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我們國家地域遼闊，根據氣候條件，分為五個熱工分區，寒冷與嚴寒地區是冬季集中采暖的地區，也是開展建筑節能最早的地區，因為寒冷與嚴寒地區的居住建筑和多數公共建筑是以采暖能耗為主，所以外墻保溫一直是建筑節能工作中的一項重點內容。氣候條件不同、建筑類型不同，對外墻保溫的要求也不同。這里主要討論的是寒冷與嚴寒地區外墻保溫技術及應用。
外墻保溫系統的基本要求
外墻保溫系統從墻體組成上分有復合外墻保溫系統和單一材料外墻保溫系統，復合外墻保溫系統是由基層、粘結(錨固)層、保溫層、保護層和裝飾層組成的，從構造上又分有內保溫、外保溫和夾芯墻保溫系統，這些外墻保溫系統都在寒冷與嚴寒地區的工程中曾經或正在應用的。
寒冷與嚴寒地區的氣候特征是冬季寒冷(最冷月平均溫度0～-10℃和<-10℃)，建筑外圍護結構承受低溫和風、雪的侵擾，夏季炎熱，建筑外圍護結構承受高溫和太陽輻射及雨水的侵擾。建筑節能設計標準對外墻保溫性能的要求也高于其他地區，因此對外墻保溫系統的要求是能夠長期耐受外界自然環境溫度、濕度的變化、在太陽輻射和雨、雪、風力的作用下，系統各層材料的性能是穩定的，不會引起任何破壞和功能的喪失。對于各層的材料根據其功能有各自的性能要求，但相互之間又是有影響和關聯的。
1、粘結(錨固)層
對于復合外墻保溫系統這層的作用是保證系統的安全性，雖然復合外墻保溫系統不承擔結構承重的任務，但也應具有足夠的力學性能承受系統自身重量的作用 負風壓的作用和主體結構正常形變，并有足夠的安全儲備，保證在使用年限內不開裂、不脫落。其技術指標體現在膠粘材料與基層和保溫層在常溫常態和耐水狀態下的拉伸強度，粘結面積，錨固件的抗拔力，錨固深度、錨固件的數量及錨固件的防銹處理。
2、保溫層
保溫層是達到建筑節能設計要求的主要材料層，是保護的對象，首先應具備很好的熱工性能，同時由于與其它層的相互關聯還應有一定的強度，以達到整體性能的穩定性，其技術指標體現在保溫材料的導熱系數、熱阻、表觀密度、尺寸穩定性、水蒸汽透濕系數和吸水率。
3、保護層
外墻內保溫系統的保護層在室內不會受室外環境的影響，因此對它的要求僅是避免保溫材料外露，并在正常使用條件下造成的沖擊作用下，仍能保持其特性。
外墻外保溫系統的保護層則要承擔抵御室外溫度、濕度的變化、太陽輻射和雨、雪、風力的作用，并保證系統在正常使用條件下造成的沖擊和在一般事故的意外沖擊作用下不會導致任何破壞，在維修設備在其上支靠而不致造成保護層的破裂或穿孔而產生室外水分的進入。
技術指標體現在與保溫層和飾面層在常溫常態、耐水、耐凍融狀態下的拉伸強度、抗壓強度、柔韌性和相容性。以及增強材料的性能要求。
4、裝飾層
與直接安裝在主體結構上不同的是，在耐候條件下與保護層的粘結性能、耐水、耐堿性和相容性。
外墻內保溫系統
內保溫系統是建筑節能初期曾經廣泛應用的一種外墻保溫方式，以北京地區為例，第一步建筑節能標準時期370mm厚粘土磚墻抹20~30mm保溫砂漿、現澆混凝土外墻采用巖棉內保溫既能達到當時節能設計標準的要求。隨著墻體材料改革和建筑節能標準的提高，粘土實心磚被禁用，初期的外墻內保溫做法由于性能和做法方面的問題逐漸被淘汰，出現了采用高效保溫材料模塑聚苯板外墻保溫的做法，由于當時的外墻保溫要求不高，這種做法施工方便，造價不高，因此得到大面積的應用。是建筑節能初期主要的外墻保溫形式。
外墻內保溫系統最主要的問題一是“熱橋”，二是水蒸汽滲透，由于保溫層在橫、縱墻的交接處，外墻、樓板的交接處中斷而形成貫通式“熱橋”，采暖季室內外的溫差和相對濕度形成水蒸汽分壓力差，水蒸汽通過外墻從室內向室外滲透，外墻內保溫的構造不利于水蒸汽的滲透，存在結露的隱患，近年來不斷出現外墻內保溫的居住建筑外墻發生結露、長霉的投訴事件。發生結露、長霉的部位均是外墻內保溫的“熱橋”部位，橫、縱墻的交接處，外墻、樓板的交接處，窗口四周都是產生結露、發霉最嚴重的部位。而且產生結露、發霉的居住建筑多數是采用戶式采暖爐的住宅。其原因與采暖的方式有關，但最根本的是外墻內保溫本身存在的隱患。北京地區目前實行的居住建筑節能標準對外墻的保溫已經規定了比較高的要求。所以除特殊情況和一些公共建筑，基本已沒有采用外墻內保溫做法了。
三、外墻外保溫系統
外保溫系統是目前大力推廣的一種外墻保溫形式，尤其在寒冷和嚴寒地區，外保溫系統得到廣泛的應用。北京地區外保溫系統在工程中應用比較多的有以下幾種：
1、聚苯板增強網聚合物砂漿做法
1、外涂料裝飾層
2、聚合物砂漿加強面層
3、保溫層(聚苯板等)
4、現澆混凝土
5、內墻面刮膩子
這是一種由國外引入的做法，基本做法是將保溫板用聚合物水泥砂漿膠粘劑或輔以錨栓固定在外墻主體材料上，用聚合物砂漿和耐堿玻纖網做保護層再做外裝飾層。
這種做法的適用范圍比較廣，可用于低層、多層和高層建筑，可用于各種墻體材料。可用于新建建筑也可用于改、擴建和既有建筑節能改造。
這種做法采用高效保溫材料性，并對強度有一定的控制要求，工程中常用的有模塑聚苯板和擠塑聚苯板，硬質聚氨酯板也在一些試點工程中應用。
由于這種做法采用薄抹灰作為保護層，因此保護層的性能要求比較高，應具備防水、透汽、耐候、抗沖擊等性能，并與保溫板的性能相關，有關的技術標準中對這些性能給出了具體規定，只有滿足技術標準所規定的要求才能保證質量并達到使用年限的要求，所以這種外保溫系統的施工特別強調提供成套的材料和技術。
這種做法列入部頒標準《外墻外保溫工程技術規程》
北京地區這種做法的地方標準目前正在修編，修編的主要內容是擴大保溫材料和外裝飾材料的品種并規定技術要求，強調這種做法的系統性和成套技術。
2、現澆混凝土模板內置保溫板做法
1、外涂料裝飾層
2、聚合物砂漿加強面層
3、保溫層(聚苯板)
4、現澆混凝土
5、內墻面刮膩子
1、外裝飾層(涂料、面磚)
2、摻抗裂劑水泥砂漿
3、單層鋼絲網架聚苯板
4、現澆混凝土
5、內墻面刮膩子
現澆混凝土模板內置保溫板是一種現澆混凝土剪力墻與保溫材料(一種是有單面鋼絲網架簡稱有網體系，另一種為純保溫板簡稱無網體系)在施工過程中一次澆注成型的外墻外保溫復合墻體，兩種體系分別用于面磚和涂料的外裝飾層。
這種外墻外保溫系統是由國內的科研機構與生產廠家共同自主研制的，主要適用于大模現澆混凝土剪力墻建筑的外墻保溫，目前在北京地區和全國各地有大面積的工程應用。
該技術是當前現澆混凝土剪力墻建筑中最合理和最經濟的外墻保溫復合墻體之一，其主要特點是：一、施工基本上實現了工業化，速度快，不受季節限制。二、保溫板與主體結構連接牢靠、安全。三、有網體系中穿過保溫板連接基層墻體的鋼絲網減弱了保溫性能。
這種做法在工程應用中常用的保溫材料有模塑聚苯板和擠塑聚苯板，與基層的連接有網體系靠混凝土澆注過程中與混凝土直接粘接，穿過保溫板的鋼絲網插絲澆注在混凝土中和錨栓，無網體系靠混凝土澆注過程中與混凝土直接粘接和錨栓。
有網體系的保護層是摻抗裂劑水泥砂漿，無網體系的保護層做法與聚苯板增強網聚合物砂漿做法相同。
另一個要強調的是兩種體系的保溫板制品均要求涂刷界面劑，用以增強粘接性能和在施工過程中的防火。
這種做法列入部頒標準《外墻外保溫工程技術規程》
北京地區這種做法的地方標準目前正在修編，修編的主要內容是擴大保溫材料和吸收類似的做法并規定技術要求。
3、不透明幕墻外墻外保溫系統
1、外裝飾層
2、通風空氣層
3、保溫層
4、現澆混凝土剪力墻
5、內墻面刮膩子
這是多用于公共建筑的外墻外保溫系統，自國家標準《公共建筑節能設計標準》頒布實施后，公共建筑外墻的保溫也成為公共建筑節能的主要內容之一，為此專門編制了國家標準設計圖集《公共建筑節能構造》，公共建筑的種類很多，多數可以套用居住建筑的外墻保溫系統，但大型公共建筑的外墻保溫則具有它的特點，一個特點是外裝飾材料品種多，金屬板、壓力水泥板、陶土板、石材等，通過龍骨固定在外墻主體結構上，與保溫材料之間形成一定的空氣層。有密閉的也有通風透氣的，另一個特點是保溫材料的應用范圍比較廣，有機材料—模塑聚苯板、擠塑聚苯板和聚氨酯，無機材料—玻璃棉、巖(礦)棉和泡沫玻璃都可以通過粘接和錨固的方式固定在外墻上，
寒冷和嚴寒地區不透明幕墻外墻外保溫系統的設計要點：
不透明幕墻的外裝飾材料與保溫材料之間如果是密閉的應留出水蒸氣滲透的通路，或在室內側設置隔汽材料，如果保溫材料之間的空氣層是通風透氣的，則應在保溫材料的外側采取防風、防潮和透氣的措施，有的幕墻設計，為防風、防潮在保溫材料外測設置一道金屬板，雖然起到了防風、防潮的作用，但阻斷了水蒸氣滲透的通路，使保溫材料受潮影響保溫效果。實際上是把南方的做法用在了北方地區。在寒冷和嚴寒地區應采取有效的防風、防潮和透氣構造措施或材料，防風透氣膜是其中的一種選擇。
另一個要點是對龍骨形成的“冷橋”的處理。首先保溫材料應通過粘接和錨固的方式緊密的固定在外墻上，不能浮擱在龍骨之間，在保證安全的前提下在龍骨或固定件與墻體之間設置有強度的保溫材料。另一方面在計算不透明幕墻外墻外保溫系統的傳熱系數時應根據龍骨的大小、間距和“冷橋”的處理方式進行修正。
4、預制保溫板外墻外保溫系統
1、裝飾保溫復合板
2、現澆混凝土
3、內墻面刮膩子
預制保溫板外墻外保溫系統的基本工藝是在工廠將保護層和外裝飾層與保溫材料復合成保溫裝飾一體化的保溫板或不包括外裝飾層的預制保溫板，通過粘接和錨固的方式將保溫板固定、拼裝在外墻上。保護層有采用金屬板或壓力水泥板等材料。
這類外墻外保溫系統的特點是采用工業化的生產方式，保護層和保溫材料的質量和性能容易控制，施工工藝簡單。但相對于聚苯板增強網聚合物砂漿做法，這種系統與墻體粘接和錨固的強度應更高，板與板之間的保溫材料應連續，如有“冷橋”應對整體的保溫性能進行修正。并處理好板縫的防水。
5、硬質聚氨酯噴涂外墻外保溫系統
1、外涂料裝飾層
2、聚合物砂漿加強面層
3、聚苯顆粒保溫漿料找平層
4、噴涂硬泡聚氨酯
5、現澆混凝土
6、內墻面刮膩子
硬質聚氨酯是幾種無機保溫材料中熱工性能最好的，建設部最近專門組織有關科研機構和生產企業對其應用技術進行了研究，編制了《聚氨酯硬泡外保溫工程技術導則》，用以引導、促進和規范聚氨酯硬泡外保溫工程技術的健康發展，硬質聚氨酯噴涂外墻外保溫系統是在一定的溫度范圍條件下，采用專用設備將兩組分料按一定比例從噴槍噴出后瞬間均勻混合，之后迅速發泡，在外墻基層形成無接縫的聚氨酯硬泡，涂界面劑后用聚苯顆粒保溫砂漿或其他材料找平，再作保護層和裝飾層。類似的做法過去常用于異形屋面的保溫。
這種做法在設計、施工中應注意的是
現場噴涂保溫層的厚度存在一定的誤差，而找平的保溫漿料與硬質聚氨酯的性能差距較大，為保證外墻的保溫效果，建議應規定現場噴涂保溫層的厚度不允許負偏差。
硬質聚氨酯發泡應在一定的氣候條件下進行，溫度、風速應控制在一定的范圍內，否則發泡不充分會影響保溫層的性能和質量。
聚氨酯發泡后形成一層硬膜不易與其他材料粘結，應用界面劑來加強與找平層的粘結強度，并且不能為提高粘結性能而破壞膜層，使保溫層含水率增加降低保溫性能。
6、其他做法
還有許多種外墻外保溫做法，在此不再一一列舉。
四、夾芯保溫系統
外墻夾芯保溫系統是將保溫材料置于兩層墻體的中間，一種用于有較厚重的外裝飾材料，例如將裝飾砌塊與混凝土空心砌塊用金屬件連接中間插入保溫材料制成保溫砌塊，還有在工程現場的兩片墻體中插入保溫材料或灌注發泡聚氨酯。另一種是輕質外墻，在輕鋼龍骨石膏板或其他板材與外裝飾板之間插入保溫材料或灌注發泡聚氨酯。這是一種國外常見的墻體保溫做法，國內多用于低層別墅和輕質結構建筑。
這種保溫系統的特點是：
無論是厚重的還是輕質的成型的外裝飾材料，它們的防水、耐候性能良好且有較高的強度，可以對保溫材料形成有效的保護，因此適宜用在嚴寒地區。
由于有了良好的保護層，對保溫材料的選擇范圍比較大，有機材料、無機材料、板材、發泡材料都可以用。
在有抗震要求的地區應用這種外墻保溫系統受層數限制，一般用于低層，輕型保溫外墻可用于鋼結構建筑。
兩片墻之間的連接件及其他結構構件如梁、柱等會影響外墻的整體保溫性能，應有處理措施。
厚重的和金屬的外裝飾材料會阻礙水蒸汽的滲透，在設計選用時要根據工程應用地區的氣候條件進行內部冷凝驗算。
五、單一材料保溫系統
1、外涂料裝飾層
2、砂漿抹灰層
3、保溫層(加氣混凝土砌塊)
4、15mm內墻面抹灰層
單一材料保溫系統中最有代表性的是加氣混凝土，加氣混凝土自上世紀60年代引進后在國內已發展應用了四十年，是一種成熟的并同時具有一定承重保溫功能的建筑材料，加氣混凝土自引進國內后，產品生產和建筑應用技術同步發展，隨著國內建筑節能的大力發展，加氣混凝土由于其特有的功能，產品生產和應用技術也得到很大的促進，近一時期，新的產品標準已經頒布，新的蒸壓加氣混凝土建筑構造國標圖已經出版，新的公共建筑節能構造國標圖即將出版，新的蒸壓加氣混凝土應用技術規程已經報批即將頒布。
新的產品標準提高了對產品技術指標的控制和要求，因而提高了加氣混凝土的性能，新的國標圖真對各種建筑節能設計標準的要求，給出了滿足不同指標的節能構造做法。新的應用技術規程為滿足節能設計的要求，補充了新的產品品種——低容重加氣混凝土，補充了新的應用做法——砌體粘接方式。一系列的措施都是為適應墻體改革和建筑節能的需求。
加氣混凝土作為單一材料保溫系統可用于夏熱冬暖、夏熱冬冷和部分寒冷地區，作為復合墻體保溫系統可于部分寒冷地區和嚴寒地區。
加氣混凝土的應用要點：
在建筑構造柱、圈梁、框架梁柱的部位要采用高效保溫材料做外保溫防止“冷橋”的形成。
含水率對保溫材料熱工性能的影響很大，加氣混凝土尤其突出，在施工過程中應采取措施減少加氣混凝土的含水率。
加氣混凝土砌體的砌筑灰縫，對加氣混凝土墻體的整體熱工性能有影響，而且隨著建筑節能設計標準對外墻保溫性能要求的提高和低容重加氣混凝土的應用這一影響會更加顯著，因此應提高產品尺寸的精度，向砌體粘接做法的方向發展。
六、結語
建筑節能是我國構建節約型社會的重要組成部分，建筑節能需要多種多樣的外墻保溫節能技術和產品來支持和推動，希望設計、施工和生產企業共同努力，開創建筑節能技術發展和應用的新局面。
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