低层住宅建筑外墙自保温系统设计——以上海崇明滨江生态国际社区三期（B）地块项目为例

低层住宅建筑外墙自保温系统设计——
以上海崇明滨江生态国际社区三期（B）
地块项目为例
摘要：2020年9月中国在第七十五届联合国大会上明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标。

城乡建设领域是我国实现碳达峰碳中和的重要领域，经过近四十年的努力，我国建筑节能工作取得了显著成效，有效降低了建筑能耗和碳排放，各地区各类型建筑形成了各类建筑节能保温系统。

本文以上海崇明滨江生态国际社区三期（B）地块项目为例浅析低层住宅建筑外墙自保温系统设计。

关键词：节能设计；建筑节能；自保温；
一、项目概况
上海崇明滨江生态国际社区三期（B）地块项目，位于上海市崇明区陈家镇揽海路1号，用地面积约6.9万㎡，总建筑面积约7.6万㎡，为整个大型滨江生态国际社区分期开发中的一期，整体地势平坦、交通便利。

规划为中式元素、海岛风情的二层坡顶联排别墅。

该项目业已竣工，并于2019年毛坯交付。

二、影响建筑节能的因素
1、建筑概况：
（1）城市气候分区——我国幅员辽阔，气候差异较大，总体分为五个热工分区，分别为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区。

上海属于夏热冬冷地区，节能设计既需要兼顾夏季隔热也需要兼顾冬季保温。

（2）建筑朝向——我国位于北半球，东、南临太平洋，受季风影响，上海夏季盛行东南风，冬季盛行西北风，另外由于太阳高度角和方位角的变化，所以
从建筑节能的角度考虑，南北朝向有利于建筑冬季获得较多太阳辐射热，夏季有效减少太阳辐射得热，并避免主要房间受到西晒影响。

一般建议南偏东（或西）30度范围内为宜。

（3）建筑结构类型——目前我国住宅建筑主要使用的结构材料为钢筋混凝土或钢材，分布于梁、柱、楼板、剪力墙等，由于钢筋混凝土与钢材的传热系数远比墙主体料(填充块)的导热系大，因此在这些部位会造成热（冷）流集中,在建筑热工上称这些部位为建筑热（冷）桥，不同建筑结构类型热（冷）桥构件尺寸不同，因此对建筑节能影响也不同。

（4）体形系数——即建筑物与室外空气接触的外表面总面积与建筑物体积之比。

体形系数越大，说明同样建筑体积的外表面积越大，散热面积也越大，建筑能耗就越高，对建筑节能将越不利。

一般来说，层数越少，层高越低，外立面凹进凸出越多，体形系数将越大。

上海市对不同建筑高度及层数的住宅体形系数提出了规定性指标要求。

如：≤3层且建筑高度≤10m，体形系数≤0.55；4~11层或建筑高度＞10m，体形系数≤0.45；12层及以上体形系数≤0.40。

如未满足以上要求则必须进行建筑物的围护结构热工性能综合判断。

2、建筑围护结构：
（1）屋面、外墙、底面接触室外空气的架空或外挑楼板（含热桥柱、梁，热桥板、过梁）——是与室外空气直接接触的围护性构件，对建筑节能起着重要作用。

上海市分别对其进行了限值规定，必须满足要求方可进行综合判断计算，如外墙平均传热系数和底面接触室外空气的架空或外挑楼板的传热系数不应大于1.0W/(㎡•K ），屋面传热系数不应大于0.80 W/(㎡•K ）。

（2）分户墙、分户楼板——虽未与室外空气直接接触，但其影响着建筑内采暖空调房间与非采暖空调房间之间热传递，同样影响着建筑节能。

（3）外门窗（含凸窗）、天窗——即外墙、屋面上的门窗洞口，也是与室外空气直接接触的围护性构件，对建筑节能起着重要作用。

上海市除分别对其提出了规定性指标要求外，对其不同朝向所占外墙或屋面比例（窗墙比、天窗占屋顶面积比）也提出了相应规定性指标要求，对其水密性、气密性、抗风压也进行
了具体规定，另外凸窗传热系数规定性指标还需比外窗减少10%。

如天窗传热系
数不应大于2.2W/(㎡•K ），面积不应大于屋顶面积的4%；北向窗墙比≤0.35，
东西向窗墙比≤0.25，南向窗墙比≤0.50；单一立面窗墙比≤0.40时外窗传热系
数≤2.2W/(㎡•K)，0.40＜窗墙比≤0.50时外窗传热系数≤2.0W/(㎡•K)，窗墙比
＞0.50时外窗传热系数≤1.8W/(㎡•K)；另外实际工程中如以上规定性指标确无
法满足，则外窗传热系数必须不大于2.2W/(㎡• K）方可进行综合判断计算。

我
国目前应用较多的为铝合金中空玻璃门窗和塑钢中空玻璃门窗，目前上海市场上
应用较多的断热铝合金两玻一腔Low_e中空玻璃窗实际使用中检测能达到的最好
传热系数一般为2.0W/(㎡•K)，塑钢型材节能性比铝合金更优，但耐久性和强度
更弱。

（4）外遮阳——在外窗、天窗外设置水平或垂直遮阳设施，也将在夏季有
效减少太阳辐射得热，上海市对不同朝向不同窗墙比的建筑也提出了相应外遮阳
系数规定性指标要求。

三、几种常用节能做法及存在的问题
1、外墙外保温系统及存在的问题
外墙外保温系统，即在外墙外增加保温材料层与外墙共同作用进行保温节能
的一种系统，为广泛使用的一种系统。

（1）常用保温材料：挤塑聚苯板（XPS）、聚苯乙烯泡沫板（EPS）、硬泡
聚氨酯板、无机保温砂浆等。

（2）优点：整体保护外围护结构的同时减少冷桥的影响，且不影响室内环境，上海市2015年沪规土资建[2015]398号文件出台前，外保温系统建筑面积不
计入容积率。

（3）存在的问题：工艺层次多，工期较长，施工质量难控制，易开裂脱落，耐久性差，另有机保温材料存在安全隐患，且寿命远低于建筑寿命。

2、外墙内保温系统及存在的问题
外墙内保温体系，即在外墙内增加保温材料层与外墙共同作用进行保温节能
的一种系统。

（1）常用保温材料：膨胀珍珠岩板、水泥聚苯板、无机保温砂浆等。

（2）优点：施工方便，对保温材料技术性能（防水、耐候性等）要求较低，不影响外立面，可减少夏季闷热感，耐久性好，使用寿命长。

（3）存在的问题：易出现冷桥，易造成结露发霉，在原外保温系统建筑面
积不计容政策下，内保温系统占用了套内使用面积，降低了建筑利用率。

3、外墙混合保温系统及存在的问题
外墙混合保温系统，即在外墙内、外均增加保温材料层与外墙共同作用进行
保温节能的一种系统，即内外保温系统相结合。

（1）常用保温材料：挤塑聚苯板（XPS）、聚苯乙烯泡沫板（EPS）、硬泡
聚氨酯板、膨胀珍珠岩板、水泥聚苯板、无机保温砂浆等。

（2）优点：兼具内外保温系统优点，既可利用外保温整体保护外围护结构，减少冷桥影响，又可利用内保温减少外保温材料厚度，提高外保温材料选择的灵
活性和外墙整体安全性。

（3）存在的问题：比单一保温体系，工艺层次更多，工期更长，施工质量
难控制，成本高经济性差。

4、外墙保温装饰一体化系统及存在的问题
外墙保温装饰一体化系统，即将外保温和外饰面制作为一体化材料直接安装
到建筑外墙上与外墙共同作用进行保温节能的一种系统。

（1）常用保温材料：岩棉-铝板、岩棉-钢板、岩棉-石材等一体化材料。

（2）优点：外饰面、保温层一次性施工完成，工艺层次少，工期短，施工
质量好控制，耐久性好，新老建筑均适用。

（3）存在的问题：一般适用幕墙外饰面（石材或金属板等），需要锚固件（或龙骨）和密封材料，外立面成本较高。

四、外墙自保温系统与设计运用
（一）外墙自保温系统
即不在外墙内、外增加其他保温材料，利用外墙自身的保温作用进行保温节
能的一种系统。

1.常用外墙材料：蒸压加气混凝土砌块、粉煤灰加气砌块、烧结保温空心砖
等；
2.优点：工艺简单，工期短，成本低，耐久性好，与外墙同寿命，可搭配各
种外饰面。

3.存在的问题：仅适用于新建建筑，不适用于既有建筑节能改造，仅适用于
外墙结构构件占面不大，填充墙占面较大的建筑（如框架、框筒结构建
筑），另外需处理好梁、柱、过梁、楼板等冷桥位置保温。

（二）设计运用
上海崇明滨江生态国际社区三期（B）地块项目控规限高15米，规划为两层
坡顶联排别墅（四联排、六联排和八联排），外立面主要为质感涂料，局部铝板
和石材饰面。

1.布局上尊重周边现状机理，采用对节能相对有利的朝南向，南偏西23.5
度。

2.结构形式为二层框架结构，填充墙占面较大，适于采用外墙自保温体系。

3.为获得更好的体形系数与经济性，在保证建筑风格的基础上，取消了户型
不必要的凹凸，最大限度将外墙拉通对齐，最终体形系数为：八联排0.35，六联排0.37，四联排0.41；满足上海市规定性指标要求。

4.外窗采用金属隔热型材（隔热条高度 24.0mm）两玻一腔5Low-e+15A+5
（中透光，在线），传热系数2.20 W/(㎡• K），未全满足上海市各立面
规定性指标要求，需进行权衡判断计算。

5.东、南、西朝向设置活动卷帘外遮阳帮助夏季有效减少太阳辐射得热。

满
足上海市规定性指标要求。

6.每户坡屋顶仅在北侧设置一处天窗，满足阁楼采光的同时减少对节能不利
影响，天窗占屋面面积比仅为1%，满足上海市规定性指标要求。

7.外墙选用自保温体系，填充墙部位采用250厚加气混凝土砌块B05(普通砌
筑），导热系数0.160 W/(m.K)；结构部位梁、柱、板、过梁等冷桥部位
采用45厚硅岩保温板，导热系数0.052 W/(m.K)；无底面接触室外空气的
架空或外挑楼板构造，最终外墙平均传热系数0.91(W/㎡.K)，未满足上海
市规定性指标要求，但满足上海市限值要求，可进入权衡判断计算。

8.冷桥节点设计：建筑结构梁（过梁）宽200，梁（过梁）柱、楼板外表面
平齐，外墙填充墙体厚度设计为250，与梁内表面平齐外部悬挑50，如此
一来，外墙在梁（过梁）、柱、楼板等冷桥位置正好形成50的内凹槽，
该处正好填塞45厚硅岩保温板保护冷桥，减少冷桥对节能的不利影响，
最终四联排外墙全楼加权平均传热系数为0.82(W/㎡.K)，六、八联排为
0.83(W/㎡.K)，进入权衡判断计算。

9.屋面采用导热系数0.008W/(m.K)建筑用真空绝热板II 型做保温材料，设
计厚度为20，屋顶最终传热系数为0.49(W/㎡.K)。

满足上海市规定性指
标要求。

10.建筑物节能综合指标计算与分析，经综合权衡计算，四、六、八联排建筑
的采暖和空调年耗电量小于参照建筑的采暖和空调年耗电量，满足上海市
关于建筑围护结构需达到节能率65%的要求。

结语：综上所述，自房地产普遍进入高周转低利润的“黑铁时代”以来，如
何平衡好各类建筑要求的降成本、提节能、简工序、短工期、高效率、低维护，
是对房地产技术管理者的综合考验。

本文以上海崇明滨江生态国际社区三期（B）地块项目为例浅析了低层住宅建筑外墙自保温系统的设计原理、过程及优势，抛
砖引玉倡导房地产技术管理者不断探索精进，为我国早日实现“碳达峰”、“碳
中和”目标贡献自己的智慧。

参考文献：
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