4.7　保温措施

自20世纪70年代发生石油危机以来，人们对建筑物的节能要求逐步增加。世界各国均先后颁布有关建筑节能的有关法令法规。加拿大1995年颁布的《全国房屋能量规范》（NECH）规定了房屋各部分所需的保温程度。因为保温程度与每个省不同地区的气候情况以及采暖燃料成本有关，所以NECH对外围护体系以最低的有效热阻值——R值（RSI值）来控制材料的保温节能情况。美国在1990年由全美取暖、制冷及空调工程师协会（ASHRAE）颁布了《90.1标准》，该标准规定了全美各地区屋面和墙体复合材料所要求的特定的热传导值U₀。

我国不同纬度气候差异较大，从东北严寒地区到南方亚热带气候，地区差异明显。但大部分位于较高纬度，属于夏热冬冷、寒冷甚至严寒气候地区。为贯彻国家节约能源的政策，扭转我国严寒和寒冷地区居住建筑采暖能耗大、热环境质量差的状况，建设部分别于1995年和2001年颁发中华人民共和国行业标准《民用建筑节能设计标准——（采暖居住建筑）》和《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》。北京市于1997年开始实施《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑）北京地区细则》。明确要求《标准》节能目标:在1980—1981年住宅通用设计能耗水平基础上节能50％。目前建筑热工计算要求体型系数＜0．3的住宅建筑，其外墙传热系数＜1．16W/m·℃。

保温问题普遍存在于各类建筑中，其中住宅建筑由于和人的起居生活密切相关而得到格外重视。对于钢结构住宅建筑来说，一方面钢构件较强的导热性使墙体更易形成冷、热桥，增加了保温措施的难度；另一方面，各种与钢结构相匹配的新型保温墙体的使用，又使钢结构住宅能更好地满足建筑节能的要求。

4.7.1　保温设计的基本要素

1．房屋中热量的失去和获得可以通过三个途径:辐射、传导和交换。其中热量通过房屋围护结构的传导，在热传递中所占的比重最大。由于传导而失去的热量可以通过使用保温材料而减少，但不能完全消除。由于空气渗漏所造成的热损失，可以通过将建筑密封起来防止。

2．另一保温设计的重点是防止冷凝水的产生。热传递通常伴随水蒸气的运动，因为热空气比冷空气含有更多的水分，当水蒸气的运动和空气的运动不同步，热空气冷却或遇上冷表面，它将失去一部分水蒸气，这就造成冷凝现象。冷凝现象发生时的温度称为露点温度。建筑物外围护结构内表面的冷凝现象，会导致墙体材料霉变，保温材料失效，降低居住环境的舒适度，对于钢结构而言，水气还会造成钢材表面锈蚀，材料老化，结构强度降低，严重的甚至影响结构安全。这种状况可通过在较暖面（较高水压的一面）安装隔汽层来解决。

3．避免冷热桥的产生

在围护结构中，一般都有保温性能远低于主体部分的嵌入构件，如嵌入式外墙体中的钢构件，板材中的肋条等。这些构件的热损失比相同面积主体部分的热损失要多。据有关资料表明，在采取围护体系节能措施的建筑中，墙体耗热占总能耗的比例已经由40％下降到15％，而热桥耗热占总能耗的比例却由7％提高到20％。热桥的危害还在于其增加了墙体局部传热，降低墙体平均热阻，恶化围护结构内表面的温度环境。在采暖建筑中，局部节点处内表面温度有可能低于室内露点温度，使得墙体内表面结露，传热在湿工情况下进行，形成恶性循环。对于需要防热的建筑物，这种低热阻的节点称为冷桥，冷桥对室内热环境的影响虽然没有热桥大，但节点内外表面长期受热不均，也会导致材料因热胀冷缩而产生开裂。

4.7.2　保温材料的种类

保温材料的种类和厚度对于房屋的热工性能有极大的影响。事实上，在保温材料上的投资，对业主（住户）来说是最有意义的。

所有保温材料都是通过截留静止空气，以减缓热传导通过保温介质而起作用的。不同类型的保温材料主要的差别就在于这种作用如何实现。

保温材料在国外有三种分类方法:

1．按材料的属性分，可分为无机材料、有机材料和金属夹芯材料。

2．按使用温度范围分，可分为耐火隔热材料、保温材料、保冷材料。

3．按材料的形状、状态和构造分，可分为微孔状、气泡状、纤维状和夹层状保温隔热材料。(www.daowen.com)

目前国内常用建筑围护结构保温材料有矿物棉、膨胀珍珠岩及其制品、膨胀蛭石及其制品、加气混凝土、聚胺脂、聚苯乙烯、聚氯乙烯泡沫塑料等20多类50多个品种。

4.7.3　墙体保温类型

一、单一材质保温墙体

墙体材料为一种材质，既起到围护作用，又具有保温性能。这一类墙体通常为多孔材料，如加气混凝土板（砌块）。北京地区采用250mm以上厚度的加气混凝土板，就可以达到北京地区建筑节能标准要求。但多孔材料材质疏松，抗压强度相对较低，在运输安装过程中容易损坏，使用期间也易因磕碰而缺棱掉角。另外，多孔材料吸水性强，在外墙外表面必须涂刷防水封闭剂，如防水砂浆、防水涂料等，以避免材料内部较多水分因冻融循环而产生裂缝。单一保温墙体应采取外挂于结构体系外侧的安装方法，才能避免冷（热）桥的产生（图4-21）。

图4-21

二、复合型保温墙体

复合型保温墙体是目前提倡的外墙保温做法。根据保温材料放置的位置不同分为内保温、外保温和夹芯保温三种。传统砖混和混凝土建筑采用外保温和内保温。

1．内保温

指保温材料安置在墙体内侧的保温形式。内保温由于施工方便、工艺简单、造价便宜，在早期采用广泛。内保温存在一定缺陷，除了会占用一定的室内空间，容易引起结构内部产生凝结水之外，由于保温层在墙体内侧，很难对围护结构中存在的一些由于结构构件（如楼板）造成的“冷热桥”进行很好的处理。另外，内保温还存在以下不足:影响施工进度（设备安装须在内保温施工完成后进行）、容易在二次装修中被破坏，在墙体上吊挂物体困难，结构层涨缩导致保温层开裂等等。内保温形式存在的这些技术缺陷决定其只能是墙体保温的一种过渡形式。作为内保温的材料有水泥聚苯板、聚氯乙烯泡沫塑料板、保温砂浆等。

2．外保温

指将保温材料安置在墙体外侧的保温方式。外保温同内保温相比有很多优点:外保温可以保护围护墙体处在适当的温度范围内，避免阳光直射导致墙体内部产生热应力，造成墙板变形开裂；外保温在墙体外侧连续完整地安装，有效避免了嵌于墙体中的结构梁柱所形成的冷桥；外保温可以防止住宅在装修过程中对墙体保温层的破坏。但外保温也有不足之处:首先是施工比内保温难度大；其次保温材料材质疏松，对防水要求较高，有些还须设置防水层；第三，有些外保温材料对外墙饰面层有特殊要求，无法承受较重的附着物（如面砖）。作为外保温的材料有水泥聚苯板、聚氯乙烯泡沫塑料板、加气混凝土板等。

3．夹芯式保温

是一种将保温材料设置在墙体中间的构造形式。这是一种合理的构造措施。夹芯式保温将内外墙板和中间的保温材料作为一个完整的外墙围护体系，外贴于结构体系之外侧，避免冷热桥，不易产生凝结水，保温材料不易受到损坏，墙体内外饰面材料的选择不受影响。体现了内、外保温的各自优点，同时避免其构造缺陷。用做夹芯式保温的材料主要有聚苯乙烯、聚氯乙烯泡沫塑料、岩棉、离心玻璃棉等轻质疏松材料。夹芯式保温外墙非常适用于钢结构建筑。国外钢结构住宅的墙体大都为夹芯式保温构造，钢结构体系对外墙体的要求是质量轻、墙体表面强度高、优良的保温、防水性能，夹芯式保温外墙内外两层皮夹中间保温材料的构造做法完全符合这一要求。在国内，大部分引进的钢结构小住宅也采用这种墙体构造，多层及高层钢结构住宅大都选用工厂预制成型的夹芯板材，在现场拼装，这样做可以减轻现场施工难度，同时节省造价。但断桥问题较难解决。事实上在日本和欧美等国，这种构造做法应用十分广泛，经过长期发展已成为一种十分成熟的墙体构造形式。无论低层小住宅，还是多高层公寓、办公楼，均采用夹芯式多层复合墙体做法。从节能效果、强度和耐久性等各方面综合比较，夹芯式保温构造应该是外墙保温节能的发展方向。