外墙节能技术：绿色技术研究及外保温材料创新

在建筑中，外围护结构的传热损耗较大，而且在外围护结构中墙体所占比例又较大，所以，外墙体材料改革与墙体节能保温技术的发展是绿色建筑技术的重要环节，也是建筑节能的主要实现方式。

我国曾经长期以实心黏土砖为主要墙体材料，用增加外墙砌筑厚度来满足保温要求，这对能源和土地资源是一种严重的浪费。一般单一墙体材料较难同时满足承重和保温隔热的要求，因而在节能的前提下，应进一步推广节能墙材、节能砌块墙及其复合保温墙体技术，外墙保温材料应具有更低的导热系数。

（一）外墙常见保温材料

1.EPS（Expanded Polystyrene）聚苯泡沫保温板

EPS聚苯泡沫保温板（图2-1）是由可发性聚苯乙烯珠粒经加热预发泡后在模具中加热成型而制得的，具有闭孔结构的聚苯乙烯泡沫塑料板材。EPS板常见的是白色，有4～6mm的泡沫颗粒，摩擦时颗粒会掉落。其强度较低，用力按压会略微变形。

图2-1　EPS聚苯泡沫保温板

（1）EPS保温系统的优点。

优点：① 保温效果好；② 黏结层、保温层与饰面层可配套使用，其价格适中；③ 无复杂的施工工艺，便于技术推广。

（2）EPS保温系统的缺点。

缺点：① EPS板材的脆性特点。在粘贴面积较大时，外墙饰面层开裂的可能性高，尤其是涂料面层；且其强度不高，承重能力较低，外贴面砖时需要进行加强处理；② 板材出厂时要经过一段成熟期，需放置一段时间才可使用。如果熟化时间不足，施工后板材易收缩，使系统开裂。

（3）EPS保温系统的适用范围。

EPS是可发性聚苯乙烯，是一种热塑性塑料，价格较低，保温性能、整体黏结强度一般。EPS保温系统适合节能标准较低，抗风压小的低层建筑外墙外保温。该系统施工效率较低，工人技术要求不高，工程造价最低。

（4）新型掺石墨EPS板。

在传统EPS板中掺加石墨的技术，在欧洲已经广泛应用，目前也开始进入我国市场并广泛应用。热的传导主要有辐射、对流、传导三种方式。传统白色EPS板不能阻止红外线透过，而石墨EPS板内包含红外线吸收物，可减少红外线辐射，降低导热系数，同时提高EPS板的燃烧性能。目前市场上的石墨EPS板的导热系数可降至0.033W/（m·K）以下，燃烧性能可达到B1级。

2.XPS（ExtrudedPolystyrene）挤塑式聚苯乙烯隔热保温板

XPS挤塑式聚苯乙烯隔热保温板，是以聚苯乙烯树脂为原料加其他原辅料与聚合物，通过加热混合同时注入催化剂，然后挤塑压出成型而制造的硬质泡沫塑料板，如图2-2所示。

图2-2　XPS挤塑式聚苯乙烯隔热保温板

（1）XPS保温系统的优点。

优点：① XPS具有完美的闭孔蜂窝结构，具有极低的吸水性、低热导系数、高抗压性、抗老化性（正常使用几乎无老化分解现象）；② 其颗粒细小，可以做成各种颜色，强度较高，可以站人而略微变形；③ 对同样的建筑物外墙，其使用厚度可小于其他类型的保温材料；④ 与EPS板相比，XPS板强度要高，但EPS的柔韧性优于XPS。

（2）XPS保温系统的缺点。

缺点：① XPS板板材较脆，板上存在应力集中时，容易使板材损坏、开裂；② XPS板透气性差，如果板两侧的温差较大，且湿度高时很容易结露；③ 其结构的伸缩性差，受温度及湿度的变化影响而变形、起鼓导致保温层脱落；④ XPS板吸胶性差，黏结后破坏面为XPS板表面，黏结强度不够；⑤ XPS板防火等级较低，可燃，存在安全隐患；⑥ XPS板价格与EPS系统相比较高。

（3）XPS保温系统的适用范围。

XPS板材具有优越的保温隔热性能、良好的抗湿防潮性能，同时具有很高的抗压性能，广泛应用于节能标准较高的多层及高层建筑。可用于建筑物屋面保温、钢结构屋面、建筑物墙体保温、建筑物地面保温、广场地面、地面冻胀控制、中央空调通风管道等。由于内层为闭孔结构，因此，它具有良好的抗湿性和保温隔热性能，也适用于冷库等对保温有特殊要求的建筑。

3.聚氨酯PU硬泡保温板

聚氨基甲酸酯（Polyurethane），简称聚氨酯，是一种新型有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”，因其卓越的性能而被广泛应用于轻工、化工、电子、纺织、医疗、建材、汽车、国防、航天等国民经济众多领域。在建筑业主要作为密封胶、黏合剂、屋顶防水保温层、冷库保温、内外墙涂料、地板漆、合成木材、跑道防水堵漏剂、塑胶地板等。

聚氨酯主要分为软泡和硬泡两种：聚氨酯PU软泡和聚氨酯PU硬泡。聚氨酯PU软泡主要用于垫材（如座椅、沙发、床垫等）、室内吸音、隔音材料和织物复合材料（垫肩、文胸海绵、化妆棉、玩具等）；聚氨酯PU硬泡主要用于冷冻冷藏设备（如冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等）的绝热材料、工业设备保温（如储罐、管道等）、建筑材料，如图2-3所示。

图2-3　聚氨酯硬泡保温板

一般在建筑保温方面主要指的是硬泡，用于外墙外保温的聚氨酯硬泡喷涂是一项新型建筑节能技术，经过在工程实例中的运用，虽然还有不少需要改进的地方，但这项技术的优势是很明显的。

（1）聚氨酯硬泡保温系统的优良性能。

优良性能包括：① 导热系数小，保温效能好。硬泡体喷涂聚氨酯是一种高分子热固型聚合物，每厘米厚度相当于40cm红砖保温效果；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），相当于EPS的一半，是目前所有保温材料中导热系数最低的。② 黏结力极强、抗风性好。硬泡聚氨酯能在混凝土、木材、钢材、沥青、橡胶等表面黏结牢固。可承受外饰面30kg/m2的重量而不会脱落。③ 稳定性、耐久性好。硬泡聚氨酯喷涂与基层墙体结合牢固，且抗冻融、吸声性也好。硬泡聚氨酯化学稳定性好，耐酸碱；耐久性满足25年要求。④ 防水性能好，抗湿热性能优良；水密性好，墙内不会结露。⑤有较好的防火性能，阻燃性好。性能稳定，火灾时低烟、低毒，危害小，在外墙保温特别是既有建筑改造中已广泛应用。⑥耐撞击性能优于EPS等保温材料。对主体结构变形适应能力强，抗裂性能好。⑦具有良好的施工性能、易于维修；环保性能较好。(www.xing528.com)

（2）聚氨酯硬泡保温系统的适用范围。

现场喷涂聚氨酯泡沫塑料使用温度高，压缩性能高，较EPS板更适用于屋面保温；其次还广泛应用于冰箱、冷库、喷涂、太阳能、热力管线、建筑等其他领域。PU系统适合节能标准较高、结构较为复杂的多层和高层建筑，但其综合造价为最高。

4.EPS、XPS、PU的防火性能对比

EPS、XPS及PU属有机保温材料，燃烧性能一般为B级。根据民用建筑外保温系统及外墙装饰防火规定，在中、高层和高层建筑保温系统应用中受到限制。对此，近年来出现了新型材料“发泡陶瓷保温板”，由于发泡陶瓷保温材料的燃烧性能达到A级，是用作外墙外保温层及配合EPS、XPS、PU外保温层防火隔离带的理想材料。

（二）常见外墙保温技术的构造做法

外墙保温技术一般按保温层所在的位置分为外墙外保温、外墙内保温、外墙夹心保温、单一墙体保温和建筑幕墙保温等。

1.外墙外保温

外墙外保温，是指在外墙的外侧粘贴保温层，再做饰面层。该外墙可以用砖石、各种节能砖或混凝土等材料建造。外墙外保温做法可用于新建墙体，也可用于既有建筑节能改造，能有效地抑制外墙和室外的热交换，是目前较为成熟的节能技术措施。

（1）外墙外保温的优点。

优点：① 由于构造形式的合理性，它能使主体结构所受的温差作用大幅度下降，对结构墙体起到保护作用，并能有效消除或减弱部分“热桥”的影响，有利于结构寿命的延长；② 外墙外贴面的保温形式使墙体内侧的热稳定性也随之增大；③ 有利于提高墙体的防水性和气密性；④ 便于对既有建筑物的节能改造；⑤ 避免室内二次装修对保温层的破坏；⑥ 不占用室内使用面积，与外墙内保温相比，每户使用面积增加1.3～1.8m2。

（2）常用外墙保温系统的类型。

① 胶粉EPS聚苯颗粒保温浆料外墙外保温系统。由界面层（黏结层）、胶粉EPS颗粒保温浆料保温层、抗裂砂浆薄抹面层和饰面层组合。胶粉EPS颗粒保温浆料经现场拌和后，喷涂或涂抹在基层上形成保温层，薄抹面层中铺玻纤网格布。

② EPS板外墙外保温系统。

a.EPS板薄抹灰外墙外保温系统：由EPS板保温层、薄抹面层和饰面涂层构成。EPS板用胶粘剂固定在基层上，薄抹面层中铺玻纤网格布。

b.EPS板现浇混凝土外保温系统：是以现浇混凝土为基层，EPS板为保温层的外保温系统。

③ 喷涂聚氨酯硬泡外墙保温系统。用聚氨酯现场发泡工艺将聚氨酯保温材料喷涂在基层外墙体上，聚氨酯保温材料面层用轻质找平材料进行找平，饰面层可采用涂料或面砖。这是一项新型建筑节能技术，其具有不吸水、不透水的功能，同时具有优良的保温功效，广泛应用于屋顶和墙体保温。但聚氨酯在墙面现场喷涂材料的厚度和垂直度不易控制，一般可用预制好的聚氨酯板块在现场粘贴、固定，上加玻纤网格布或钢丝网，再做防水面层和抗裂处理，上做涂料等。聚氨酯外墙保温隔热层对墙体基层要求较低，墙体表面无油污无浮灰即可，抹灰或者不抹灰均可施工，如不抹灰，抗剪能力更佳。

2.外墙内保温

外墙内保温体系也是一种传统的保温方式，目前在欧洲一些国家应用较多，它本身做法简单，造价较低，但是在热桥的处理上容易出现问题。近年来由于外保温的飞速发展和国家的政策导向，其在我国的应用有所减少。

（1）外墙内保温的优点。

优点：主要是通过与外保温的对比得来，主要是由于在室内使用，对饰面和保温材料的防水和耐候性等技术的要求没有外墙外侧应用那么严格，施工简便，造价较低，而且升温（降温）比较快，适合于间歇性采暖的房间使用。

（2）外墙内保温的缺点。

缺点：① 内保温做法会使内、外墙体分别处于两个温度场，建筑物结构受热应力影响较大，结构寿命缩短，保温层易出现裂缝等；② 保温难以避免热桥，使墙体的保温性能有所降低，在热桥部位的外墙内表面容易产生结露、潮湿甚至霉变现象；③ 采用内保温占用室内使用面积，不便于用户二次装修和在墙上吊挂饰物；④ 既有建筑进行内保温节能改造时，对居民生活干扰较大；⑤ XPS板、EPS板均属于有机材料与可燃性材料，故在室内墙上使用受到限制；⑥ 严寒和寒冷地区如处理不当，在实墙和保温层的交界面容易出现水蒸气冷凝。

3.外墙夹心保温

一般以240mm砖墙为外侧墙，以120mm砖墙为内侧墙，内外之间留有空腔，边砌墙边填充保温材料；内外侧墙也可采用混凝土空心砌块，做法为内侧墙190mm厚，外侧墙90mm厚，两侧墙的空腹中同样填充保温材料。保温材料的选择有聚苯板（EPS板）、挤塑聚苯板（XPS板）、岩棉、散装或袋装膨胀珍珠岩等。两侧墙之间可采用砖拉接或钢筋拉接，并设钢筋混凝土构造柱和圈梁连接内外侧墙。夹心保温墙对施工季节和施工条件的要求不高，不影响冬季施工。

4.墙体自保温系统

墙体自保温系统，是指按照一定的建筑构造，采用节能型墙体材料及配套专用砂浆使墙体热工性能等物理性能指标符合相应标准的建筑墙体保温隔热系统。该技术体系具有工序简单、施工方便、安全性能好、便于维修改造和可与建筑物同寿命等特点，工程实践证明应用该技术体系不仅可降低建筑节能增量成本，而且对提高建筑节能工程质量具有十分重要的现实意义。

墙体自保温体系多用混凝土空心砌块、蒸压砂加气混凝土、陶粒加气砌块、节能型烧结页岩空心砌块等与保温隔热材料合为一体形成墙体自保温系统，起到自保温隔热作用。其特点是保温隔热材料填充在砌块的空心部分，使混凝土空心砌块具有保温隔热的功能。由于砌块强度的限制，自保温墙体一般用作低层、多层承重外墙或高层建筑、框架结构的填充外墙。

5.建筑幕墙保温

目前，国内很多既有和新建公共建筑大量使用建筑幕墙，但建筑幕墙的保温性能较为薄弱，应在设计中采取相应的保温措施。因建筑主体结构和幕墙板之间有一定距离，因此其节能构造做法，可以通过在幕墙板和主体结构之间的空气间层中设置保温层来实现；也可以通过改善幕墙板材料自身的保温性能来实现，如在幕墙板的内部设置保温材料，或者选用幕墙保温复合板。