绿色建筑节能视野下外墙保温材料应用策略

绿色建筑节能视野下外墙保温材料应用策略

赖清华

重庆康田置业（集团）有限公司 重庆市 401120

摘要：由于建筑节能技术的进步和人们对环保观念认识的提高，建筑节能标准也随之提高，越来越多的新型节能建筑材料和节能技术也在不断的研发和应用。使用绿色建筑材料是实现建筑节能的基本条件和必要基础，既能提高建筑的保温性能，又能节约电能，对改善人们的生活条件和工作环境、促进我国建筑业绿色环保、节能的可持续发展具有重要意义。

关键词：绿色建筑；节能视野；外墙保温；材料；应用策略

一、绿色建筑外墙保温材料

建筑外墙保温材料大多铺设在建筑外墙体表面上，主要起到保温作用，进一步保证建筑外墙的保温效果。根据使用方式不同，可以分为屋面保温材料、内墙保温材料、外墙保温材料。根据组成成分差异，可以分为有机保温材料与无机保温材料。一般情况，建筑中外围保护结构将会损耗大量的建筑热能，建筑墙体属于外围保护结构中的重要组成部分，为达到节约能源的建设目标，需要选用节能型材料与外墙保温技术，以保证建筑的环保性和实用性。随着我国建筑领域科技水平不断提高，各种新型施工技术和新型保温材料被开发并应用到建筑工程中，如泡沫塑料保温材料广泛应用于建筑外墙保温工程。

二、建筑外墙使用绿色建筑材料的意义

随着我国城市化进程的加快，建筑能耗的比重逐年上升。建筑企业如何实现节能、环保成为当前建筑行业发展的重点，很多建筑企业都在致力于研究开发最新的绿色建筑材料。我国近年来制定了大量的绿色建筑施工计划，并强调在我国建筑行业推广使用部分可再生材料。一些建筑企业使用的环保材料具有不同的环保等级，所以，建筑材料与环保产品也有相关的认证体系。绿色建筑材料已成为建筑业发展的趋势，外墙外保温层使用绿色建筑材料，能最大限度地降低能源消耗，延长建筑使用寿命。

1.降低能源消耗。

建筑施工中使用外墙外保温材料，可以起到很好的保温效果，同时还可以有效降低能源消耗。使用这种保温材料的建筑物，冬季可使室内热量不流失，降低煤电消耗；夏季有很好的隔热效果，节约空调用电。

从实际工程案例来看，在重庆地区三层的办公楼在进行了节能设计后，建筑外保温采用了岩棉板带，屋面采用挤塑聚苯板同时外门窗设计为中空玻璃门窗等节能措施。在这些保温材料的作用下，建筑全年空调及采暖能耗明显降低：

2.防火作用。

建筑物（特别是高层建筑）一旦发生火灾，往往会造成巨大的社会和经济损失，而使用新型外墙外保温材料可以提高高层建筑的防火性能。当前的绝热材料必须具有一定的防火、阻燃性能，并能满足建筑物对绝热、防火、阻燃的要求，从而使人们的生活和工作更加安心。

目前可供选择的新型外墙外保温材料主要有：

1. 硅酸铝保温材料，它使用的原材料主要是天然的纤维，同时添加一些其他辅料制成。这种材料在干燥之后，能够形成保温层，外表是网状并有一定的孔隙来起到保温隔热的作用。

2. 酚醛泡沫材料，主要材料就是酚醛树脂发泡而成，具有重量轻，防火，安全无害等特点，同时粘结饰面层可以制成酚醛保温一体板，能够很好的避免传统外保温材料带来的外墙饰面层脱落问题。

3.有效保护建筑主体。

一般来说，在建筑主体未受到任何外部保护的情况下，由于长时间受外部多种因素的影响（包括紫外线照射、温度等），容易造成建筑结构不稳定、建筑质量逐渐下降，直接影响人们对建筑的使用。但若合理使用外墙保温材料，可帮助建筑外墙有效抵御外界温度、湿度和紫外线的影响，从而有效保护建筑物的主体结构。

4.保温效果更为显著。

在建筑的外墙外侧使用保温材料后，有助于进一步控制墙体的导热，从而有效降低建筑的导热效果。与在墙体中间增加隔热板、墙体内侧增加隔热层等保温形式有所区别，这种方法的保温效果会更显著。

5.有效改善室内环境。

实际上，室内温度变化的范围和温度的稳定情况往往直接影响室内环境的稳定性，因此，在合理使用外墙保温材料后，可以有效控制室内温度的变化和温度的稳定性，为居住者提供更加舒适的室内居住环境。

图中1-节能建筑供暖时室内空气温度梯度；2-无节能建筑供暖时室内空气温度。

由此可见进行了合理的节能设计后的建筑能维持一个相对稳定的室内温度，湿度的环境。

三、绿色节能建筑工程中的外墙保温材料

1.热塑性墙体保温材料。

现阶段我国众多生产厂商中，会制作燃烧应用等级为B2级别的EPS聚苯板，少数一些厂商制造了燃烧应用等级B1级别的EPS聚苯板。通过对现阶段我国实行的标准、对应地方规定等进行分析后可知，针对EPS聚苯板这一材料，如果燃烧应用等级为B2级，是可以正常应用到建筑施工中的，属于合格产品。在对抹面砂浆作业完成以后，会进一步强化提高EPS聚苯板的防火性，甚至可以让其燃烧应用等级上升到A级。EPS聚苯板这一材料，通常可以承受70℃~80℃之间的变形温度，如果外界温度超过这一数值，就会导致材料产生软化、燃烧等情况。而相比于以往使用的EPS聚苯板这一材料，在应用XPS板以后，表现出了更高的可承受变形温度标准，可见在防火性方面，XPS板具有更为理想的性能。

2.无机保温材料。

在无机保温材料中，无机保温砂浆就是常见的一种，通常在内外墙保温系统的施工中较为常用。在实际施工建设过程中，借助对优质隔热保温材料、外墙保温技术的应用，可以在保温、隔热等方面对建筑外墙予以有效提升。针对保温隔热系统的具体施工质量，会直接受到抹面砂浆施工质量的影响，在防火等级方面，保温隔热结构则会受到保温构造的影响。在新型保温系统中，针对保温系统的绿色环保型，以及施工建设成本方面，需要施工作业人员进行准确的评估，从而在实际可行性、科学性等方面对保温建筑系统构造予以保证。

3.热固性保温材料。

现阶段建筑工程外墙保温所应用的酚醛泡沫保温材料，大部分都属于有机高分子材料，质地较硬，属于铝箔泡沫制品，并且具有较轻的质量，构成成分是热固性酚醛树脂，具有良好的隔热性和较低的导热系数，在防水、防火等方面性能也十分理想，并且具有无烟、无毒的优点，在当前绿色建筑节能保温材料应用中，这种材料也是较为优质的。主要在以下几个方面有所体现。首先，在外界环境温度方面，及时超过200℃以上，在高温条件作用下，这一材料也不会发生收缩、脆化等问题；其次，在酚醛泡沫保温材料内部，分布着苯环结构，这种结构自身具有极为稳定的化学性质，可以充分实现抗腐蚀、抗老化等作用；再者，在高温分解这一材料过程中不会产生危害性的气体，对现阶段环保要求予以了充分满足。

4.相变材料。

相变材料（PCM）是一种具有高熔合热的物质，在一定温度下熔化和固化，能够储存和释放大量能量。当材料从固体变为液体时吸收或释放热量，反之亦然；因此，相变材料被归类为潜热储存单元。

潜热储存可以通过液体来实现→固体，固体→液体、固体→气体和液体→气相变化。然而，只有固体→液体和液体→固相变化对于相变材料是实用的。尽管液-气相变比固-液相变具有更高的相变热，但液体→气相变化对于热储存来说是不切实际的，因为需要大体积或高压将材料储存在气相中。固相-固相变化通常非常缓慢，转化热相对较低。

相变材料通常具有相对较大的比热容。我们最常见的相变材料是水。水蒸发时会吸收大量的潜热。根据属性，相变材料可分为以下几类。它们是有机相变材料、无机相变材料、无机共晶材料、吸湿材料和固体相变材料

每种相变材料都有自己的相变温度点，有些材料的相变温度为零下十摄氏度，而有些相变材料的相变温度接近一百摄氏度。这些相变温度点在我们的日常环境中不符合要求，不适合用于房屋墙壁。因此，我们正在寻找能够在相变温度点的正常条件下工作的材料。以下是来自维基百科的图片。该图显示了适合我们日常生活环境的相变材料（图1）

图1：两种温度范围适合正常使用寿命的材料

四、绿色建筑材料在建筑外墙节能保温施工中的应用

1.新型节能墙体材料。

由于环保节能意识的不断提高，越来越多的学者和研究者开始关注新型建筑保温材料的研究，并推动了各类新型建筑保温材料的发展。例如，用聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫等原材料制成的保温板是一种新型建筑外墙保温材料，与传统保温材料相比，生产过程更简单，更节约能源，满足了人们对外墙保温的要求。

2.节能玻璃与特殊屋顶材料。

绝缘装饰材料即普通玻璃幕墙，与传统的建筑物外墙保温方法相比，透光性强，可有效减轻传统照明方法的弊端，提高房屋照明效果，节约能源。另外，可使用新材料将太阳能安装在建筑物外墙上。利用太阳能的作用，不仅可将光能转化为热能和电能，满足室内采暖需要，还能满足室内照明和采光的需要，提高建筑外墙的隔热、节能效果。

3.节能墙面。

建筑物外保温主要有内墙保温和外墙外保温两种类型。早期建设项目中，建筑节能的主要隔热措施是内墙隔热。所用的绝缘材料是黏土珍珠岩绝缘砖和预制聚苯乙烯绝缘板，尽管它们具有良好的绝缘性能，但其耐高温能力相对较低，易开裂，且占用大量空间。因建筑外墙的结构要求，同时又注重性能和美观，这种材料逐渐显现越来越多的缺陷，已无法满足人们对外墙保温的需要。与内墙保温形式相比，外墙保温材料是岩棉和玻璃棉毡。实际外墙保温处理方法是先粘贴聚苯乙烯保温板，再在外墙抹上砂浆保护面层，这种建筑墙体保温施工方法不但有很强的保温效果，而且占用空间小，可有效保护建筑物结构，提高节能环保水平。

以上三种绿色环保材料施工方法多数较为简洁、总体工期短、成本低，广泛应用于现阶段的建筑施工中。

4.相变材料。

在美国，有一家公司已经将相变材料用于商业销售。它的名字叫“INSOLCORP”。下图是一家公司员工在相变材料方面的演示实验（图2）。

图2：相变材料演示模型

实验中加入了热源。有相变材料的腔室的温升比没有相变材料的腔室温升慢得多。当达到相变材料相变温度点时，腔室温度长时间停滞（图3和图4）。

图3 图4

下图显示了公司相变材料应用的设计蓝图与实际项目中相变材料涂层后的结构图之间的对比（图5和图6）。

图5 图6

事实上，在中国，相变材料早已应用于我们的日常生活中。相变材料使航天器能够在极冷的太空条件下保持一定的温度。可以安装在地板上，这样冬天家里的地板就不会变冷（图7和图8）。

图7 图8

有了相变材料，冬天的温度和保安亭不再是梦想。低温储存和运输得到了极大的保证（图9和图10）。

图9 图10

使用相变材料，可以大大降低空调系统中压缩机的负担。使空调更节能、更环保。由于相变材料能吸收大量热量，因此可用于装甲等热防护，提高军事装备的抗打击能力。如果采用相变材料进行智能温度控制，使军事装备在周围环境中保持恒温，则可以防热跟踪、防红外，增强军事装备的隐蔽性（图11和图12）。

图11 图12

相变储能材料在建筑材料中的应用是许多人的梦想。目前，所有的研究人员都在试图分析和探讨相变材料在建筑节能工程中应用的深层次问题。如果这些问题得不到很好的解决，将制约相变材料在建筑节能工程中的应用和发展。其目的是使这些问题得到各界的高度重视，并共同努力为这一新型节能方法打下坚实的基础，在建筑节能工程中发挥更大的作用。

五、结束语

随着建筑行业发展速度加快，绿色节能环保建筑不断兴起，建筑节能材料种类日益增多，建筑外墙保温材料也在不断更新，建筑施工期间要注意合理选择，以发挥其自身作用。

参考文献

[1]戴俊挺.绿色建筑节能视野下的外墙保温材料实践应用探究[J].产城(上半月),2020,021(003):1-2.

[2]张博.绿色建筑节能视野下的外墙保温材料应用分析[J].建材发展导向,2020,018(004):169.

[3]杨文帅.基于绿色建筑节能视野下的外墙保温材料应用[J].建筑· 建材·装饰,2020,038(006):188,204.

[4] 雷家伟，杨景磊，杨恩华。新加坡热带地区采用相变材料降低冷负荷的围护结构节能性能[J]。应用能源162（2016）207-217

[5]叶锋，曲江兰，仲俊瑜，王彩霞，孟立静，杨军，丁玉龙.相变储热材料研究进展[J].The Chinese Journal of Process Engineering Vol.10 No.6 Dec. 2010