绿色建筑节能保温材料在建筑外墙中的应用

绿色建筑节能保温材料在建筑外墙中的应用

孙静

中交浚浦建筑科技（上海）有限 公司 

摘要：我国是能源消耗和碳排放大国，为满足城市化建设带来的建筑用能需求的合理增长，大力推进绿色节能建筑已成为必然选择。本文论述了绿色建筑节能保温材料的概念、系统应用、选用原则，重点论述了现在市场认为比较有发展前景的几种绿色节能保温材料和外墙保温系统的做法。

  关键词：绿色；保温材料；外墙

一、引言

近年来随着全球范围内极端天气的频繁出现，各国政府都更加关注能源和环境问题。党的二十大报告指出，我们要加快发展方式绿色转型，发展绿色低碳产业，推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式，积极稳妥推进碳达峰和碳中和。

建筑是能源消耗和碳排放的重要参与者，因此绿色环保节能建筑已成为全球流行的新的应对碳中和的建筑体制。建筑在后期运行阶段能耗和碳排放占比高达22%，而经由外墙的能量损失占比约23%~34%，因此建筑外墙是能耗敏感部位，也是建筑节能保温的重点关注部位。外墙保温作为建筑工程的重要组成部分，在很大程度上直接决定着整个建筑的品质和运行能耗。

我国外墙保温技术起步于20世纪80年代，距今已经有40多年的历史，随着科学技术的不断发展，保温材料也在不断迭代更新，近年来新材料、新技术不断涌现，形成了更环保、更安全、更节能的外墙保温技术应用体系，成为我国绿色建筑产业的重要组成部分。

二、绿色建筑节能保温材料概述

建筑保温材料通过对建筑外维护结构采取措施，将导热系数低的绝热材料固定在建筑外墙体，增加建筑的隔热效果和平均热阻值，减少建筑物室内热量向室外散发，从而达到建筑保温隔热的效果。

绿色建筑节能保温材料既要满足现阶段的隔热保温需求，还要满足环境保护的要求，它区别与传统保温材料的特点是：（1）保温材料使用的原料尽可能少用天然资源，多采用废弃物回收利用，最大限度减少对环境的破坏。（2）生产采用的工艺节能环保，不应使用有害化学物质作为原料或者添加剂。（3）产品本身可循环使用或者回收利用，不产生有污染的废弃物。

三、绿色建筑外墙保温材料及保温系统应用

近年来，随着碳中和目标实施框架文件的发布，建筑行业也迎来了绿色建筑、绿色建材发展的高潮，各种新型绿色节能保温材料及保温应用系统研发后通过审批，逐渐进入市场，广泛应用于项目建设中，下面介绍几种目前市场上普遍认为有发展前景的几种绿色建筑外墙保温材料及保温应用系统。

（一）泡沫玻璃保温板

   泡沫玻璃保温板是用回收的碎玻璃为原料，经过高温熔融离心加工形成的无机纤维材料，是一种新型的不燃保温吸声材料。它具有以下几个特点：（1）泡沫玻璃保温板是A级不燃无机材料，耐火极限3小时以上，在高温或者火灾时都不会产生有毒气体。（2）保温性能良好，导热系数不大于0.06W/mK。同时产品容重轻，干密度为110-170KG/m³，且具有很好的材料相容性，与墙体粘接程度高，干燥收缩值低，无空鼓开裂现象，抗风压能力强。（3）隔音性能好，材料本身属于多密闭孔材料，能起到很好的隔音效果，减少噪音影响。（4）泡沫玻璃保温板系统稳定性好，抗碳化、抗老化、抗冻性能能好，有较好的耐候性，基本上可以与建筑同寿命，比一般的节能材料更环保，可以减少保温更替等二次施工的材料浪费及环境污染，被称为“无需更换的永久性保温材料”。（5）以可回收废弃材料为主要原料，高温下不燃无有毒气体产生，也无放射性，在生产 、施工及使用中均无有害气体排放，属于安全环保型产品。在建筑物报废拆除后，泡沫玻璃保温板还可以回收，经过粉碎后重新利用，实现可持续生产，是绿色环保节能材料。（6）泡沫玻璃保温板运输方便，施工简单易操作，可以大大缩短施工周期，有利于节约工程成本。

    泡沫玻璃广泛应用于建筑屋面保温 、外墙保温、防火门夹芯板等领域。在建筑外墙领域中，泡沫玻璃保温板主要应用于外墙薄抹灰保温系统和外墙干挂幕墙系统。

（二）酚醛泡沫保温板

酚醛泡沫保温板素有“保温材料之王”的美称，是国际上公认的建筑材料重最有发展前景的绿色保温材料。酚醛泡沫材料属高分子有机硬质铝箔泡沫产品，是由热固性酚醛树脂综合改性发泡而成。它具有以下几个特点：（1）防火性能优异：它 遇火不燃，最高使用温度为180℃（允许瞬时250℃），100mm厚的酚醛泡沫抗火焰能力可达1小时以上而不被穿透，耐火等级最高达A级。再火焰直接作用下具有结碳、无滴落物、无卷曲 、无熔化现象，火焰燃烧后表面形成一层“石墨泡沫”层，有效保护层内的泡沫结构。（2）优良的绝热性能，导热系数低：它的导热系数为0.022-0.030W/mK，为聚苯板的2倍，与聚氨酯保温板相近。（3）密度小，重量轻：酚醛保温板的容重为40-100KG/m³，可减轻建筑物自重，降低建筑物荷载，施工方便。（4）抗腐蚀抗老化，环保无污染：几乎耐所有有机、无机酸的侵蚀，长期暴露于阳光下无明显老化现象，有较好的抗腐蚀耐老化性能；而且采用无氟发泡技术，高温分解时溢出的气体无毒无味，符合绿色环保要求。（5）有良好的吸声性能 ：酚醛保温板是开孔型泡沫结构有利于吸声，是优良的吸声材料。

酚醛泡沫保温板广泛应用于建筑屋面保温 、外墙保温、楼板保温等领域，在建筑外墙中的应用尤为普遍，主要有以下几种应用方式：（1）外墙粘贴保温板：即在外墙找平砂浆上采用粘贴的方式固定，保温板外再刮外墙腻子，最后做涂料、面砖等饰面。（2）幕墙外墙干挂系统填充保温板：酚醛泡沫保温板因耐老化耐腐蚀、防火性能可以达到A级，常用来做外墙幕墙干挂系统的保温填充材料，可有效提高幕墙系统的防火等级，有效避免幕墙系统施工过程的火灾发生。（3）彩钢夹芯板：由两层成型金属板和保温板加热加压复合成型，集承重、保温、防火、防水于一体，施工周期短，是极具潜力的高效环保材料。（4）保温装饰一体板：在工厂预制成型的板状材料，由保温材料与装饰面材料复合成型，粘贴或者挂贴在建筑外墙面，同时兼具保温和装饰功能，机械化作业，施工质量好效率高。

目前国内的酚醛板产品质量参差不齐与国外的制造工艺还有差距，但是在不断的改进中，未来酚醛板会有很大的应用空间。

（三）外墙保温装饰一体板

保温装饰一体板，是由强力复合胶、保温装饰成品板、锚固件、密封材料等组成的新型绿色环保节能饰面材料。保温层包括XPS(挤塑聚苯板)、EPS（聚苯乙烯泡沫保温板）、PUR（聚氨酯）、岩棉、酚醛、STP真空超薄绝热板等。饰面层分为氟碳金属漆、氟碳实色漆、真石漆、质感涂料、薄石材等。保温一体板由保温材料和饰面材料自由组合，根据客户需求定制形成各种材质的饰面板。

保温装饰一体板由以下几个特点：（1）耐火性能良好，系统稳定性好。保温一体板耐火等级可分为三级，A级、B1级、B2级，可按照建筑高度采用相应级别的材料。一体板通过粘结、机械等化学、物理的方式使其与外墙连接成一体，即使在温度变化、强烈的日照、连续雨水、持续低温的极端恶劣环境下，仍然能够保持系统稳定。（2）质量轻，耐久性好。一体板重量很轻，载体重量8-10KG/㎡，配件重量也很轻，很大程度上减少了建筑的重量负荷，可节约土建建设成本。一体板实用性强，耐腐蚀、耐老化、抗风压、抗冲击，不容易破损，使用寿命长。（3）保温性能好。一体板是置于外墙的保温装饰系统，热桥少，保温效果好。保温一体板是系统设计，从原料到节点冷桥处理都按照建筑节能设计要求进行，比传统保温的施工做法有更优的保温隔热功能。（4）饰面可定制，应用广泛。产品表面饰面可根据用户需要定制，可做仿金属板、仿石材、仿陶板、外墙漆、涂料等等，具有较强的可塑性。不仅可应用于新建建筑，对于旧建筑改造翻新工程也很适用，施工简单，应用领域非常广泛。（5）绿色环保。保温一体板符合国家对建筑材料的环保要求，无毒，无放射性元素，在外墙装饰中，可替代天然石材，采用更环保的仿石涂料，有利于环境保护。

随着各地对外墙薄抹灰外保温系统的限制，保温装饰一体板未来将有更广阔的应用空间。

（四）大模内置外墙保温系统

大模内置外墙保温系统是一种全新的现浇式保温板外墙外保温系统，即将保温板临时固定于外墙外模板内侧，同外墙外模板一起安装就位后，现浇墙体混凝土，待混凝土达到一定强度后，保温板与混凝土之间依靠粘接力紧密结合在一起，待拆除模板后，在保温板外抹聚合物砂浆找平，最后施工装饰面层。

大模内置外墙保温系统有以下几个特点：（1）粘结度高：大模内置外墙保温系统中聚苯板与混凝土的自然粘结是采用双面预喷界面砂浆的聚苯板在混凝土浇筑中通过振捣棒的作用，让混凝土与聚苯板表面贴合，在混凝土凝结过程中逐渐与保温板粘结在一起，实现了两面满粘。聚苯板靠近混凝土侧有齿槽，增加了粘接面积，提高了混凝土与保温板的粘接力。（2）保温层及饰面抗裂性能好：在混凝土施工过程中，使保温板与混凝土结构有机地形成整体，能减小板面变形，有效地控制保温层开裂。钢丝网以其优良的力学性能和混凝土之间良好的握裹性能更易满足分散和消解变形应力的需要。水泥砂浆抹面分固网和抹面两次完成，可有效减少面层裂缝，使面层达到很好的抗裂效果。（3）施工受环境影响小，可缩短工期：大模内置外保温体系在浇筑混凝土过程中受环境温度，风力湿度等影响很小。在冬季施工主体结构时，保温板可照常安装，整体可缩短施工工期。（4）工艺简单，可节约成本：安装过程简单方便，普通工人经过简单的技术培训即可独立完成操作过程。与外墙外贴式保温施工工艺相比，大模内置外墙保温系统节省了粘贴保温板以及混凝土基层处理找平的人工、材料、机械等费用，经过经济对比，大模内置外墙保温系统综合成本低于保温板外贴保温系统。（5）使用寿命长。混凝土在凝结过程中逐渐与保温板粘结在一起，使保温板处于封闭的空间内，不暴露于空气中，大大提高了保温板的耐久性，保温板与墙体混凝土成为一个整体，延长了外墙整体保温系统的寿命。

无论从工程质量、安全性能、抗裂性、整体性、节约成本、施工工艺、施工进度、材料损耗率和使用寿命等方面，大模内置保温施工工艺都体现出了很大的优势，尤其是针对高层剪力墙结构的外贴墙砖或轻型石材形式具有更高的安全性和可靠性。相信在不久的将来，大模内置外墙保温技术必将成为外墙保温技术中的重要组成部分。

四、绿色外墙保温材料的选择原则

（一）选择有品牌保证的产品

近年来，在国家政策推动和技术进步等一系列利好因素的驱动下，我国外墙保温材料行业迎来新的发展机遇。预计到2022年，我国保温材料市场规模将超过1750亿元，年复合增长率达到12%，前景向好。保温材料行业准入门槛低，行业集中率低，产品质量良莠不齐，保温材料品质制约着建筑行业的发展。目前，墙体外保温依然是应用最普遍的保温系统，使用符合环保、节能愿景的合格保温材料尤为重要。因此，在选择外墙保温产品时，应优先选用有品牌保证的产品，确保产品质量的稳定性。同时为了确保整体工程施工效率，在考虑价格的同时也应有效控制产品品质，这是选择外墙保温材料时需要特别注意的问题。

（二）选择耐火性能好的材料

近几年，由于外墙保温材料施工引起的火灾频发，建筑外保温材料防火性能不达标、违规使用可燃、易燃外保温材料，已成为高层建筑的主要火灾隐患。因此国家有关防火规范对外墙保温材料的耐火性能做了明确的要求，《建筑设计防火规范》GB50016-2014(2018年版)中有强制性条文明确规定：

1、设置人员密集场所的建筑，其外墙外保温材料的燃烧性能应为A级。

2、与基层墙体、装饰层之间无空腔的建筑外墙外保温系统，其保温材料应符合下列规定：

住宅建筑：

（1）建筑高度大于100m时，保温材料的燃烧性能应为A级；

（2）建筑高度大于27m但不大于100m时，保温材料的燃烧性能不应低于B1级；

（3）建筑高度不大于27m时，保温材料的燃烧性能不应低于B2级；

除住宅建筑和设置人员密集场所的建筑外，其他建筑：

（1）建筑高度大于50m时，保温材料的燃烧性能应为A级；

（2）建筑高度大于24m，但不大于50m时，保温材料的燃烧性能不应低于B1级；

（3）建筑高度不大于24m时，保温材料的燃烧性能不应低于B2级。

3、除设置人员密集场所的建筑外，与基层墙体、装饰层之间有空腔的建筑外墙外保温系统，其保温材料应符合下列规定：

（1）建筑高度大于24m时，保温材料的燃烧性能应为A级；

（2）建筑高度不大于24m时，保温材料的燃烧性能不应低于B1级。

以上要求为规范中节选部分强制性要求，除了国家标准外也有部分地方政府出台了关于外墙保温材料耐火性能有关规定，有些地方政府要求高于国标要求，因此在选择保温材料的时候尽可能选择防火性能好的材料以满足国标及地方标准要求。

（三）环保性与经济性相统一。许多建筑行业的开发商在项目开发过程中不重视环境效益，建筑管理、材料选择没有环境保护意识，项目建设对环境造成影响。因此项目应在建筑设计策划阶段就制定适当的环境发展计划，在兼顾项目开发经济效益的同时，注重建筑绿色建筑材料的使用和对环境的保护，在设计建筑时，坚持经济合理和生态兼容的原则，不浪费资源，不污染环境，不忽视建筑质量，确保绿色建筑设计的有效实施。

五、总结

建筑节能保温材料的应用和发展对降低建筑能耗具有重要作用。随着国家将环境保护提升到国家政策高度，建筑行业的绿色革命也势在必行。我国仍然处在绿色节能材料的发展期，虽然近年来出现了许多新的材料制造技术，但在发展建筑绿色节能产业上还有很长的道路要走。全社会应提高环境保护意识，与绿色节能材料产业发展齐头并进，未来建筑行业一定会成为我国碳中和领域的重要力量。

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