摘要:我国建筑耗能高,能源利用效率低,制约经济的发展。加快推广和普及低能耗建筑是建筑节能发展的一个必要趋势。而实现低能耗建筑首先需要对建筑物外围护结构部位应用节能技术和节能材料,降低其热损失。本文将探讨对外墙外保温技术在节能墙体改造中的优势原因。 

  关键词:墙体改造;外墙外保温;优势  

   中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2011)28-0093-02 

  0 引言 

  中国共产党第十七次全国代表大会以来,党和国家着力进行建设“资源节约型”和“环境友好型”社会。能源作为人类社会生活不可缺少的要素,在达到上述建设目标的过程中既是必要参与要素,也是关键制约因素。目前,建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列,成为我国能源消耗的三大“耗能大户”。 

  我国人民群众历来重视居住场所的建设,传统文化中就有“安重迁”的心理诉求和行为追求。因此,建国以来特别是改革开放三十年以来随着经济社会的飞速发展,人民生活水平逐渐提高,对于温饱的追求逐渐让步于对于舒适安全经济的居住条件的追求,由此带来的不断攀升的建筑总量和不断提高的采暖要求,持续的在挑战能源供应的底线。 

  据不完全统计数据显示,我国住宅采暖能耗约为发达国家的3倍,外墙为4-5倍。如何提高建筑节能水平,减少能源消费,降低其给环境带来的污染,保护现有的生态稳定,并进一步改良受损的环境,已成为国家可持续发展战略的重要问题。 

  解决一切问题的根本说到底是技术的发展和技术的保有群体的普及度,对于解决外墙采暖中的能源供求矛盾,其最终的落脚点就是外墙外保温设计和实务操作中的“节能墙体设计”技术。 

  建设节能墙体设计的方法有很多种,目前应用比较广泛的方法主要是以下几种:①外墙自保温;②外墙内保温;③外墙夹芯保温;④外墙外保温。本文主要通过对外墙外保温和内保温进行对比,来选择对既有建筑进行节能改造中最有利的保温方式。 

  1 外墙外保温的发展 

  外墙外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧,是建筑达到保温的施工方法。该体系起源于20世纪60年代的欧洲,20世纪70年代初第一次能源危机以后得到重视和发展,以欧洲的体系比较领先。 

  目前,在欧洲国家广泛应用的外墙外保温系统主要为外贴保温板薄抹灰方式。保温材料有两种:阻燃性的膨胀聚苯板及不燃型的岩棉板,均以涂料以外饰层。美国则以轻钢结构填充保温材料巨多。在我国,外保温也是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。 

  从近三十年来看,我国保温材料的发展十分缓慢,1980年以前,为数不多的保温材料厂只能生产少量的膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、矿渣棉、超细玻璃棉、微孔硅酸钙等产品,矿棉厂很少,生产能力不足万吨,散棉、硅酸钙绝热材料也只有3家,年产8000立方米。产品数量、质量都满足不了要求。 

  随着市场的不断发展,技术普及程度和成熟度不断提高,国内市场的产能已基本能满足市场的需求。为外墙外保温的进行提供市场保证。 

  2 模型分析采用外保温的原因 

  设:Qs为夏季某天外墙每平方米的耗热量; 

  Qw为冬季某天外墙每平方米的耗热量; 

  tsi表示夏季的室内平均温度; 

  tse表示夏季的室外平均温度; 

  Ka表示外墙体的总传热系数; 

  twi表示冬季室内平均温度; 

  twe表示冬季的室外平均温度; 

  ds表示夏季空调一天中的开启时间; 

  dw表示冬季空调一天中的开启时间; 

  λi表示第种保温材料的导热系数; 

  δe表示至于墙体外侧保温材料的厚度; 

  δi表示至于墙体内测保温材料的厚度。 

  以典型气温(冬季一天与夏季一天)每平方米的热量(Q)作为检验保温形式好坏的标准。即Q=Qs+Qw 

  Qs=(tse-tsi)*ds*ka 

  Qw=(twi-twe)*dw*ka 

  K■=■ 

  由此可得Q=■[(tse-tsi)*ds+(twi-twe)*dw] 

  若λ■=λ■,即墙体的内外侧采用同一种保温材料,可得 

  Q=■[(tse-tsi)*ds+(twi-twe)*dw] 

  这也是说采用同一种保温材料,建筑的外保温形式对于墙体耗能量的影响是非常有限的,耗能量更多的是受保温层厚度的影响,但是在间歇供热条件下蓄热能力D不同的墙体材料因排列顺序不同室内温度相应由很大差别。 

  采用外墙内保温技术时,基本等同于将保温结构体系及其内部的空间所构成的体系作为一个热度立体,外墙及外部大气环境作为外热环境,由此来看,如果采用蓄热能力小的材料,则其在内侧的结构内表面温升较快,但是由于其蓄热能力较小,需要持续不断的进行供热,热源工作压力比较大,总的能耗水平依然很高;如果采用蓄热能力大的材料,则其在内侧结构内表面温升较慢,达到目标温度的实践比较长,单位时间供热在时间函数上的积分作为总供热量,从数值上看热源工作压力与蓄热能力小的材料在内侧的结构内表面基本相同。 

  然而对于墙体结构外保温,从结构上看,外墙外保温材料是从实际上将整个建筑物保护起来。一个独立的建筑物从实体上看,是一个独立的涵热体,与外部环境相比,其热量需要动力供应才能保证,从外部保护起来,有助于使其内部形成一个涵热度较高的独立体,减少与外界的热交换速度,亦即是,从时间轴的角度来看,外墙外保温技术是将墙体作为了整个保温体系的最内层,这样即是从实际上增加了保温层结构的厚度,从未提高了保温效果。 

  墙体采用外保温式,室内一侧是密度较大、蓄热能力强的结构层,当冬季供热不均匀时,结构层蓄热的热量可以维持维护结构内表面温度,使之不致急剧下降,从而使室温保持稳定,同时还可以减少外墙受室外气温的影响,消除冬季的冷墙效应。 

  从技术、经济、效果的角度看,在使用同一种保温材料进行节能改造的时候,建议采用外保温的形式。 

  3 外墙外保温的优势 

  3.1 外墙外保温延长了建筑物的寿命 外墙内保温的保温层构造位置使得建筑物的外墙与内墙分别处于两个不同的温度环境。内墙及楼板处于室内的温度环境,其年温度差的变化会在60-80℃的范围,使建筑结构长年不得安定。这种永远不安定的建筑结构会导致在多处墙面产生裂缝,并破坏沿外墙的屋面防水,引起地下室防水的渗漏等。同样这种不同温度环境会产生不同变形的原理也会发生在那些夹心保温和保温层表面的刚性厚抹灰层上,保温层上湿贴石材等做法其保温层外侧部分都面临同样的形变破坏。外墙外保温的保温材料保护了主体结构防止风吹雨淋和风化以及碱骨料的反应等对主体外墙的侵蚀,相对延长了整个工程的使用寿命。另外,由于保温层置于建筑物维护结构外侧,缓冲了因温度变化导致结构变形产生的应力,减少了空气中有害气体和紫外线对围护机构的侵蚀,减少了长期维修费用。 

  3.2 外保温是消除热桥的合理途径 外墙既要承重又要起保温作用,外墙厚度必然较厚。采用高效保温材料后,墙厚得以减薄。但如果采用内保温,主墙体越薄,保温层越厚,热桥的问题就越趋于严重。在寒冷的冬天,热桥不仅会造成额外的热损失,还可能使外墙内表面潮湿、结露,甚至发霉和淌水,而外保温则可以不存在这种问题。由于外保温避免了热桥,在采用同样厚度的保温材料条件下,外保温要比内保温的热损失减少约20%,从而节约了热能。 

  3.3 外保温优于内保温的其他功能 ①采用内保温的墙面上难以吊挂物件,特别在旧房改造中外保温则可以避免搬动家具、施工扰民、甚至临时搬迁等诸多麻烦发生。当外墙必须进行装修或抗震加固时,加做外保温是最经济、最有利的方法。②我国目前许多住户在住进新房时,大多先进行装修。外保温。采用外保温则可以与室内工程平行作业,有利于加快施工进度。③外保温可以使建筑更为美观,只要做好建筑立面设计,建筑外貌会十分出色。特别在旧房改造时,外保温能使房屋外貌大为改观。④外墙外保温适用范围十分广泛,适用于各种建筑。⑤外保温的综合经济效益很高。外保温比内保温增加了使用面积近2%,使单位使用面积造价得到降低。加上有节约能源、改善热环境等一系列好处,综合效应十分明显。 

  参考文献: 

  [1]张雄,张文娟.建筑节能技术与节能材料.化学工业出版社. 

  [2]民用建筑热工设计规范GB-50176-93.中国人民共和国建设部. 

  [3]蔡银英.重庆市既有建筑的外墙节能措施研究.硕士学位论文,2009-04-01. 

  [4]孙迪,宋尧.建筑外墙外保温技术比较分析.建筑工程,2010-09. 

  [5]亓晓琳,桑国臣,杨柳.外墙外保温体系性能优势分析.全国建筑环境与建筑节能学术会议,2007. 

  [6]许建柳,张辉.不同的材料排列顺序复合墙体温度响应.南京工业大学学,2005.