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建筑節能技術外墻外保溫系統四大誤區

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2017/3/7     瀏覽次數:    

作為重要的建筑節能技術,外墻外保溫受到了世界范圍內的高度重視,各國均開始了實際的對建筑墻體的節能指標的實施工作。追根溯源,這一技術起源于上世紀40年代的瑞典和德國,至今已有70多年的歷史,經過多年的實際應用和在全球不同氣候條件下長時間的考驗,證實采用該類保溫系統的建筑,無論是從建筑物外裝飾效果還是居住的舒適程度,是一項值得在全球范圍內推廣應用的節能新技術。我國作為能耗大國,自上世紀80年代后期以來,逐步實施了節能30%、50%和65%的三步節能工作步驟,并開始在有條件的城市里展開更高節能指標實施程度的有益嘗試,為第四步節能指標的確立預備條件。目前,我國外墻外保溫技術已進入了跨越式發展階段,國家對外墻外保溫已有嚴格的立法工作,包括建筑節能部長令的頒布、能源法中對建筑節能的強制性要求、規范外墻外保溫系統的強制標準、以及對于系統中相關組成材料的標準等,該技術和產品已有充分發揮的空間。但令人遺憾的是,我國對于外墻外保溫的研究一直處于不夠深入的狀態,甚至以訛傳訛,在熟悉上一直存在很大的誤區。更有甚者,有些熟悉上的誤區甚至寫進教科書,并在全國范圍內進行宣講,給外墻外保溫制造了種種迷霧,也給其發展打上了神秘化、非正常化的鉻印。作為一名多年從事外墻外保溫研究的工作人員,筆者從工程實踐的角度談談對這些熟悉上的基本誤區的看法,期許能夠引起人們的一些思考。

一、外墻外保溫抗裂機理:柔韌變形量逐層漸變、逐層釋放應力?

從理論上講,將外墻外保溫體系各構造層剖開而分立,并將其各部分置于同一試驗環境中,建立一個統一的柔韌變形量的衡量指標,應該說,“逐層漸變、逐層釋放應力”的抗裂機理是可以說得通的。但是,從目前普通應用的外墻外保溫系統而言,這一前提是不成立的。一是外墻外保溫各構造層作為建筑物的復合系統,是有內外層次的整體,不可能剖開而分立,也不可能在同等環境下接受外力沖擊或自然界的各種應力變化;其次是作為系統的組成材料,其設置變形指標也是不一致的,如保溫層的彈性模量、抹面砂漿的壓折比、柔性膩子的柔韌變形量等。既然是不一致的,也就缺乏同一比較的基礎。因而,目前有的教科書將一抗裂機理廣泛宣講,實為一種概念模型,仔細推敲起來是站不住腳的。

二、外墻外保溫系統構造的最好選擇:無空腔?

外墻外保溫體系應優先選用無空腔系統,認為無空腔系統相比較于有空腔系統而言,其抗風壓尤其抗負風壓能力強,安全可靠性更高,似乎已達到了一個共識,事實上不盡然。

實踐證實,假如保溫層采用吸水率高的材料作為粘結材料(滿粘)或抹面找平材料,兩至三年后工程經常出現受潮、凍融損壞等質量問題。筆者受相關部門邀請,參與了對新疆、內蒙及安徽部分外保溫工程的質量分析,住戶反映保溫效果不好,經對工程解剖,我們觀察到,上述工程均為兩年以上工程,無一例外均采用吸水率較高的材料作為聚苯板的滿粘材料及抹面找平材料,外墻表面基本無裂紋,但滿粘層和抹面找平層均十分潮濕,且有水向外析出現象。經分析,我們認為,聚苯板采用吸水率高的膠粘材料進行滿粘,兩至三年后,新建筑物基墻由于水飽和水蒸汽向外擴散,輕易導致吸水率高的滿粘材料層吸水受潮;同時,當水蒸汽從室內高溫側向室外低溫側遷移時,假如抹面找平材料同時是吸水率高的材料,又往往輕易在抹面找平層產生冷凝水積聚現象,從而使聚苯板兩側潮濕、甚至發霉,導致保溫性能破壞等問題。

將上述問題進行同步推研,假如采用吸水率較高的漿體材料作為主保溫材料,其對墻體水汽的吸附以及熱空氣向外遷移的冷凝水會不會產生上述同樣的問題?這有待于進一步研究。因而,對聚苯板采用點框結合的粘結方法,既可以有效防止風壓對外保溫系統破壞,又可以形成隔汽層,長期有效地避免了聚苯板處于受潮狀態,確實是比較好的選擇。從這個意義上講,不能單純地從風壓破壞的角度主觀確定外墻外保溫應優先選用無空腔系統構造。

三、外墻外保溫主材選擇的首位因素:導熱系數低?

由于外墻外保溫系統技術的門檻不高,在標準制定和政策引導上往往將系統組成材料以及系統本身分離且存在滯后現象,國內部分設計人員對于外保溫技術還沒有很好地熟悉和把握,對于外保溫的一些做法還存在模糊的概念,往往認為選擇導熱系數低的外保溫主材,就是好的外墻外保溫系統,導致設計和施工脫節,加上部分企業的錯誤引導,也使外墻外保溫技術五花八門、良莠不齊。

從建筑力學和熱工學的角度,在建筑物外置外墻外保溫及裝飾系統,應將其視為復合整體結構來研究,而不應將其分離為結構層、保溫層、抗裂層以及飾面層單獨研究。熱工研究顯示,安裝保溫層后,由于良好的保溫隔熱性能,導致保溫層內、外側呈現出不同的熱環境,因而,復合建筑結構的研究,應該立足保溫層這個分界線來從事各項研究。基于這種熟悉,我們對外墻外保溫系統的選擇進行基本分析。

判定一個外墻外保溫系統是否合格,首先要計算其保溫層厚度是否達到國家規定的節能指標。因而,從熱工性能上講,不存在選擇哪種外墻外保溫主材好與壞的問題,問題是外墻外保溫系統如何滿足JGJ144提出的十條基本要求。一般而言,在滿足標準規定性能的情況下,合理組織施工作業,外墻外保溫不應該存在質量問題。由于目前國家只出臺了膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保暖和膠粉聚苯顆粒保溫漿料兩種系統的行業標準,而市場上通行的外保溫做法又達十余種,因而如何選擇外墻外保溫系統確實是個問題。從多年的工程實踐,筆者認為,在系統組成各項材料性能能夠滿足國家相關規范的情況下,選擇外墻外保溫系統的要害在于,復合建筑結構是否具備良好的防水透汽性。

一般地說,外保溫表面采用聚合物專用砂漿及柔性膩子等,其防水問題都能得到解決;但在透汽問題上,學術界、應用界爭議很大,一個比較典型的說法就是,XPS板、聚氨酯等材料不透汽,不適合作為外保溫主材,事實上已實施工程也鮮有成功案例。

所謂外墻的透汽性,實際上是指水蒸汽由高溫側向低溫側遷移的擴散能力。對于復合建筑結構而言,以保溫層為分界線,筆者認為,假如外墻體與保溫層的水蒸汽滲透阻之和大于(而且是越大越好)抹面層和裝飾層之和,在冬季時,室內空氣通過擴散作用進入墻體的水分就可以很順利排出室外,否則就會在保溫層與抹面層的交界處產生冷凝,從而造成凍融破壞。所以,對于XPS板來說,按照標準規定,其保溫層與外墻體的水蒸汽滲透阻之和大于抹面層和裝飾層之和,理論上可以用于墻體保溫,但應加強其系統組成材料研究,尤其是其界面、粘結和抹面材料的研究,而不應只是將EPS系統組成材料簡單復制;而對于聚氨酯(PU)等材料卻應持慎重態度。

四、外墻外保溫功能:穩定主體墻?

在工程實踐中,經常聽到這樣的話語“結構不足外墻保溫補”,也經常出現結構不驗收或者驗收不合格,就直接做外墻外保溫的現象,結構工程隱患較大;而直接做外保溫時,從經濟效果考慮,又經常不按規范要求先對結構找平糾偏,給外保溫質量也帶來了諸多安全隱患,真是“外面溜溜光,里面一包糠”,質量令人堪慮。

所謂外墻外保溫,是指在垂直外墻的外表面上建造保溫層。筆者認為,外保溫層的功能,僅限于增加外墻保溫效能以及由此帶來的相關要求,而不應指望這層保溫構造對主體墻的穩定性起到作用;主體墻,即外保溫層的基底,必須滿足建筑物力學穩定性的要求,能承受垂直荷載、風荷載,并能經受撞擊而能夠安全使用,還應能使覆于其表面的保溫層和裝修層得以牢牢固定。

當然,對于外墻外保溫系統,在組成材料、系統設計、施工應用、試驗研究等方面尚有許多熟悉上的誤區,這四大基本誤區直接影響到外墻外保溫技術的深入和發展,應該引起足夠的重視。在外保溫系統的具體研究和操作中,還有一個企業良心和社會責任的問題,同時,政府也應積極采取有效措施,正確引導外保溫發展的方向,有力地破除目前外保溫市場“設計看安全、業主看價格、總包看回扣、監理看紅包”的潛規則和游戲規則。

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