高层被动房外墙外保温系统的选择

高层被动房外墙外保温系统的选择
作者：李先立李小荷徐欣
来源：《中国住宅设施》2014年第07期
1 引言
被动房外墙外保温层厚度大、重量大，对抵抗风荷载、地震荷载带来不利影响；本文依据德国及我国外墙保温防火最新研究成果，介绍了被动房概念和被动房外墙外保温构造特点，详细分析了不同保温体系的优缺点；指出胶粉聚苯颗粒复合型外墙外保温材料及系统，是目前我国非幕墙式高层被动房外墙外保温系统的合理选择。

2 被动房概念及其外墙外保温构造特点
德国是世界上建筑技术最发达的国家之一，德国的建筑节能发展对我国华北地区的建筑节能研究具有重要的参考价值，德国被动式住房研究所（Passive House Institute，PHI）创立的被动房认证评估标准，对我国建筑节能基础研究工作具有重要借鉴意义。

被动房是指不需要传统主动式采暖系统的房屋，冬天通过建筑外围护结构的热损失非常小，正常生活中室内各种热源释放的能量和可利用的太阳能（不包括主动式太阳能利用技术）即可保持舒适的室内温度。

德国被动房认证标准实质上是一个超低能耗建筑的设计标准，目前的标准并非官方制定，根据德国达姆施塔特被动式房屋研究所的定义，被动式房屋每年最多需要采暖热能（一次能源）15 kWh/m2a。

如此低的能耗标准，就要求建筑的围护结构保温隔热性能足够好，所以外墙外保温的厚度很大；德国被动房外墙和屋顶的外保温结构通常在240～300mm（见图1、2、3），其传热系数（K值）一般低于0.10W/（m2·K）。

被动房外墙外保温构造特点是保温隔热性能好、传热系数（K值）低，同时保温层厚度大、重量大，对抵抗风荷载、地震荷载带来不利影响。

德国住宅以低层和多层为主，而我国一二三线城市以高层住宅为主，高层住宅外墙外保温系统要求有更高的防火安全性、抗负风压及抗震性、抗裂性、耐候性。

3 胶粉聚苯颗粒浆料贴砌聚苯板复合外墙外保温系统的优越性
胶粉聚苯颗粒浆料贴砌聚苯板复合外墙外保温系统，采用胶粉聚苯颗粒浆料满粘贴砌聚苯板的做法、加上聚苯板的横槽设计使聚苯板受粘面积增大、聚苯板各点受力均匀，单位面积聚苯板的粘结强度大大增加，使得该系统具有优异的粘结性能和抗负风压性能；胶粉聚苯颗粒浆料贴砌聚苯板复合外墙外保温系统（涂料饰面）构造详图见图4。

由于该系统在聚苯板外增加了≥10mm厚的胶粉聚苯颗粒浆料防火找平层，并在保温层中采用胶粉聚苯颗粒浆料设置宽度不小于10mm的防火分仓，使得该系统相对于聚苯板增强网薄抹灰外墙外保温系统具体有更好的防火安全性，可以不再设置防火隔离带，同时具有更好的抗裂性、耐候性，是适用于被动房大厚度保温层的外墙外保温体系。

对比各种保温形式，胶粉聚苯颗粒浆料复合型外墙外保温系统具有明显的优越性：
（1）胶粉聚苯颗粒浆料复合型外墙外保温系统用整体构造防火的方法，很好的解决了外墙有机保温材料保温体系的防火问题。

（2）清华大学张君教授主持的国家自然科学基金资助项目50878119号《内外保温墙体温度应力对比分析》，研究结果表明北京地区冬季墙体主要承受拉应力，夏季受压应力；因此保温墙体外层冬季有开裂、夏季有鼓面的风险，内保温墙体的结构层内温度变化较大，温度应力较大；外保温墙体，结构层内温度变化及梯度均较小，温度应力也小；外保温形式对于建筑物墙体基层有良好的保护作用；而夹心保温将外侧结构暴露于大气中，是不利的，外保温对结构是更有利的；外墙外保温技术起源于上世纪40年代的瑞典和德国，其在欧洲的最初应用是为了弥补墙体裂缝，实际应用后发现该体系具有良好的保温隔热性能，降低了建筑能耗，遂将其用于外墙外保温。

（3）德国建筑物理研究持续实际跟踪观察时间最长的外保温建筑为38年，德国外保温协会、专家认为按照现在的外墙外保温应用状况，推算该外墙外保温的使用寿命可以达到60年。

也就是说外墙外保温技术完全能解决耐候性、耐久性的问题；经过多年的理论研究和工程实践，欧美国家的外墙外保温系统已经形成较为完善的规范标准体系，如：欧盟标准EOTAETAG004（带有饰面层的外墙外保温系统》、PrENl3499（膨胀聚苯乙烯外墙外保温复合系统规范》、ICBOAC24（外墙外保温及饰面系统的验收规范》等。

各国多年的实际应用和在全球不同气候条件下长时间的考验，证明外墙外保温技术是一项值得在全球范围内推广应用的节能新技术，是实现建筑节能最直接最科学的方法之一。

（4）外墙外保温还能充分发挥主体墙体的蓄热作用，提高室内热稳定性，从而提高居住舒适度；在对既有建筑进行节能改造时，可大大减轻对居民的干扰。

（5）胶粉聚苯颗粒浆料复合型外墙外保温系统增加了胶粉聚苯颗粒浆料防火找平层，实现了从保温板到抗裂砂浆面层之间的柔性过度和逐层释放应力，进一步提高了外墙外保温系统的抗裂性、耐候性和耐久性。

4 外墙外保温系统风荷载、水平地震荷载及荷载作用效应组合
高层被动房外墙外保温系统作为围护结构，按照《建筑结构荷载规范》GB50009-2012规定，围护结构风荷载标准值应按公式8.1.1-2计算：；
垂直于外保温系统平面的分布水平地震作用标准值可参照《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003公式5.3.4计算：；
不考虑地震荷载时，风荷载设计值W即是组合结果；
考虑地震荷载时，荷载作用效应组合可参照《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003公式5.4.1计算：
采用以下设计值组合：
李先立等发表于《建设科技》2013年21期的《保温装饰一体化板外墙粘锚体系抗风压性能研究》，对山东省主要地区100米高的外墙外保温系统风荷载、水平地震荷载及荷载作用效应组合进行了计算研究，山东省S值最大值为威海地区5.94kpa，而规范标准均要求该系统的拉伸粘接强度要求≥100kpa；所以胶粉聚苯颗粒浆料贴砌聚苯板复合外墙外保温系统在山东省用于100米高的高层被动房，有较大的安全裕度，是安全、可靠的。

5 结语
胶粉聚苯颗粒复合型外墙外保温材料及系统具有较高的拉伸粘接强度，完全能满足我国非幕墙式高层被动房外墙外保温系统抵抗风荷载、地震荷载的要求。

有效地解决了外墙外保温防火性能、耐候性、耐久性的问题，是目前我国非幕墙式住宅建筑外保温系统的合理选择。