圍護結構節能技術

圍護結構保溫隔熱技術

圍護結構的保溫隔熱（主要包括外墻、屋面、門窗等）是建筑節能設計的重要環節，是降低建筑物采暖耗能的必要措施。各部位的傳熱耗熱量在不同節能階段占耗熱量指標是不同的，隨著對建筑物節能要求提高，圍護結構各部位的耗熱量分布比例變化也越大（表3.1）。因此，在不同的節能階段，根據圍護結構各部位的耗熱量分布采取相應的節能措施，以降低其傳熱耗熱量，確保總體建筑的總傳熱耗熱量要求。

表 3.1 圍護結構各部位耗熱量分布情況

注：其他部位包括樓梯間隔墻、戶門、陽臺門下部、地面。

在我國的住宅建設中，圍護結構的保溫隔熱采用的主要材料、設備和技術與國外并無大的區別，如建筑結構施工采用預拌混凝土、混凝土承重砌塊和輕骨料砌塊，對外圍護結構（包括墻體、屋面、外窗、樓、地面以及不采暖樓梯間隔墻、戶門、陽臺門下部等部位）采取保溫隔熱措施。

3.1.1 屋面

屋面節能就是通過改善屋面的熱工性能阻止熱量的傳遞。主要措施有保溫屋面（用高效保溫隔熱材料做外保溫或內保溫）、加貼絕熱反射膜的“涼帽”屋面、架空通風屋面、蓄水屋面、坡屋面、綠化屋面等。

屋面保溫可采用板狀高效保溫材料或加貼絕熱反射膜的保溫材料、整體現噴保溫材料做保溫層。封閉式保溫層的含水率應相當于該材料在當地自然風干狀態下的平衡含水率。

屋面隔熱可采用架空、蓄水、種植或加貼絕熱反射膜的隔熱層。但當屋面防水等級為I級、Ⅱ級時，或在寒冷地區、地震地區和振動較大的建筑物上，不宜采用蓄水屋面;架空屋面宜在通風較好的建筑物上采用，不宜在寒冷地區采用;種植屋面根據地域、氣候、建筑環境、建筑功能等條件，選擇相適應的屋面構造形式。

1.2 門窗

窗戶節能技術主要從減少滲透、傳熱和太陽輻射能三個方面進行。減少滲透量可以減少室內外冷熱氣流的直接交換而增加的設備負荷，可通過采用密封材料增加窗戶的氣密性;減少傳熱量是防止室內外溫差的存在而引起的熱量傳遞，建筑物的窗戶由鑲嵌材料（玻璃）和窗框、扇型材組成，通過采用節能玻璃（如中空玻璃、熱反射玻璃等）、節能型窗框（如塑性窗框、隔熱鋁型框等）來增大窗戶的整體傳熱阻以減少傳熱量；在南方地區太陽輻射非常強烈，通過窗戶傳遞的輻射熱占主要地位，因此可通過遮陽設施（外遮陽、內遮陽等）及高遮蔽系數的鑲嵌材料（如Low-e玻璃）來減少太陽輻射量。目前節能門窗主要有塑鋼窗、玻璃鋼窗、斷橋的鋁合金窗和其他形式的保溫隔熱門窗等。

3.1.3 樓、地面

樓、地面的保溫隔熱包括不采暖地下室頂板作為首層的保溫隔熱，樓板下方為室外氣溫情況的樓、地面的保溫隔熱。以及隨著采暖方式和收費體制的改變，按戶計量收費勢在必行。對于戶與戶之間的保溫隔熱要求也隨之產生，這樣就增加了上下樓層之間的樓面。

目前樓、地面的保溫隔熱技術一般分兩種，普通的樓面在樓板的下方粘貼膨脹聚苯板或其他高效保溫材料后吊頂;另一種采用地板輻射采暖的樓、地面，在樓、地面基層完成后，在該基層上先鋪保溫材料，而后將交聯聚乙烯、聚丁烯、改性聚丙烯或鋁塑復合等材料制成的管道，按一定的間距，雙向循環的盤曲方式固定在保溫材料上，然后回填豆石混凝土，經平整振實后，就在其上鋪地板。

2      外墻保溫隔熱技術

我國自1986年實施《民用建筑節能設計標準（采暖居住建筑部分）》后，相繼研制開發了多種節能型墻體以及將輕質高效保溫材料與外墻體相結合的復合均墻體，大大提高了外墻的保溫隔熱效果。復合節能墻體在歐洲、美國等地已得到廣泛的應用，目前在我國也逐漸成為一種主要的節能型外墻。

復合墻體按照保溫材料設置位置的不同，分為外墻內保溫、夾芯保溫墻體和外保溫以及自保溫。

2.1 外墻內保溫技術

外墻內保溫是將保溫材料置于外墻體的內側。對于外墻來說，由多孔輕質保溫材料構成的輕型墻體（如彩色鋼板聚苯或聚氨酯泡沫夾芯墻體）或多孔輕質保溫材料內保溫墻體，其傳熱系數K值可能較小，或其傳熱阻Ro值可能較大，亦即保溫性能可能較好；但因其是輕質墻體，熱穩定性較差，或因其是保溫材料內保溫墻體，其內側的熱穩定性較差，在夏季室外綜合溫度和室內空氣溫度波作用下，內表面溫度容易升得較高，亦即其隔熱性能可能較差。

它的優點在于：①它對飾面和保溫材料的防水、耐候性等技術指標的要求不太高，紙面石膏板、石膏抹面砂漿等均可滿足使用要求，取材方便；②內保溫材料被樓板所分隔，僅在一個層高范圍內施工，不需搭設腳手架；③階段的“節能標準”（節能30﹪）對外墻的保溫隔熱性能要求尚不高，內保溫可以滿足要求；因此，近幾年，外墻內保溫也得到廣泛的應用。

但是，在多年的實踐中，外墻內保溫也暴露出一些缺陷，如：①許多種類的內保溫做法，由于材料、構造、施工等原因，飾面層出現開裂；②不便于用戶二次裝修和吊掛飾物；③占用室內使用空間；④由于圈梁、樓板、構造柱等會引起熱橋，熱損失較大，容易造成結露現象；因此，隨著我國進入建筑節能的第二階段（節能50﹪），對外墻保溫的要求進一步提高，外墻內保溫的使用受到了限制。

另外，根據建設部第218號公告，《建設部推廣應用和限制禁止使用技術一覽表》的規定：“外墻內保溫漿體材料不得用于大城市民用建筑外墻內保溫工程，2004年7月1日起執行。”

3.2.2外墻夾芯保溫技術

外墻夾芯保溫技術是將保溫材料置于同一外墻的內、外側墻片之間，內、外葉墻片均可采用傳統的粘土磚、混凝土空心砌塊等，其優點有：①這些傳統材料的防水、耐候等性能均良好，對內葉墻片和保溫材料形成有效的保護，對保溫材料的選材要求不高，聚苯乙烯、玻璃棉、巖棉等各種材料均可使用；②對施工季節和施工條件的要求不十分高，不影響冬期施工。近年來，在黑龍江、內蒙古、甘肅北部等嚴寒地區得到一定的應用。

但是也存在一些缺點：①在非嚴寒地區，與傳統墻體相比，此類墻體偏厚；②內、外葉墻片之間需有連接件連接，構造較傳統墻體復雜。③外圍護結構的“熱橋”較多。在地震區，建筑中圈梁和構造柱的設置，“熱橋”更多，保溫材料的效率仍然得不到充分的發揮。因此，它的使用也受到一些限制。

2.3外墻外保溫技術

與其他外墻保溫隔熱技術相比，外墻外保溫的優點有：①適用范圍廣，適用于不同氣候地區的建筑保溫；②保溫隔熱效果明顯，建筑物外圍護結構的“熱橋”少，影響也小；③能保護主體結構，大大減少了自然界溫度、濕度、紫外線等對主體結構的影響；④有利于改善室內環境；⑤擴大室內的使用空間，與內保溫相比，公寓樓每戶使用面積約增加1.3-1.8m2；⑥利于舊房改造，對人們的日常生活干擾少一些。

由此可見，在以上三種外墻保溫技術中，外墻外保溫是較好的一種方案。在《中國節能技術政策大綱》中，也明確指出，“重點推廣外保溫墻體”。近年來，在北京、沈陽、哈爾濱、蘭州等地，許多建筑相繼采用外保溫墻體，取得了許多經驗。北京裕京花園的外保溫墻體，自1993年建成后，至今已12年之久，保溫效果良好，墻面無裂縫出現，還利用外保溫做成許多裝飾線腳，受到業內人士的矚目。

3      外墻外保溫和內保溫技術、經濟比較

3.1 內、外保溫性能評價指標比較

現將幾種典型的膠粉聚苯顆粒外保溫和內保溫墻體，其保溫性能評價指標計算結果比較展示如下。

表3.2 幾種典型外保溫和內保溫墻體保溫性能評價指標計算結果

注：括號中數據為內保溫墻體的外墻平均傳熱系數Km值。

由表3.2-----------可以看出，對于外墻主體部位，外保溫和內保溫墻體的傳熱系數KP或傳熱阻R0是相同的，亦即其保溫性能無異。但是，由于墻體中有抗震性、圈梁等周邊熱橋的影響，其外墻平均傳熱系數Km值有顯著差異，亦即外保溫墻體有顯著優勢。

3.2 隔熱性能評價指標比較

將240mm磚墻、內側20mm石灰砂漿抹灰外墻（西墻），及180mm混凝土墻，30mm和50mm膠粉聚苯顆粒外保溫和內保溫外墻（西墻），在上海地區夏季室外和室內計算條件下，其內表面高溫度計算結果比較見表3.3。

表3.3 三種外墻隔熱性能評價指標計算結果

由表3.3計算結果可以看出：目前隔熱性能僅考慮外墻主體部位熱工性能指標（如R₀、D、v₀、ξ₀、v_i、ξ_i等）的影響，而不考慮周邊熱橋部位的影響。240mm磚墻、內側20mm石灰砂漿抹灰的西向外墻，其內表面高溫度?_i·max＝35.83℃，已低于上海地區夏季室外高計算溫度t_e·max＝36.1℃，符合隔熱要求；180mm混凝土墻，30mm膠粉聚苯顆粒外保溫西向外墻，其?_i·max＝34.91℃，符合夏季隔熱要求；但30mm膠粉聚苯顆粒內保溫西向外墻，其?_i·max＝36.17℃，不符合夏季隔熱要求；當膠粉聚苯顆粒內保溫層厚度達到50mm時，其?_i·max＝35.94℃，才能符合夏季隔熱要求。可見，外保溫墻體隔熱性能的優勢也是顯著的。外保溫改善人居環境的舒適度。

3.3 內、外保溫的經濟性比較

按現行上海市節能政策，因做外墻外保溫多出的建筑面積，不計容積率，但可以進入營銷的建筑面積。假設公寓樓一戶建筑面積為100㎡，因做外保溫約增加建筑面積1～2﹪×100㎡＝1～2㎡，增加的營銷收入：1～2㎡×10000元／㎡＝1～2萬元；外墻面積約50㎡，外保溫成本50㎡×100元／㎡＝5000元。扣除成本后增加的營銷收入：1～2萬元－0.5萬元＝0.5～1.5萬元。假設別墅一戶建筑面積為300㎡，因做外保溫約增加建筑面積2～3﹪×300㎡＝6～9㎡，增加的營銷收入：6～9㎡×15000元／㎡＝9～13.5萬元；外墻面積約500㎡，外保溫成本500㎡×100元／㎡＝50000元。扣除成本后增加的營銷收入9～13.5萬元－5萬元＝4～8.5萬元。

總結：根據以上技術經濟分析，外墻外保溫優于外墻內保溫。

4      外墻自保溫系統應用技術實例(供節能“步”參考)

4.1    基本情況

l  基本構造

YTONG砌塊自保溫系統基本構造為鋼筋混凝土框架和YTONG砌塊。

自保溫系統外測為：①防水界面劑；②粉刷層（局部增貼耐堿玻纖網格布）；③飾面層。

自保溫系統內側為：①批嵌層（局部增貼耐堿玻纖網格布）；②飾面層。

l  規格及性能

YTONG砌塊系采用水泥、石灰、石英砂、石膏及發泡劑經攪拌、成型、切割、高溫高壓蒸養而形成的硬質發泡塊體，按密度不同分為B05、B06兩種級別。主要規格及性能指標如表3.4所示。

表3.4 YTONG砌塊規格及主要性能指標

YTONG砌塊配套使用的專用的專用粘結劑、界面劑、批嵌材料性能應符合《YTONG輕質砂加氣混凝土砌塊工程施工及驗收規程》的要求。

4.2    自保溫熱工設計與計算

砌塊自保溫系統的墻體傳熱系數和熱惰性指標計算可按《節能設計標準》規定的平均傳熱系數計算方法和《熱工規范》給出的有關計算方法確定。表3.5為砌塊墻體在不同粉刷層做法時的傳熱系數和熱惰性指標值。

表3.5 YTONG砌塊墻體的傳熱系數K[W/(m²·K)]和熱惰性指標D

4.3    保溫別墅造價及熱工性能比較

自保溫承重別墅工程在使用YTONG砌塊與多孔粘土磚兩種不同墻體材料時其造價有何變化，對勞動強度有何影響。下面以某別墅區一幢建筑面積211.76m²，層高3.0m的二層磚混結構，鋼筋混凝土帶型基礎的工程為例進行比較。

（1）YTONG砌塊由于質輕（為紅磚的1/3，混凝土的1/4），可以有效減輕建筑物的自重，減少基礎和結構的投入。使用240多孔粘土磚、240YTONG砌塊、200YTONG砌塊三種不同的墻體材料，其基礎、構造柱和圈梁造價比較如下：

a．基礎：使用204多孔粘土磚、240YTONG砌塊、200YTONG砌塊三種不同墻體材料，鋼筋混凝土帶型基礎造價分別為：12745.33元、11378.04元、10237.49元。相比較，使用240砌塊的鋼筋混凝土帶型基礎造價比使用240多孔粘土磚下降12％多，使用200YTONG砌塊的鋼筋混凝土帶型基礎造價比使用240多孔粘土磚下降近25％。

b．構造柱和圈梁：使用240多孔粘土磚，構造柱工程量5.48m³，圈梁工程量8.369m³，構造柱和圈梁造價合計12506.55元；使用200YTONG砌塊，構造柱工程量3.81m³，圈梁工程量6.97m³，構造柱和圈梁造價合計9665.70元。相比較，使用200YTONG砌塊的構造柱和圈梁造價比使用240多孔粘土磚下降29％。

（2）使用YTONG砌塊可明顯降低施工時的勞動強度。

使用240多孔粘土磚、240YTONG砌塊：1磚外墻、1磚內墻、1/2磚內墻工程量分別是19.82m³、32.66m³、5.54m³；使用200YTONG砌塊：1磚外墻、1磚內墻、1/2磚內墻工程量分別是18.19 m³、27.22m³、4.62m³。因YTONG砌塊尺寸精確，內墻面可直接做批嵌，大大減少了內粉刷的工作量。使用240多孔粘土磚、240TYONG砌塊、200TYONG砌塊施工墻體（砌筑和粉刷）消耗人工量分別是224工日、87工日、80工日。相比較：240多孔粘土磚墻體（砌筑和粉刷）消耗人工是240YTONG砌塊的2.6倍，是200砌磚的2.8倍。不難看出，使用YTONG砌塊的勞動強度明顯降低，縮短了施工工期。另外，使用YTONG砌塊，現場濕作業量大幅度降低，非常有利于現場文明施工。

（3）按照YTONG砌塊市場價430元/m³，多孔粘土磚市場價181元/ m³計算（上海市2002年第6期市場信息價），YTONG砌塊市場價是多孔粘土磚的2.38倍，是不是使用YTONG砌塊的別墅造價比使用多孔粘土磚的別墅造價會大幅度提高呢？不是。通過該別墅造價分析，使用240多孔粘土磚、240YTONG砌塊、200YTONG砌塊，別墅造價分別為1776.00元/ m³（參照上海市2002年第7期造價信息），1838.95元/ m³，1800.44元/ m³。相比較，同為240mm厚墻體，使用YTONG砌塊的造價比使用多孔粘土磚增加3.54％；如果墻體改用200YTONG砌塊，則工程造價僅比使用240多孔粘土磚的工程造價增加1.38％。

（4）使用YTONG砌塊作自承重住宅時，墻體厚度≥200mm，建筑物可自保溫，可避免建筑物保溫的投入。YTONG砌塊不僅有良好的保溫性能，還有良好的隔熱、隔聲性能，使用YTONG砌塊的建筑物其運行成本較低（表3.6）。

表3.6 傳熱系數K[W/(m²·K)]值比較表

結論：240mm厚YTONG砌體相對基準值節能44％，相對一般標準節能26.5％（基準值參考上海市住宅設計標準，一般標準參考夏熱冬冷地區保溫節能標準）。

從上述四方面可以看出，使用砌塊可降低基礎和結構的投入；降低施工時的勞動強度，縮短工期；提高現場文明施工程度；降低建筑物的運行成本。工程造價只略有上升。

4.4    結論

（1）經計算與驗證，采用≥200mm厚的B05、B06YTONG砌塊作為自保溫外墻，其傳熱系數、熱惰性指標可滿足《節能設計標準》規定的熱工性能要求。

（2）經過對別墅項目的造價比較，同為240mm厚墻體的單位造價，YTONG砌塊比多孔粘土磚增加3.54％；如采用200mm厚YTONG砌塊，則單位造價僅增加1.38％。

（3）使用200mm、240mm厚YTONG砌塊的別墅，其外墻傳熱系數、熱惰性均符合《節能設計標準》規定的熱工性能指標要求，可稱為節能住宅。而使用240mm厚多孔粘土磚的別墅，其外墻傳熱系數、熱惰性指標均不符合《節能設計標準》規定的熱工性能要求，只能稱為普通住宅。

（4）如果240mm多孔粘土磚要成為節能住宅，假設外墻采用50mm厚YTONG保溫塊，則每平方米增加38元，其單位造價為1776＋38＝1814元/m²。240mmYTONG砌塊單位造價為1838.95元/m²，200mmYTONG砌塊造價為1800.44元/m²。那么240mmYTONG砌塊單位造價僅比多孔粘土磚單位造價增加1.38％，而200mmYTONG砌塊單位造價比多孔粘土磚單位造價下降0.75％。

（5）綜上所述，在別墅等低層建筑中采用YTONG砌塊作外墻自保溫，其單位造價比多孔粘土磚加保溫材料基本持平，但其各項熱工性能指標均優于后者，尤其是在使用過程中的運行成本將大大低于多孔粘土磚。因此，YTONG砌塊作為外墻自保溫應推廣應用。(前提是節能30﹪)