试论墙体节能建筑设计分析

摘要：本文主要论述了在外墙保温设计时经常出现的问题及解决的办法，通过科学的防范措施，科学的设计方案解决新型材料在应用中出现的一系列问题.

关键词：外墙保温, 材料, 节能, 构造

目前，节能问题已经成为人们日益关注的焦点问题。建筑节能和人们生活休戚相关，人们每天生活工作在建筑物内，建筑室内环境直接影响着人们的生活，建筑节能设计恰恰是保障室内环境的重要因素，住宅建筑是和人们生活关系最密切的建筑物。一般外墙体在建筑的护结构中的比例最大，墙体传热造成热损失占整个建筑热损失的比例也很大，北方严寒、寒冷地区在冬季严酷的风雪侵蚀下，冬季室内外温差可达到30―60℃；夏热东冷和夏热冬暖地区在夏季太阳强烈辐射下，外表面温度可能达到60摄氏度以上，墙体保温隔热是护结构节能的一个重要部分[1,2]。因此，建筑墙体节能效果及节能质量验收具有重要意义，在此结合笔者实践经验，对墙体节能工程施工及材料应用问题等方面进行分析。实现地区住宅建筑外墙节能设计，不仅可以改善人民的居住环境、提高人体热舒适度；减少建筑能耗，节约能源；减少大气污染，保护环境，而且实现住宅节能设计，可以为住宅建筑节能设计工作的开展提供参考。

1外墙保温系统简介

在建筑节能技术中，护墙体节能是非常重要的环节，开发和利用外墙保温技术是实现建筑节能的主要途径。外墙保温系统包括两种：一种是自保温系统，即通过墙体本身的构造来达到保温隔热的效果；另外一种是在墙体上附着保温层的作法，这一做法又分为内保温和外保温两种，区别就是保温层置于墙体的内侧和外侧。现在应用比较广泛的是外保温构造体系，外墙体在有无保温的两种情况下，室内温度的变化是不同的。住宅外墙采取保温构造措施能明显降低室内温度，提高热舒适度，从而降低复季空调能耗。现阶段新建建筑都没有保温层．但是大量既有建筑并没有设置保温层，夏季炎热天气只能通过降低空调温度采达别人们所需要的舒适温度，这样一来必定会增加空调能耗；外墙没有设置保温层，墙体保温性能下降，冬季室外温度较低，外界冷空气渗透进入室内加剧室内温度降低，在供暧相同的情况下，室内温度明显低于外墙有保温层的室内房间，因此应该对既有非节能住宅建筑进行外墙节能改造[3,4]。

1.1 外墙自保温系统

外墙自保温系统是指利用外墙本身的材料及内部构造来选到保温隔热效果的保温系统。自保温系统是一种比较方便经济的保温构造，可以碱少墙体外附加其他保温构造。因此是比较提倡的一种保温做法。这种保温系统一方面可以利用些材料本身导热系数比较低作外墙主体材料，另一方面可以通过外墙的一些特殊构造来实现保温隔热的目的，主要是通过在外墙体中间设萱空气间层或填充保温材料来降低整个外墒的传热系数。

①墙体是建筑物的承重、围护和分隔构件。外墙是分隔建筑室内外空间的构件，因此要求它坚固、稳定和耐久，而且还应具有强度高、保温、隔热、隔声等物理特性好的特点，外墙还应能抵抗风、雨、雪、太阳辐射热的作用。外墙作为住宅重要的护结构，它的建造材料对建筑节能设计有重要的影响，外墙传热系数是建筑物热工性能计算和节能判定表中一项重要计算内容，外墙主体建筑材料是影响传热系数的重要因素，因此外墙主体材料应该尽量采用导热系数小的材料。一般底层和多层建筑外墙采用较多的是砌体材料，高层建筑一般是钢筋混凝土外墙，填充墙是加气混凝土砌块外墙。

外墙主体建筑材料是建筑物最基本的构成部分，每一次技术的变革都会带来墙体材料的更新换代，现阶段应用较广的是现浇钢筋混凝土墙体材料、加气混凝土和各种砌体材料。判断建筑材料保温隔热性能的是材料的导热系数，导热系数是指在稳定条件下，两侧表面温度差为1K或1℃，1h内通过1时面积传递的热量。导热系数越小的材料说明它的保温隔热性能就越好．导热系数越大说明单位时间内单位面积传输的热量越多，对建筑节能设计越不利。

其中，混凝土的导热系数普遍要比砌体的导热系数大，因此钢筋混凝土剪力墙结构的建筑外墙必须增加其它附加构造来达到建筑节能设计要求，砌体材料的导热系数相对较低，对节能设计有利。高层建筑主要是钢筋混凝土剪力墙结构，外墙主要是现浇钢筋混凝土；而多层和底层建筑大部分是墙体承重结构，由于粘土砖烧制过程对土壤造成破坏和废弃后处理困难等原因，近些年国家出台一些政策禁止在建筑建造中大范围应用实心粘土砖，各种工业废料生产的砌体砖应运而生，代替实心粘土砖，不但可以有效利用工业肥料还能减少环境污染，尤其对工业废弃物利用是一种很好的途径。利用煤矸石、页岩烧结空心砌块承重型的砌块孔洞率比较小，非承重型的孔洞率比较大，保温隔热性能比较好，因为砌块的孔洞会在墙体内部形成空气间层，静止的空气间层是很好的保温层，能有效降低外墙的传热系数。

②夹层保温是利用建筑外墙主体本身设置空气层或保温材料夹层来达到降低墙体导热系数的目的，封闭空气层有良好的绝热作用，保温材料起同样的作用。在外墙设计中夹层的厚度一般是4～5 cm为宜。有些为了提高空气问层的保温效果，间层表面贴有强反射材料，如铝箔等。有些砌体材料本身可以形成空气间层起到保温隔热的效果，但是混凝土结构本身无法形成空气问层，但是可以通过构造方式的改变来达到同样的目的。夹层两侧的材料可以都是钢筋混凝土墙体，也可以是不同材料的墙体，可以设计成内侧为承重结构，外侧为非承重围护墙体，中间设置空气夹层或填充保温材料，可以使保温材料不受外界环境的影响，减少保温层的损坏。

1.2 外墙内保温

外墙内保温系统是在住宅外墙内侧附着保温层以达到节能目的的一种构造形式，由于内保温系统无法避免外墙中热桥的出现，而且占用室内使用面积，现在北京大部分销售的是毛坯房，在房主购买房子后再进行装修，如果采用内保温，再次装修过程中可能损坏保温层，影响保温效果，应用不广，因此就不再作详细介绍。

1.3 外墙外保温

外墙外保温系统是在住宅外墙外侧附着保温层以达到节能目的的一种构造形式，外保温是一种应用比较广泛的节能设计方法，它不仅可以应用在新建建筑中还能应用在既有建筑节能改造中。

目前，在欧洲国家应用比较广泛的外墙外保温系统主要有三种。其一为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；其次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。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保温隔热性能，节约了实际应用能量的费用。经过对该类系统进行热工实验得知，建筑物采用外墙外保温系统是最直接最科学的节能方式之一。

2正确选择外保温技术应遵循的原则及必备的技术依据

在外保温改造中，选择外保温技术是最重要的技术决策。此错则全盘皆错，先确立正确外保温技术选择基本原则[1,2]：

(1) 用正确的外保温技术理念评价、选择外保温技术系统，而不能简单化只选择外保温材料。外保温工程粗略地划分是由保温层、保护层、饰面层等主要构造层构成，而不是单一由保温材料形成。也就是说任何一种保温材料也不能单一的完成完整的外保温工程。保温材料，保温层、保温工程不是一回事。保温工程是工程问题不是产品问题。保温技术是工程技术，不仅仅简单的是产品技术。产品技术、应用技术、施工技术、工程技术系统研发才能形成完整的外保温技术。只有完整的外保温技术才能保证外保温工程质量，而工程质量是外保温技术的最终判断。一项完善的外保温技术应由一个单位以系统工程去研发形成，并由一个单位配套提供外保温技术全部产品，施工方案，现场二次设计，全过程技术服务，才能确保工程的正确施工和质量水平。反之，若只凭一份保温材料产品检测报告决定取舍而未建立工程技术理念，往往会造成无可挽回的损失。选择外保温技术只能选择完整的技术系统，不能只评价保温材料。

(2)完善的外保温技术必须能有效地克服外保温工程破坏因素影响，确保外保温工程使用寿命。外保温工程是工程技术，则必须用工程质量的保证条件对应分析技术成熟性。因此就必须全面了解破坏外保温工程质量影响其使用寿命的破坏因素有哪些，破坏的机理是什么?从而正确去评价外保温技术的成熟性。并且明晰应依据哪些技术依据才能正确评价。这将成为选择外保温技术成败的重要前提。

(3)完整的外保温技术系统应具有全项系统的检测依据：外保温技术只有通过一系列检测验证其是否符合相关技术标准，才能对其技术完整性做出初步判断，按国家目前相关技术标准要求，应具有下列检测报告：

1)保温及所有配套产品性能检测报告。这些报告一是具有相关检测资质单位出具。二是各种产晶检测应是完整指标体系的检测，而不是某一项或某几项指标的检测。三是检测结论应该是肯定全部合格。2)技术系统性能检测报告。一是要包括抗风压、抗渗、抗冲击、抗冻融等全项整体性能指标。二是耍全部按相关标准合格。三是报告单位应具有相关检验资质。3)技术系统耐候性能检测报告。一是要完成温湿循环80次、冷热循环不少于5次。二是要通过检测后符合相关标准要求合格。三是要由具检测资质的检测单位完成检测。四是检测报告要在两年有效期内。

以上检测报告一是要满足以上所述条件。二是要在有效期内。三是要全部都形成一个技术系统的全项检测不可有缺失。尤应关注耐候性能检测报告，因为这是预测技术系统使用寿命的重要依据。

(4)拟选择的技术系统应有真实可供考察的工程实例。外保温市场目前很混乱，鱼目混珠者往往以种种手段蒙骗客户。考察其技术应用工程实例往往成为一个重要环节。由工程实例考察可以从某一方面验证其技术成熟性。

(5)对拟选择技术的评价论证会。由企单位内部或外部聘请相关技术人员或当地专家组织专项外保温技术评价论证会，往往是正确选择外保温技术的必要过程。特别是大型或重要工程或有缺陷工程尤显必要。

(6)对技术提供企业的考证是不宜省略的过程。通过网上或建设主管部门对拟提供技术的企业资质和从事外保温行业业绩的考察，可以有效避开低劣技术。只有那些真正具有研发能力同时从业历史较长的。特别在多种气候区域推广技术系统的企业，提供外保温技术才是具有较强的可信程度。

3外墙保温隔热的关系

外墙保温系统的保温是指该系统在冬季阻止由室内向室外传热，外墙保温系统的隔热是指该系统围护结构夏季阻隔太阳辐射传热以及材料的蓄热，两者评价指标不同。

在我国夏热冬暖、夏热冬冷地区，以及部分寒冷地区的民用建筑中，夏季大都利用自然通风来改善室内热环境。在自然通风情况下，建筑物的屋顶和外墙夏季的隔热设计究竟应采用什么样的标准，这是一个十分复杂而又亟待解决的问题。

有数据显示北京市夏季制冷的能耗已大于冬季采暖的能耗，因此对夏热冬暖、夏热冬冷和部分寒冷地区的外墙隔热必须引起足够的重视，特别是单一材料的保温墙体。保温材料有绝热性能，但热惰性指标和莆热性能均较差，用其解决隔热，往往是不能满足建筑节能要求的。通常有两种技术路线，可解决建筑外墙的隔热问题。

传统办法：主体结构材料选用热惰性指标好、莆热系数大的重质材料。例如：现代科技：在传统的保温层外设置隔热反射膜或隔热反射涂料，把夏季太阳的热能反射到太空中。

隔热反射涂料节能是靠其很高的表面太阳反射比和半球发射率。太阳表面反射比是指太阳光照射在物体表面，物体反射太阳光的能力；半球发射率是指其自身热量发射出去的能力。太阳表面反射比和半球发射率两个数值必须都高，涂料的节能效果才明显。隔热反射涂料在市场上常常被称为“保温隔热涂料”，这是生产厂家为该类涂料起的名字。从保温角度来看，隔热涂料起不到什么保温作用。对于冬季室内采暖的建筑物，保温作用是依靠建筑护结构(外墙、屋顶、地面、门窗等)来实现的。例如屋顶，通过屋顶的热损失与屋顶的热阻成反比。即热阻越大，热损失越小。

4 结束语

对于居住建筑来讲。抑制建筑围护结构热传导的有利措施是加强外墙和屋面的保温。从对几种现行的外墙保温形式的分析，得到结论是外墙外保温技术是对提高墙体节能效率的最有效方式，尤其对于冬季室内外温差较大的地区，如严寒地区、寒冷地区及部分夏热冬冷地区效果显著，其经济性能比也最好。在南方地区，因室内外温差较小，再加上技术及施工要求、造价等原因，外墙内保温方式仍然是可以应用并应得到良性发展的节能措施。

参考文献：

[1] 查勇. EPS外墙保温系统应用研究[J]. 现代商贸工业, 2009,5.

[2] 宣仲磊, 何杰. 浅谈国内常见的几种外墙保温系统[J]. 科技成果管理与研究, 2009,8.

[3] 束晓东, 吴吉瑞, 郑广明. 外墙保温系统发展现状[J]. 科技信息（科学•教研）, 2008,13.

[4] 赵丽萍, 张铃铃, 郭跃庚. 外墙保温系统在建筑节能中的应用及优缺点的分析[J]. 辽宁建材, 2006,01.