外墙的保温与隔热

§3.4　外墙的保温与隔热

适宜的室内温度和湿度状况是人们生活和工作的基本要求。对于建筑物的外墙来说，由于在大多数情况下，建筑物室内外都会存在温差，特别是处于寒冷地区冬季需要采暖的建筑物和处于夏季炎热地区而需要在室内使用空调制冷的建筑物，其外墙两侧的温差在这样的情况下甚至可以达到数十度之多。因此，在外墙设计中，根据各地的气候条件和建筑物的使用要求，合理解决建筑物外墙的保温与隔热问题，是建筑构造设计的重要内容。

3.4.1　建筑物外围护结构热工构造基本知识

热量从高温处向低温处转移的过程中，存在热传导、热对流和热辐射三种方式。其中热传导是指物体内部高温处的分子向低温处的分子连续不断地传送热能的过程;热对流是指流体(如空气)中温度不同的各部分相对运动而使热量发生转移;热辐射则是指温度较高的物质的分子在振动激烈时释放出辐射波，热能按电磁波的形态传递。

这三种传热的基本方式，在建筑物外围护结构传热的过程中表现为:其某个表面首先通过与附近空气之间的对流与导热以及与周围其他表面之间的辐射传热，从周围温度较高的空气中吸收热量;然后在围护结构内部由高温向低温的一侧传递热量，其间的传热主要是以材料内部的导热为主;接下去围护结构的另一个表面将继续向周围温度较低的空间散发热量。

由此可见，在建筑物室内外存在温差，尤其是较大温差的情况下，如果要维持建筑物室内的热稳定性，使室内温度在设定的舒适范围内不作大幅度的波动，而且要节省能耗，就必须尽量减少通过建筑物外围护结构传递的热流量。其中，减少外围护结构的表面积，以及选用导热系数较小，即其传热阻较大的材料来做建筑物的外围护构件，是减少热量通过外围护结构传递的重要途径。

3.4.2　外墙的保温措施

为了提高外墙的保温能力减少热损失，可以从以下几个方面采取措施:

1.通过对材料的选择，提高外墙保温能力减少热损失

第一，增加墙体厚度、使传热过程延缓，达到保温的目的。例如在我国北方曾将低层或多层住宅的实心粘土砖墙都做到了370mm或490mm的厚度，这是很不经济的。如今实行墙体改革，减少或取消使用实心粘土砖，但许多外墙材料的导热系数都比普通实心粘土砖的导热系数要大。例如为了达到新颁采暖居住建筑节能设计的标准，若使用粘土多孔砖，其厚度在西安地区就需370mm，在北京地区需490mm，在沈阳地区需760mm，在哈尔滨地区甚至需高达1020mm。普通钢筋混凝土墙体的热工性能就更不行。因此加大构件厚度并不是好方法。

第二，选用孔隙率高的轻质材料做外墙，如加气混凝土等。这些材料导热系数小，保温效果好，但导热系数小的材料一般都是孔隙多、密度小的轻质材料，大部分没有足够的强度，当外围护结构兼有承重结构的作用时，不适合于直接用做外墙的基材。

第三，采用多种材料的组合墙，形成保温构造系统，解决保温与承重双重问题。外墙保温系统根据保温材料与承重材料的位置关系，有外墙外保温、外墙内保温和夹芯保温三种方式。

以下将就这三种情况下常用的外墙保温构造方法，结合对“热桥”部分的处理，分别加以介绍。

(1)外墙内保温构造。

做在外墙内侧的保温层，一般有以下两种构造方法:

①外墙硬质保温板内贴。具体做法是在外墙内侧用胶贴剂粘贴增强石膏聚苯复合保温板等硬质建筑保温制品，然后在其表面抹粉刷石膏，并在里面压入中碱玻纤涂塑网格布(满铺)，最后用腻子嵌平，做涂料，如图3-33所示。由于石膏的防水性能较差，因此在卫生间、厨房等较潮湿的房间内不宜使用增强聚苯石膏板。

②保温层挂装。保温层可以采用半硬质矿(岩)棉板、矿(岩)棉毡、半硬质玻璃棉板等具有耐火、环保功能的天然纤维材料。护面层可以采用纸面石膏板、无石棉硅酸钙板等材料。

具体做法是先在外墙内侧固定衬有保温材料的保温龙骨，在龙骨的间隙中填入岩棉等保温材料，然后在龙骨表面安装面板，如图3-34所示。

图3-33　外墙硬质保温板内贴

图3-34　外墙保温层挂装

外墙内保温的优点在于不影响外墙外饰面及防水等构造的做法，但需要占据较多的室内空间，减少了建筑物的使用面积，而且用在居住建筑物中，会给用户的自主装修造成一定的麻烦。由于外墙受到的温差大，直接影响到墙体内表面应力变化，这种变化一般比外保温墙体大得多。昼夜和四季的更替，易引起内表面保温层的开裂，特别是保温板之间的裂缝尤为明显。另外，在热桥处保温困难，容易出现“结露”现象。

(2)外墙外保温构造。

外墙外保温比起外墙内保温来，其优点是可以不占用室内使用面积，而且可以使整个外墙墙体处于保温层的保护之下，冬季不至于产生冻融破坏，延长建筑物寿命。还有利于旧建筑物进行节能改造。同时基本消除了“热桥”现象，较好地发挥了材料的保温节能功能。

但因为外墙的整个外表面是连续的，不像内墙面那样可以被楼板隔开。同时外墙面又会直接受到阳光照射和雨雪的侵袭，所以外墙外保温构造在对抗变形因素的影响和防止材料脱落，以及防火等安全方面的要求更高。

常用外墙外保温构造有以下三种:

①保温浆料外粉刷。具体做法是先在外墙外表面做一道界面砂浆，然后粉胶粉聚苯颗粒保温浆料等保温砂浆。如果保温砂浆的厚度较大，应在里面钉入镀锌钢丝网，以防止开裂(但满铺金属网时应有防雷措施)。保护层及饰面用聚合物砂浆加上耐碱玻纤布，最后用柔性耐水腻子嵌平，涂表面涂料。

②外墙外贴保温板材。用于外墙外保温的板材最好是自防水及阻燃型的，如阻燃性挤塑型聚苯板和聚氨酯外墙保温板等，可以省去做隔蒸汽层及防水层等的麻烦，又较安全。此外，出于高层建筑物进一步的防火方面的需要，在高层建筑60m以上高度的墙面上，窗口以上的一段应用矿棉板来保温。

外贴保温板材的外墙外保温构造的基本做法是:用粘结胶浆与辅助机械锚固方法一起固定保温板材，保护层用聚合物砂浆加上耐碱玻纤布，饰面用柔性耐水腻子嵌平，涂表面涂料，如图3-35所示。

对于砌体墙上的圈梁、构造柱等热桥部位，可以利用砌块厚度与圈梁、构造柱的最小允许截面厚度尺寸之间的差，将圈梁、构造柱与外墙的某一侧做平，然后在其另一侧圈梁、构造柱部位墙面的凹陷处填入一道加强保温材料，如聚苯保温板等，其厚度以与墙面做平为宜，如图3-36所示。当加强保温材料做在外墙外侧时，考虑适应变形及安全的因素，聚苯保温板等应采用铆钉加固。

图3-35　外墙外贴保温板材

图3-36　外墙热桥部位保温层加强处理

③外墙夹芯保温构造。在按照不同的使用功能设置多道墙板或做双层砌体墙的建筑物中，外墙保温材料可以放置在这些墙板或砌体墙的夹层中，或并不放入保温材料，只是封闭夹层空间形成静止的空气间层，并在里面设置具有较强反射功能的铝箔等，起到阻挡热量外流的作用。

2.防止外墙出现凝结水

空气中含有水蒸汽，处于不同的温度下的空气，其中所含的水蒸汽的质量是不同的。温度越低，空气中含水蒸汽的量就越少。因此，当空气的温度下降时，如果其中水蒸汽的含量达到了相对饱和，多余的水蒸汽就会从空气中析出，在温度较低的物体表面凝结成冷凝水，这种现象称为结露。结露时的临界温度称为露点温度。

由于建筑物外围护结构的两侧存在温差，当室内外空气中的水蒸汽含量不相等时，水蒸汽分子会从压力高的一侧通过围护结构向压力低的一侧渗透。在这一过程中，如果温度达到了露点温度，在外墙中就有可能出现“结露”现象，这时材料就受潮。“结露”现象若发生在保温层中，因为水的导热系数远比干燥的空气要高，这样就会降低材料的保温效果。如果水汽不能够被排出，就可能使材料发生霉变，影响其使用寿命。在冬季室外温度较低的情况下，如果水汽进而受冻结冰，体积膨胀，就会使材料的内部结构遭到破坏，称为“冻融性破坏”。

因此，在对建筑物的外墙进行热工设计时，不能不考虑水汽的影响。其基本原则:一、阻止水汽进入保温材料内;二、安排通道以使进入建筑物外墙中的水汽能够排出。

其具体做法视材料的内部结构而定。如果材料内部的孔隙相互之间不连通，或表面具有自防水的功能可以阻止水或水汽进入，就可以不做任何处理。否则应在温度较高的一侧先设置隔蒸汽层，阻止水汽进入墙体，同时将受阻隔的水汽排出到围护结构外。隔气层常用卷材、防水涂料或薄膜等材料。

3.防止外墙出现空气渗透

墙体材料一般都不够密实，有许多微小孔洞。墙体上设置的门窗等构件，因安装不严密或材料收缩等，会产生一些贯通性缝隙。由于这些孔洞和缝隙的存在，外墙就会出现空气渗透，为了防止外墙出现空气渗透，一般采取以下措施:选择密实度高的墙体材料，墙体内外加抹灰层，加强构件之间的密缝处理等。

3.4.3　外墙隔热措施

炎热地区夏季太阳辐射强烈，室外热量通过外墙传入室内，使室内温度升高，产生过热现象，影响人们的工作和生活，甚至损害人的健康。

外墙应有足够的隔热能力，具体措施有:外墙表面做浅色、光滑的饰面，如采用浅色粉刷、涂层或面砖，以反射太阳辐射热;设置通风间层，形成通风墙，以空气的流通带走大量的热;采用多排孔混凝土或轻骨料混凝土空心砌块墙，或采用复合墙体;设置带铝箔的封闭空气间层，利用空气间层隔热。当为单面贴铝箔时，铝箔宜贴在温度较高的一侧。