摘要：我國(guó)建筑耗能高，能源利用效率低，制約經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。加快推廣和普及低能耗建筑是建筑節(jié)能發(fā)展的一個(gè)必要趨勢(shì)。而實(shí)現(xiàn)低能耗建筑首先需要對(duì)建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位應(yīng)用節(jié)能技術(shù)和節(jié)能材料，降低其熱損失。本文將探討對(duì)外墻外保溫技術(shù)在節(jié)能墻體改造中的優(yōu)勢(shì)原因。
關(guān)鍵詞：墻體改造；外墻外保溫；優(yōu)勢(shì)
中圖分類號(hào)：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2011）28-0093-02
0 引言
中國(guó)共產(chǎn)黨第十七次全國(guó)代表大會(huì)以來，黨和國(guó)家著力進(jìn)行建設(shè)“資源節(jié)約型”和“環(huán)境友好型”社會(huì)。能源作為人類社會(huì)生活不可缺少的要素，在達(dá)到上述建設(shè)目標(biāo)的過程中既是必要參與要素，也是關(guān)鍵制約因素。目前，建筑耗能已與工業(yè)耗能、交通耗能并列，成為我國(guó)能源消耗的三大“耗能大戶”。
我國(guó)人民群眾歷來重視居住場(chǎng)所的建設(shè)，傳統(tǒng)文化中就有“安重遷”的心理訴求和行為追求。因此，建國(guó)以來特別是改革開放三十年以來隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，人民生活水平逐漸提高，對(duì)于溫飽的追求逐漸讓步于對(duì)于舒適安全經(jīng)濟(jì)的居住條件的追求，由此帶來的不斷攀升的建筑總量和不斷提高的采暖要求，持續(xù)的在挑戰(zhàn)能源供應(yīng)的底線。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)住宅采暖能耗約為發(fā)達(dá)國(guó)家的3倍，外墻為4-5倍。如何提高建筑節(jié)能水平，減少能源消費(fèi)，降低其給環(huán)境帶來的污染，保護(hù)現(xiàn)有的生態(tài)穩(wěn)定，并進(jìn)一步改良受損的環(huán)境，已成為國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要問題。
解決一切問題的根本說到底是技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)的保有群體的普及度，對(duì)于解決外墻采暖中的能源供求矛盾，其最終的落腳點(diǎn)就是外墻外保溫設(shè)計(jì)和實(shí)務(wù)操作中的“節(jié)能墻體設(shè)計(jì)”技術(shù)。
建設(shè)節(jié)能墻體設(shè)計(jì)的方法有很多種，目前應(yīng)用比較廣泛的方法主要是以下幾種：①外墻自保溫；②外墻內(nèi)保溫；③外墻夾芯保溫；④外墻外保溫。本文主要通過對(duì)外墻外保溫和內(nèi)保溫進(jìn)行對(duì)比，來選擇對(duì)既有建筑進(jìn)行節(jié)能改造中最有利的保溫方式。
1 外墻外保溫的發(fā)展
外墻外保溫是將保溫隔熱體系置于外墻外側(cè)，是建筑達(dá)到保溫的施工方法。該體系起源于20世紀(jì)60年代的歐洲，20世紀(jì)70年代初第一次能源危機(jī)以后得到重視和發(fā)展，以歐洲的體系比較領(lǐng)先。
目前，在歐洲國(guó)家廣泛應(yīng)用的外墻外保溫系統(tǒng)主要為外貼保溫板薄抹灰方式。保溫材料有兩種：阻燃性的膨脹聚苯板及不燃型的巖棉板，均以涂料以外飾層。美國(guó)則以輕鋼結(jié)構(gòu)填充保溫材料巨多。在我國(guó)，外保溫也是目前大力推廣的一種建筑保溫節(jié)能技術(shù)。
從近三十年來看，我國(guó)保溫材料的發(fā)展十分緩慢，1980年以前，為數(shù)不多的保溫材料廠只能生產(chǎn)少量的膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、礦渣棉、超細(xì)玻璃棉、微孔硅酸鈣等產(chǎn)品，礦棉廠很少，生產(chǎn)能力不足萬噸，散棉、硅酸鈣絕熱材料也只有3家，年產(chǎn)8000立方米。產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量都滿足不了要求。
隨著市場(chǎng)的不斷發(fā)展，技術(shù)普及程度和成熟度不斷提高，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的產(chǎn)能已基本能滿足市場(chǎng)的需求。為外墻外保溫的進(jìn)行提供市場(chǎng)保證。
2 模型分析采用外保溫的原因
設(shè)：Qs為夏季某天外墻每平方米的耗熱量；
Qw為冬季某天外墻每平方米的耗熱量；
tsi表示夏季的室內(nèi)平均溫度；
tse表示夏季的室外平均溫度；
Ka表示外墻體的總傳熱系數(shù)；
twi表示冬季室內(nèi)平均溫度；
twe表示冬季的室外平均溫度；
ds表示夏季空調(diào)一天中的開啟時(shí)間；
dw表示冬季空調(diào)一天中的開啟時(shí)間；
λi表示第種保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)；
δe表示至于墻體外側(cè)保溫材料的厚度；
δi表示至于墻體內(nèi)測(cè)保溫材料的厚度。
以典型氣溫（冬季一天與夏季一天）每平方米的熱量（Q）作為檢驗(yàn)保溫形式好壞的標(biāo)準(zhǔn)。即Q=Qs+Qw
Qs=（tse-tsi）*ds*ka
Qw=（twi-twe)*dw*ka
K■=■
由此可得Q=■[（tse-tsi）*ds+（twi－twe）*dw]
若λ■=λ■，即墻體的內(nèi)外側(cè)采用同一種保溫材料，可得
Q=■[（tse-tsi)*ds+（twi－twe)*dw]
這也是說采用同一種保溫材料，建筑的外保溫形式對(duì)于墻體耗能量的影響是非常有限的，耗能量更多的是受保溫層厚度的影響，但是在間歇供熱條件下蓄熱能力D不同的墻體材料因排列順序不同室內(nèi)溫度相應(yīng)由很大差別。
采用外墻內(nèi)保溫技術(shù)時(shí)，基本等同于將保溫結(jié)構(gòu)體系及其內(nèi)部的空間所構(gòu)成的體系作為一個(gè)熱度立體，外墻及外部大氣環(huán)境作為外熱環(huán)境，由此來看，如果采用蓄熱能力小的材料，則其在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫升較快，但是由于其蓄熱能力較小，需要持續(xù)不斷的進(jìn)行供熱，熱源工作壓力比較大，總的能耗水平依然很高；如果采用蓄熱能力大的材料，則其在內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫升較慢，達(dá)到目標(biāo)溫度的實(shí)踐比較長(zhǎng)，單位時(shí)間供熱在時(shí)間函數(shù)上的積分作為總供熱量，從數(shù)值上看熱源工作壓力與蓄熱能力小的材料在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)內(nèi)表面基本相同。
然而對(duì)于墻體結(jié)構(gòu)外保溫，從結(jié)構(gòu)上看，外墻外保溫材料是從實(shí)際上將整個(gè)建筑物保護(hù)起來。一個(gè)獨(dú)立的建筑物從實(shí)體上看，是一個(gè)獨(dú)立的涵熱體，與外部環(huán)境相比，其熱量需要?jiǎng)恿⿷?yīng)才能保證，從外部保護(hù)起來，有助于使其內(nèi)部形成一個(gè)涵熱度較高的獨(dú)立體，減少與外界的熱交換速度，亦即是，從時(shí)間軸的角度來看，外墻外保溫技術(shù)是將墻體作為了整個(gè)保溫體系的最內(nèi)層，這樣即是從實(shí)際上增加了保溫層結(jié)構(gòu)的厚度，從未提高了保溫效果。
墻體采用外保溫式，室內(nèi)一側(cè)是密度較大、蓄熱能力強(qiáng)的結(jié)構(gòu)層，當(dāng)冬季供熱不均勻時(shí)，結(jié)構(gòu)層蓄熱的熱量可以維持維護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度，使之不致急劇下降，從而使室溫保持穩(wěn)定，同時(shí)還可以減少外墻受室外氣溫的影響，消除冬季的冷墻效應(yīng)。
從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、效果的角度看，在使用同一種保溫材料進(jìn)行節(jié)能改造的時(shí)候，建議采用外保溫的形式。
3 外墻外保溫的優(yōu)勢(shì)
3.1 外墻外保溫延長(zhǎng)了建筑物的壽命 外墻內(nèi)保溫的保溫層構(gòu)造位置使得建筑物的外墻與內(nèi)墻分別處于兩個(gè)不同的溫度環(huán)境。內(nèi)墻及樓板處于室內(nèi)的溫度環(huán)境，其年溫度差的變化會(huì)在60-80℃的范圍，使建筑結(jié)構(gòu)長(zhǎng)年不得安定。這種永遠(yuǎn)不安定的建筑結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致在多處墻面產(chǎn)生裂縫，并破壞沿外墻的屋面防水，引起地下室防水的滲漏等。同樣這種不同溫度環(huán)境會(huì)產(chǎn)生不同變形的原理也會(huì)發(fā)生在那些夾心保溫和保溫層表面的剛性厚抹灰層上，保溫層上濕貼石材等做法其保溫層外側(cè)部分都面臨同樣的形變破壞。外墻外保溫的保溫材料保護(hù)了主體結(jié)構(gòu)防止風(fēng)吹雨淋和風(fēng)化以及堿骨料的反應(yīng)等對(duì)主體外墻的侵蝕，相對(duì)延長(zhǎng)了整個(gè)工程的使用壽命。另外，由于保溫層置于建筑物維護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)，緩沖了因溫度變化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生的應(yīng)力，減少了空氣中有害氣體和紫外線對(duì)圍護(hù)機(jī)構(gòu)的侵蝕，減少了長(zhǎng)期維修費(fèi)用。
3.2 外保溫是消除熱橋的合理途徑 外墻既要承重又要起保溫作用，外墻厚度必然較厚。采用高效保溫材料后，墻厚得以減薄。但如果采用內(nèi)保溫，主墻體越薄，保溫層越厚，熱橋的問題就越趨于嚴(yán)重。在寒冷的冬天，熱橋不僅會(huì)造成額外的熱損失，還可能使外墻內(nèi)表面潮濕、結(jié)露，甚至發(fā)霉和淌水，而外保溫則可以不存在這種問題。由于外保溫避免了熱橋，在采用同樣厚度的保溫材料條件下，外保溫要比內(nèi)保溫的熱損失減少約20％，從而節(jié)約了熱能。
3.3 外保溫優(yōu)于內(nèi)保溫的其他功能 ①采用內(nèi)保溫的墻面上難以吊掛物件，特別在舊房改造中外保溫則可以避免搬動(dòng)家具、施工擾民、甚至臨時(shí)搬遷等諸多麻煩發(fā)生。當(dāng)外墻必須進(jìn)行裝修或抗震加固時(shí)，加做外保溫是最經(jīng)濟(jì)、最有利的方法。②我國(guó)目前許多住戶在住進(jìn)新房時(shí)，大多先進(jìn)行裝修。外保溫。采用外保溫則可以與室內(nèi)工程平行作業(yè)，有利于加快施工進(jìn)度。③外保溫可以使建筑更為美觀，只要做好建筑立面設(shè)計(jì)，建筑外貌會(huì)十分出色。特別在舊房改造時(shí)，外保溫能使房屋外貌大為改觀。④外墻外保溫適用范圍十分廣泛，適用于各種建筑。⑤外保溫的綜合經(jīng)濟(jì)效益很高。外保溫比內(nèi)保溫增加了使用面積近2％，使單位使用面積造價(jià)得到降低。加上有節(jié)約能源、改善熱環(huán)境等一系列好處，綜合效應(yīng)十分明顯。
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