夏热冬暖地区内保温的特点和做法

冬暖地区的节能改造。
关键词： 夏热冬暖； 内保温； 玻化微珠； 节能改造
中图分类号： ＴＵ１１１．４
文献标识码： Ａ
文章编号： １００１－ ７０２Ｘ（ ２００６） ０５－ ０００７－ ０３
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｈｏｔ ｓｕｍｍｅｒ ａｎｄ ｗａｒｍ ｗｉｎｔｅｒ ａｒｅａ， ｃｏｍ－ ｐａｒｅｄ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ｉｎｔｅｒｉｏｒ ａｎｄ ｅｘｔｅｒｉｏｒ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ， ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｃｏｍｍｏｎ ｕｓｅ ｄｏｍｅｓ－
３．９０
由表 １ 可计算出， 以上几种外墙中， 除了 １９０ ｍｍ 厚的轻 骨料实心砌块外， 都不能满足传热系数 Ｋ 不大于 １．５ Ｗ／（ ｍ２· Ｋ） 的要求， 必须附加保温层。
如果仅外抹 ２０ ｍｍ 水泥砂浆， 则对 １８０ ｍｍ 厚的黏土砖 墙的附加保温层应是：
Ｋｐ＝１ ／Ｒｐ＝１ ／（ ０．３７－ ０．０２＋Ｒ 保温） ≤１．５ Ｗ／（ ｍ２·Ｋ） 。这里的 ０．０２ 是需要扣除的内抹灰的传热阻。
长期以来， 珠江三角洲地区的外墙常用 １８０ ｍｍ 或 ２４０ ｍｍ 厚的砖墙。约 ２０ 年前， 广州、深圳等吸收先进技术较快 的地区在国内率先使用新型墙体材料， 当时推广最早的是 １９０ ｍｍ 厚的普通混凝土单排孔空心砌块。今天看来， 它们都 不符合对墙体节能的要求， 必须做保温处理。最近 ５ 年来， 深 圳市加气混凝土砌块应用面逐渐上升， 外墙的节能情况有所 改善。但该地区数亿平方米的既有建筑， ９０％以上都不符要 求， 加上新建建筑中， 部分工程还需节能改造， 任务非常艰 巨。
聚苯颗粒保温砂浆是以聚苯颗粒为骨料， 用水泥或胶粉 为胶结剂制成。聚苯颗粒堆积密度太小（ 低于 ２０ ｋｇ／ｍ３） ， 几 乎没有强度， 施工中反弹性大， 难以成活。且颗粒过大（ 一般 通过 ５ ｍｍ 筛孔） ， 形状不规则， 砂浆和易性差。
我们一直在寻找一种砂浆的骨料， 希望它具有空心的结 构， 表面封闭或半封闭， 吸水率较小， 有一定强度， 拌成保温砂 浆后易于操作等特点。北京华伟佳科技有限公司提供的玻化 微珠较理想。它呈不规则球状， 微孔结构可阻止搅拌水进入颗 粒中， 却不会阻止气体通过， 这样就保证了砂浆的透气性， 有 利于砂浆材料的快速硬化和干燥。该玻化微珠的性能见表 ２。
其次， 我们也放弃了所有高效的软毡类的保温材料， 如 岩棉、矿棉等。因为它们的内面必须另加石膏板， 增加了造 价。可供选择的保温材料层集中到保温砂浆上， 包括最常见 的膨胀珍珠岩砂浆、聚苯颗粒砂浆和新出现的玻化微珠砂 浆。
膨胀珍珠岩是传统的保温材料密度小， 绝热和吸声性 好。但用膨胀珍珠岩作砌筑和抹灰砂浆的骨料时， 开放性的 表面使搅拌用水连同水泥浸入珍珠岩的空孔中， 干燥后多余 的水泥降低了保温效果。尤其在机械搅拌过程中， 膨胀珍珠 岩颗粒破损严重， 又带来保温效果的损失。此外， 开放性的表 面结构增加了颗粒的比表面积， 增加了搅拌用水， 在干燥后 会引起很大的收缩和砂浆强度损失。国内用其拌制保温砂浆 只是因为它的价廉， 而在欧洲， 珍珠岩砂浆和抹灰材料是不 容许机械施工的。用水泥做胶结剂的珍珠岩保温砂浆， 吸水 率高达 ２００％～２５０％， 吸水后的导热系数会提高。
从施工角度来讲， 外保温要搭外脚手架， 新建建筑物不
ＮＥＷ ＢＵＩＬＤＩＮＧ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ · ７ ·
陈振基， 等： 夏热冬暖地区内保温的特点和做法
难施工， 旧建筑物改造则需重新搭外脚手架， 再把原来的外 墙饰面层完全铲去再做保温层， 施工费用很高。而内保温是 在室内作业， 施工不受风雨影响， 效率高， 安全方便。
ｔｉｃａｌｌｙ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｅｘｔｅｒｉｏｒ ｗａｌｌ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｉ．ｅ．ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙ ｐｌａｓｔｅｒｉｎｇ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｒｔａｒ
ｍａｄｅ ｏｆ ｖｉｔｒｅｏｕｓ ｍｉｃｒｏ－ ｂｅａｄ．Ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｅｒｔｉａｌ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｅｘｔｅｒｉｏｒ ｗａｌｌ ｍａｉｎ ｂｏｄｙ
ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈａｔ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｈｏｔ ｓｕｍｍｅｒ ｗａｒｍ ｗｉｎｔｅｒ ａｒｅａ．
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｈｏｔ ｓｕｍｍｅｒ ｗａｒｍ ｗｉｎｔｅｒJ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎK ｖｉｔｒｅｏｕｓ ｍｉｃｒｏ－ ｂｅａｄK ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ
全国中文核心期刊
夏热冬暖地区内保温的特点和做法
陈振基， 罗秋苑， 黄远洋
（ 深圳市建筑科学研究院， 广东 深圳 ５１８０１９）
摘要： 根据夏热冬暖地区保温的特点， 比较了内保温与外保温的做法； 国内常用的保温材料及做法。选择采
用外墙内保温， 即内抹玻化微珠保温砂浆的做法， 外墙主体部位的传热系数、热惰性指标均符合要求， 适用于夏热
北方地区过去也使用内保温， 但经过一段时间发现， 外 墙有些部位如丁字墙、圈梁处， 容易形成“冷桥”， 使外墙的整 体保温性能降低。但是南方地区主要是要隔绝外部热量进入 室内。把保温材料做在墙体内表面， 在内外墙交界处和过梁 的位置， 由于没有保温材料的“保护”可能形成“热桥”， 但不 会产生水蒸气冷凝， 对外墙的平均传热系数影响也不大， 所 以内保温在北方地区使用时暴露的缺陷在南方地区不明显。
· ８ · 新型建筑材料 ２００６．５
陈振基， 等： 夏热冬暖地区内保温的特点和做法
从表 ２ 可看出， 该产品有 ２ 个比其它松散保温颗粒优越 的特点：
（ １） 吸水率较小， 可以预见制成的保温砂浆吸水率较低； （ ２） 筒压强度较高， 可以预见保温砂浆的抗压强度可以 保证使用要求。
５ 玻化微珠干混砂浆的特点
３ 附加保温层的计算
外墙需附加保温层的传热系数可用下式计算： Ｋｐ＝１ ／Ｒｐ＝１ ／（ Ｒｅ＋Ｒ 墙体＋Ｒ 保温＋Ｒｉ） ≤１．５ Ｗ／（ ｍ２·Ｋ） 式中： Ｋｐ—外墙主体部位的传热系数， Ｗ／（ ｍ２·Ｋ） ； Ｒｐ—外墙主体部位的总传热阻， ｍ２·Ｋ／Ｗ； Ｒｅ—外表面的热交换阻， 为 ０．０４ ｍ２·Ｋ／Ｗ； Ｒ 墙体—墙体的传热阻， ｍ２·Ｋ／Ｗ； Ｒ 保温—附加保温层传热阻， ｍ２·Ｋ／Ｗ； Ｒｉ—内表面的热交换阻， 为 ０．１１ ｍ２·Ｋ／Ｗ。 外墙需附加保温层的热惰性指标可用以下公式计算： Ｄｐ＝Ｄ 墙体＋Ｄ 保温≥３．０ 式中： Ｄｐ—外墙主体部位的热惰性指标； Ｄ 墙体—墙体的热惰性指标； Ｄ 保温—附加保温层的热惰性指标。 对于各种已知墙体种类和厚度， Ｒ 墙体、Ｒｅ 和 Ｒｉ， 以及 Ｄ 墙体 都是定值。因此， 可以根据实测或计算得出的结果， 算出附加 保温层需要的 Ｒ 保温和 Ｄ 保温值。 我们分别计算和实测了本地区几种常见墙体的传热阻 和热惰性指标（ 见表 １） 。所有数值均包括了两面抹 ２０ ｍｍ 水 泥砂浆或混合砂浆， 以及内、外表面的热交换阻。
对于既有建筑的改造， 我们计算了不同厚度玻化微珠保 温砂浆的传热阻和热惰性指标。当导热系数为 ０．１１ Ｗ／（ ｍ· Ｋ） ， 蓄 热 系 数 为 ２．０ Ｗ／（ ｍ２·Ｋ） 时 ， ２５、３０ ｍｍ 厚 的 玻 化 微 珠 保温砂浆的传热阻分别为 ０．２３、０．２７ ｍ２·Ｋ／Ｗ， 热惰性指标分 别为 ０．４６、０．５４。
即要求： Ｒ 保温≥０．６６７－ ０．３５＝０．３１７ ｍ２·Ｋ／Ｗ。 此要求并不高， 几乎所有保温做法都可以满足。现在我 们考虑的是， 如何选择造价适宜、施工方便和对居民的影响
降至最低的方法。
４ 内保温材料的选择
首先， 我们没有考虑北方地区常用的复合内保温板或聚 苯乙烯保温板， 因为即使用最小的厚度， Ｒ 保温值也超过要求 太多， 又占去了太多的室内空间。再说聚苯乙烯板在高温下 会熔化（ 深圳曾有 ３０ ０００ ｍ２ 的厂房， 用聚苯板铺在压型钢板 上做屋顶， 一次火灾后全部熔化）， 并可能挥发毒气， 用它做 的钢丝网加强板， 多年前已被当地防火部门禁止使用。深圳 当地用废料制作的聚苯板， 一般密度太小， 各项性能难以达 标， 若推广这种技术会给劣质施工大开方便之门。
为此， 深圳市建筑科学研究院 ２００５ 年立项 ， 拟 以 《深 圳 市居住建筑节能设计规范》的实施为契机， 研究经济可行的
收稿日期： ２００６－ ０１－ ２２ 作者简介： 陈振基， 男， １９３３ 年生， 江苏苏州人， 博士。
改善建筑物热工性能的方案。
２ 内保温和外保温的比较
改善既有建筑物热工性能， 国内常用外保温和内保温 ２ 种方案。从技术角度看， 北方地区目前流行的外保温， 把保温 材料贴在墙体之外， 使整个建筑物被保温材料包裹， 冷空气 进入室内的冷桥被全面堵住， 水蒸气冷凝的现象大为减少， 有它的优越性。
表 ２ 玻化微珠的性能
堆积密度 导热系数 吸水率 筒压强度① 漂浮率
标号
／（ ｋｇ ／ｍ３） ／［Ｗ ／（ ｍ·Ｋ） ］
／％
／％
／％
５０ ５０～８０ ０．０２８～０．０３０ ≤３０～５０ ≤４６ ８０ ８０～１００ ０．０３２～０．０４７ ≤２５～４０ ≤３５
≥９０ ≥９０
①０．５ ＭＰａ 压力下的体积压缩率。
表 １ 各种外墙的传热阻和热惰性指标
项目
传热阻 ／（ ｍ２·Ｋ ／Ｗ） 热惰性指标
１８０ ｍｍ 厚
０．３７
２．３５
黏土砖砌体
２４０ ｍｍ 厚
０．４１
３．１６
１９０ ｍｍ厚普通 单排孔
０．４０
２．０５
混凝土砌块
三排孔
０．４８
２．５０
１９０ ｍｍ 厚轻骨 单排孔
０．４８
Biblioteka Baidu
２．３２
料混凝土砌块 实心块
０．６９
这种玻化微珠保温砂浆对于已有建筑物改造来讲， 是在 墙体完成后再施工的， 只要将原有的抹灰层铲去少许， 再抹 保温砂浆和加强层， 总厚度增加 ３０ ｍｍ 左右， 室内使用面积 减少不多， 且室内作业不受气候影响， 可提高施工效率。对于 新建房屋， 可以用保温砂浆代替墙壁的内抹灰层， 增加的费 用只是两者的差价。
从材料角度来讲， 外保温的保温材料固定在墙体的外 面， 不但对胶结剂和锚固件的要求高， 而且在防护层内要加 钢丝网或玻纤网。由于保温材料一般强度很低， 南方地区惯 用的贴面砖不能再用。而内保温则做在房间里面， 只要保温 层表面覆以一定强度的罩面， 即可涂刷涂料等。就整体来讲， 内保温的材料造价较低。
该公司将自制的玻化微珠配制成保温型干混砂浆， 可用 袋装或散装形式运送到建筑工地， 更有利于应用。将该保温 型干混砂浆加水制成试件， 测得的技术性能为： 干表观密度 ３６０～４００ ｋｇ／ｍ３； 导热系数 ０．１１ Ｗ／（ ｍ·Ｋ） ； ７ ｄ、１４ ｄ、２８ ｄ 压缩 强度分别为 ３００、４７０、５００ ｋＰａ； ２８ ｄ 粘 结 强 度 为 ７０ ｋＰａ； ２８ ｄ 抗拉强度为 １７０ ｋＰａ； ７ ｄ 至 ２８ ｄ 的体积收缩率为 １．３％。
１ 夏热冬暖地区节能改造的需要
《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》已经颁布。除了 限制窗墙面积比之外， 重要的规定就是围护结构的传热系数 和 热 惰 性 指 标 。 根 据 该 标 准 制 定 的 地 方 规 范 《深 圳 市 居 住 建 筑节能设计规范》规定， 屋顶的传热系数 Ｋ≤１．０ Ｗ／（ ｍ２·Ｋ） ， 热惰性指标 Ｄ≥３．０； 外墙 Ｋ≤１．５ Ｗ／（ ｍ２·Ｋ） ， Ｄ≥３．０。
该保温型干混砂浆除了优良的保温性能， 还具有耐候、 防火、耐水、抗裂性。由于在工厂预拌时， 除水泥和骨料外还 添加了改性剂， 包括保水剂、减水剂和抗裂纤维等， 所以施工 时可免去基层预湿和后期淋水养护。为保护保温砂浆层， 做 完后还要涂 １ 层 ２～３ ｍｍ 厚表面加强层， 但无须铺耐碱玻纤 网格布。北京华伟佳科技有限公司为此供应一种抗裂性干混 砂浆 ， 该砂浆是一种具有防渗、抗裂性能和耐水耐候性能的 特种砂浆， 它以石英粉为骨料与高膜弹性耐酸碱维伦纤维和 改性干粉粘结剂混合而成。它与玻化微珠保温层共同形成了 保温、抗裂、防火、耐水的体系， 具有明显的节能、环保的综合 效益。