命有着很大的帮助；同时，外墙外保温能够有效的避免热桥的产生，防止建筑外墙出现发霉开裂等问题；外保温也有利于防止或减少保温层内部产生水蒸气凝结的情况，有效地解决了墙体潮湿问题；当然，外墙外保温也有一些不足，首先，构造上较内保温更复杂，因为不能使保温层直接裸露在室外，需要设置外保护层，而这种保护层无论是在材料还是构造上的要求，都比内保温的内饰面层要求高。同时如果是高层建筑采取外保温，就要进行高空作业，施工难度大。

（三）夹心保温

夹心保温结构主要是将保温层设置在外墙和内墙的中间部位，这种结构可以对内侧墙体形成有效的保护，而且对施工的要求不高。此外这种结构对保温材料的要求也较低，也可以采取封闭空气间层，厚度以4～5cm为宜，当空气层厚度较低时，其热阻很大，然而当厚度大于临界值时，其传热方式会发生改变，形成对流，导致热阻降低。夹心保温结构的应用效果较弱，主要是因为施工技术繁琐，还需要使用混凝土楼板将墙体的内外侧连接，这一定程度上增加了热桥的产生几率；而且这种结构忽视了对外墙的保护，使得外墙经常遭受恶劣天气的影响，缩短墙体的寿命。

三、结束语

近年来，保温隔热材料的发展十分迅速，传统的有机材料和无机材料不断显示其弊端而逐渐退出市场，同时新型材料也崭露头角，开始取代传统材料。随着要求的提高，我们也需要不断研究开发出具有更高性能的、与环境相协调的材料。墙体结构方面，外墙外保温的优点最为显著，应当成为我国墙体保温隔热的主要结构以及建筑节能的墙体发展方向。我国建筑节能工作任重而道远，直接关系到环境保护和可持续发展，是一项重要而又艰苦的任务，应当受到全社会的重视。

参考文献：

[1]张泽平，李珠，董彦丽.建筑保温节能墙体的发展现状与展望[J].工程力学，2007，24：121—128.

[2]姚家伟，侯兆铭，姚亦舒.几种建筑墙体保温材料的抗火性能分析[J].低温建筑技术，2011，（7）；4-6.

[3]赵宗虎.浅谈建筑墙体保温材料[J].安防科技，2011，（4）；43-44.

[4]李玉龙.浅谈建筑节能中外墙保温技术的应用[J].低碳世界，2014，5；168—169.