围护结构节能技术

围护结构保温隔热技术

围护结构的保温隔热（主要包括外墙、屋面、门窗等）是建筑节能设计的重要环节，是降低建筑物采暖耗能的必要措施。各部位的传热耗热量在不同节能阶段占耗热量指标是不同的，随着对建筑物节能要求提高，围护结构各部位的耗热量分布比例变化也越大（表3.1）。因此，在不同的节能阶段，根据围护结构各部位的耗热量分布采取相应的节能措施，以降低其传热耗热量，确保总体建筑的总传热耗热量要求。

表 3.1 围护结构各部位耗热量分布情况

注：其他部位包括楼梯间隔墙、户门、阳台门下部、地面。

在我国的住宅建设中，围护结构的保温隔热采用的主要材料、设备和技术与国外并无大的区别，如建筑结构施工采用预拌混凝土、混凝土承重砌块和轻骨料砌块，对外围护结构（包括墙体、屋面、外窗、楼、地面以及不采暖楼梯间隔墙、户门、阳台门下部等部位）采取保温隔热措施。

3.1.1 屋面

屋面节能就是通过改善屋面的热工性能阻止热量的传递。主要措施有保温屋面（用高效保温隔热材料做外保温或内保温）、加贴绝热反射膜的“凉帽”屋面、架空通风屋面、蓄水屋面、坡屋面、绿化屋面等。

屋面保温可采用板状高效保温材料或加贴绝热反射膜的保温材料、整体现喷保温材料做保温层。封闭式保温层的含水率应相当于该材料在当地自然风干状态下的平衡含水率。

屋面隔热可采用架空、蓄水、种植或加贴绝热反射膜的隔热层。但当屋面防水等级为I级、Ⅱ级时，或在寒冷地区、地震地区和振动较大的建筑物上，不宜采用蓄水屋面;架空屋面宜在通风较好的建筑物上采用，不宜在寒冷地区采用;种植屋面根据地域、气候、建筑环境、建筑功能等条件，选择相适应的屋面构造形式。

1.2 门窗

窗户节能技术主要从减少渗透、传热和太阳辐射能三个方面进行。减少渗透量可以减少室内外冷热气流的直接交换而增加的设备负荷，可通过采用密封材料增加窗户的气密性;减少传热量是防止室内外温差的存在而引起的热量传递，建筑物的窗户由镶嵌材料（玻璃）和窗框、扇型材组成，通过采用节能玻璃（如中空玻璃、热反射玻璃等）、节能型窗框（如塑性窗框、隔热铝型框等）来增大窗户的整体传热阻以减少传热量；在南方地区太阳辐射非常强烈，通过窗户传递的辐射热占主要地位，因此可通过遮阳设施（外遮阳、内遮阳等）及高遮蔽系数的镶嵌材料（如Low-e玻璃）来减少太阳辐射量。目前节能门窗主要有塑钢窗、玻璃钢窗、断桥的铝合金窗和其他形式的保温隔热门窗等。

3.1.3 楼、地面

楼、地面的保温隔热包括不采暖地下室顶板作为首层的保温隔热，楼板下方为室外气温情况的楼、地面的保温隔热。以及随着采暖方式和收费体制的改变，按户计量收费势在必行。对于户与户之间的保温隔热要求也随之产生，这样就增加了上下楼层之间的楼面。

目前楼、地面的保温隔热技术一般分两种，普通的楼面在楼板的下方粘贴膨胀聚苯板或其他高效保温材料后吊顶;另一种采用地板辐射采暖的楼、地面，在楼、地面基层完成后，在该基层上先铺保温材料，而后将交联聚乙烯、聚丁烯、改性聚丙烯或铝塑复合等材料制成的管道，按一定的间距，双向循环的盘曲方式固定在保温材料上，然后回填豆石混凝土，经平整振实后，就在其上铺地板。

2      外墙保温隔热技术

我国自1986年实施《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》后，相继研制开发了多种节能型墙体以及将轻质高效保温材料与外墙体相结合的复合均墙体，大大提高了外墙的保温隔热效果。复合节能墙体在欧洲、美国等地已得到广泛的应用，目前在我国也逐渐成为一种主要的节能型外墙。

复合墙体按照保温材料设置位置的不同，分为外墙内保温、夹芯保温墙体和外保温以及自保温。

2.1 外墙内保温技术

外墙内保温是将保温材料置于外墙体的内侧。对于外墙来说，由多孔轻质保温材料构成的轻型墙体（如彩色钢板聚苯或聚氨酯泡沫夹芯墙体）或多孔轻质保温材料内保温墙体，其传热系数K值可能较小，或其传热阻Ro值可能较大，亦即保温性能可能较好；但因其是轻质墙体，热稳定性较差，或因其是保温材料内保温墙体，其内侧的热稳定性较差，在夏季室外综合温度和室内空气温度波作用下，内表面温度容易升得较高，亦即其隔热性能可能较差。

它的优点在于：①它对饰面和保温材料的防水、耐候性等技术指标的要求不太高，纸面石膏板、石膏抹面砂浆等均可满足使用要求，取材方便；②内保温材料被楼板所分隔，仅在一个层高范围内施工，不需搭设脚手架；③阶段的“节能标准”（节能30﹪）对外墙的保温隔热性能要求尚不高，内保温可以满足要求；因此，近几年，外墙内保温也得到广泛的应用。

但是，在多年的实践中，外墙内保温也暴露出一些缺陷，如：①许多种类的内保温做法，由于材料、构造、施工等原因，饰面层出现开裂；②不便于用户二次装修和吊挂饰物；③占用室内使用空间；④由于圈梁、楼板、构造柱等会引起热桥，热损失较大，容易造成结露现象；因此，随着我国进入建筑节能的第二阶段（节能50﹪），对外墙保温的要求进一步提高，外墙内保温的使用受到了限制。

另外，根据建设部第218号公告，《建设部推广应用和限制禁止使用技术一览表》的规定：“外墙内保温浆体材料不得用于大城市民用建筑外墙内保温工程，2004年7月1日起执行。”

3.2.2外墙夹芯保温技术

外墙夹芯保温技术是将保温材料置于同一外墙的内、外侧墙片之间，内、外叶墙片均可采用传统的粘土砖、混凝土空心砌块等，其优点有：①这些传统材料的防水、耐候等性能均良好，对内叶墙片和保温材料形成有效的保护，对保温材料的选材要求不高，聚苯乙烯、玻璃棉、岩棉等各种材料均可使用；②对施工季节和施工条件的要求不十分高，不影响冬期施工。近年来，在黑龙江、内蒙古、甘肃北部等严寒地区得到一定的应用。

但是也存在一些缺点：①在非严寒地区，与传统墙体相比，此类墙体偏厚；②内、外叶墙片之间需有连接件连接，构造较传统墙体复杂。③外围护结构的“热桥”较多。在地震区，建筑中圈梁和构造柱的设置，“热桥”更多，保温材料的效率仍然得不到充分的发挥。因此，它的使用也受到一些限制。

2.3外墙外保温技术

与其他外墙保温隔热技术相比，外墙外保温的优点有：①适用范围广，适用于不同气候地区的建筑保温；②保温隔热效果明显，建筑物外围护结构的“热桥”少，影响也小；③能保护主体结构，大大减少了自然界温度、湿度、紫外线等对主体结构的影响；④有利于改善室内环境；⑤扩大室内的使用空间，与内保温相比，公寓楼每户使用面积约增加1.3-1.8m2；⑥利于旧房改造，对人们的日常生活干扰少一些。

由此可见，在以上三种外墙保温技术中，外墙外保温是较好的一种方案。在《中国节能技术政策大纲》中，也明确指出，“重点推广外保温墙体”。近年来，在北京、沈阳、哈尔滨、兰州等地，许多建筑相继采用外保温墙体，取得了许多经验。北京裕京花园的外保温墙体，自1993年建成后，至今已12年之久，保温效果良好，墙面无裂缝出现，还利用外保温做成许多装饰线脚，受到业内人士的瞩目。

3      外墙外保温和内保温技术、经济比较

3.1 内、外保温性能评价指标比较

现将几种典型的胶粉聚苯颗粒外保温和内保温墙体，其保温性能评价指标计算结果比较展示如下。

表3.2 几种典型外保温和内保温墙体保温性能评价指标计算结果

注：括号中数据为内保温墙体的外墙平均传热系数Km值。

由表3.2­­­­­­­­­­­可以看出，对于外墙主体部位，外保温和内保温墙体的传热系数KP或传热阻R0是相同的，亦即其保温性能无异。但是，由于墙体中有抗震性、圈梁等周边热桥的影响，其外墙平均传热系数Km值有显著差异，亦即外保温墙体有显著优势。

3.2 隔热性能评价指标比较

将240mm砖墙、内侧20mm石灰砂浆抹灰外墙（西墙），及180mm混凝土墙，30mm和50mm胶粉聚苯颗粒外保温和内保温外墙（西墙），在上海地区夏季室外和室内计算条件下，其内表面高温度计算结果比较见表3.3。

表3.3 三种外墙隔热性能评价指标计算结果

由表3.3计算结果可以看出：目前隔热性能仅考虑外墙主体部位热工性能指标（如R₀、D、v₀、ξ₀、v_i、ξ_i等）的影响，而不考虑周边热桥部位的影响。240mm砖墙、内侧20mm石灰砂浆抹灰的西向外墙，其内表面高温度Ө_i·max＝35.83℃，已低于上海地区夏季室外高计算温度t_e·max＝36.1℃，符合隔热要求；180mm混凝土墙，30mm胶粉聚苯颗粒外保温西向外墙，其Ө_i·max＝34.91℃，符合夏季隔热要求；但30mm胶粉聚苯颗粒内保温西向外墙，其Ө_i·max＝36.17℃，不符合夏季隔热要求；当胶粉聚苯颗粒内保温层厚度达到50mm时，其Ө_i·max＝35.94℃，才能符合夏季隔热要求。可见，外保温墙体隔热性能的优势也是显著的。外保温改善人居环境的舒适度。

3.3 内、外保温的经济性比较

按现行上海市节能政策，因做外墙外保温多出的建筑面积，不计容积率，但可以进入营销的建筑面积。假设公寓楼一户建筑面积为100㎡，因做外保温约增加建筑面积1～2﹪×100㎡＝1～2㎡，增加的营销收入：1～2㎡×10000元／㎡＝1～2万元；外墙面积约50㎡，外保温成本50㎡×100元／㎡＝5000元。扣除成本后增加的营销收入：1～2万元－0.5万元＝0.5～1.5万元。假设别墅一户建筑面积为300㎡，因做外保温约增加建筑面积2～3﹪×300㎡＝6～9㎡，增加的营销收入：6～9㎡×15000元／㎡＝9～13.5万元；外墙面积约500㎡，外保温成本500㎡×100元／㎡＝50000元。扣除成本后增加的营销收入9～13.5万元－5万元＝4～8.5万元。

总结：根据以上技术经济分析，外墙外保温优于外墙内保温。

4      外墙自保温系统应用技术实例(供节能“步”参考)

4.1    基本情况

l  基本构造

YTONG砌块自保温系统基本构造为钢筋混凝土框架和YTONG砌块。

自保温系统外测为：①防水界面剂；②粉刷层（局部增贴耐碱玻纤网格布）；③饰面层。

自保温系统内侧为：①批嵌层（局部增贴耐碱玻纤网格布）；②饰面层。

l  规格及性能

YTONG砌块系采用水泥、石灰、石英砂、石膏及发泡剂经搅拌、成型、切割、高温高压蒸养而形成的硬质发泡块体，按密度不同分为B05、B06两种级别。主要规格及性能指标如表3.4所示。

表3.4 YTONG砌块规格及主要性能指标

YTONG砌块配套使用的专用的专用粘结剂、界面剂、批嵌材料性能应符合《YTONG轻质砂加气混凝土砌块工程施工及验收规程》的要求。

4.2    自保温热工设计与计算

砌块自保温系统的墙体传热系数和热惰性指标计算可按《节能设计标准》规定的平均传热系数计算方法和《热工规范》给出的有关计算方法确定。表3.5为砌块墙体在不同粉刷层做法时的传热系数和热惰性指标值。

表3.5 YTONG砌块墙体的传热系数K[W/(m²·K)]和热惰性指标D

4.3    保温别墅造价及热工性能比较

自保温承重别墅工程在使用YTONG砌块与多孔粘土砖两种不同墙体材料时其造价有何变化，对劳动强度有何影响。下面以某别墅区一幢建筑面积211.76m²，层高3.0m的二层砖混结构，钢筋混凝土带型基础的工程为例进行比较。

（1）YTONG砌块由于质轻（为红砖的1/3，混凝土的1/4），可以有效减轻建筑物的自重，减少基础和结构的投入。使用240多孔粘土砖、240YTONG砌块、200YTONG砌块三种不同的墙体材料，其基础、构造柱和圈梁造价比较如下：

a．基础：使用204多孔粘土砖、240YTONG砌块、200YTONG砌块三种不同墙体材料，钢筋混凝土带型基础造价分别为：12745.33元、11378.04元、10237.49元。相比较，使用240砌块的钢筋混凝土带型基础造价比使用240多孔粘土砖下降12％多，使用200YTONG砌块的钢筋混凝土带型基础造价比使用240多孔粘土砖下降近25％。

b．构造柱和圈梁：使用240多孔粘土砖，构造柱工程量5.48m³，圈梁工程量8.369m³，构造柱和圈梁造价合计12506.55元；使用200YTONG砌块，构造柱工程量3.81m³，圈梁工程量6.97m³，构造柱和圈梁造价合计9665.70元。相比较，使用200YTONG砌块的构造柱和圈梁造价比使用240多孔粘土砖下降29％。

（2）使用YTONG砌块可明显降低施工时的劳动强度。

使用240多孔粘土砖、240YTONG砌块：1砖外墙、1砖内墙、1/2砖内墙工程量分别是19.82m³、32.66m³、5.54m³；使用200YTONG砌块：1砖外墙、1砖内墙、1/2砖内墙工程量分别是18.19 m³、27.22m³、4.62m³。因YTONG砌块尺寸精确，内墙面可直接做批嵌，大大减少了内粉刷的工作量。使用240多孔粘土砖、240TYONG砌块、200TYONG砌块施工墙体（砌筑和粉刷）消耗人工量分别是224工日、87工日、80工日。相比较：240多孔粘土砖墙体（砌筑和粉刷）消耗人工是240YTONG砌块的2.6倍，是200砌砖的2.8倍。不难看出，使用YTONG砌块的劳动强度明显降低，缩短了施工工期。另外，使用YTONG砌块，现场湿作业量大幅度降低，非常有利于现场文明施工。

（3）按照YTONG砌块市场价430元/m³，多孔粘土砖市场价181元/ m³计算（上海市2002年第6期市场信息价），YTONG砌块市场价是多孔粘土砖的2.38倍，是不是使用YTONG砌块的别墅造价比使用多孔粘土砖的别墅造价会大幅度提高呢？不是。通过该别墅造价分析，使用240多孔粘土砖、240YTONG砌块、200YTONG砌块，别墅造价分别为1776.00元/ m³（参照上海市2002年第7期造价信息），1838.95元/ m³，1800.44元/ m³。相比较，同为240mm厚墙体，使用YTONG砌块的造价比使用多孔粘土砖增加3.54％；如果墙体改用200YTONG砌块，则工程造价仅比使用240多孔粘土砖的工程造价增加1.38％。

（4）使用YTONG砌块作自承重住宅时，墙体厚度≥200mm，建筑物可自保温，可避免建筑物保温的投入。YTONG砌块不仅有良好的保温性能，还有良好的隔热、隔声性能，使用YTONG砌块的建筑物其运行成本较低（表3.6）。

表3.6 传热系数K[W/(m²·K)]值比较表

结论：240mm厚YTONG砌体相对基准值节能44％，相对一般标准节能26.5％（基准值参考上海市住宅设计标准，一般标准参考夏热冬冷地区保温节能标准）。

从上述四方面可以看出，使用砌块可降低基础和结构的投入；降低施工时的劳动强度，缩短工期；提高现场文明施工程度；降低建筑物的运行成本。工程造价只略有上升。

4.4    结论

（1）经计算与验证，采用≥200mm厚的B05、B06YTONG砌块作为自保温外墙，其传热系数、热惰性指标可满足《节能设计标准》规定的热工性能要求。

（2）经过对别墅项目的造价比较，同为240mm厚墙体的单位造价，YTONG砌块比多孔粘土砖增加3.54％；如采用200mm厚YTONG砌块，则单位造价仅增加1.38％。

（3）使用200mm、240mm厚YTONG砌块的别墅，其外墙传热系数、热惰性均符合《节能设计标准》规定的热工性能指标要求，可称为节能住宅。而使用240mm厚多孔粘土砖的别墅，其外墙传热系数、热惰性指标均不符合《节能设计标准》规定的热工性能要求，只能称为普通住宅。

（4）如果240mm多孔粘土砖要成为节能住宅，假设外墙采用50mm厚YTONG保温块，则每平方米增加38元，其单位造价为1776＋38＝1814元/m²。240mmYTONG砌块单位造价为1838.95元/m²，200mmYTONG砌块造价为1800.44元/m²。那么240mmYTONG砌块单位造价仅比多孔粘土砖单位造价增加1.38％，而200mmYTONG砌块单位造价比多孔粘土砖单位造价下降0.75％。

（5）综上所述，在别墅等低层建筑中采用YTONG砌块作外墙自保温，其单位造价比多孔粘土砖加保温材料基本持平，但其各项热工性能指标均优于后者，尤其是在使用过程中的运行成本将大大低于多孔粘土砖。因此，YTONG砌块作为外墙自保温应推广应用。(前提是节能30﹪)