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超低能耗建筑外墙外保温系统的可靠性与耐久性研究

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李展原瑞增吴玉杰贾云飞

摘要：外墙外保温系统是超低能耗建筑中应用最为广泛的保温系统，同时也是影响建筑能耗的关键因素。本文将普通节能建筑与超低能耗建筑外墙外保温系统的性能要求进行了对比，提出了超低能耗建筑外墙外保温系统可靠性与耐久性评价体系的研究方向。同时，通过耐候性试验分析了模塑聚苯板、石墨聚苯板、岩棉板及真空绝热板外墙外保温系统的可靠性及耐久性，为超低能耗建筑的进一步发展提供了依据。

关键词：超低能耗建筑;外墙外保温系统;耐候性试验

中图分类号：TU761.12文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）16-0085-04

Abstract： External thermal insulation system is the most widely used in ultra-low energy buildings， which is also a key factor affecting building energy consumption. This paper compared the performance requirements of external thermal insulation system for ordinary energy-saving buildings and ultra-low-energy buildings， and put forward the research direction of the reliability and durability evaluation system. At the same time， the reliability and durability of External thermal insulation system which EPS， SEPS， RWP and STP were analyzed through weather resistance test， which provided a basis for the further development of ultra-low energy building.

Keywords： ultra-low energy building;external thermal insulation system;weather resistance test

外墙外保温系统是一种把保温层放置在主体墙材外面的保温做法。与夹芯保温与外墙内保温等保温方式相比，外墙外保温系统具有热桥影响小、节能效果明显，同时保护主体墙材不受过多温度变形应力影响的特点，是目前应用最为广泛的保温做法，也是国家大力倡导的保温做法。但是，近年来，外墙保温层脱落事故频发，人们愈发重视外墙外保温系统的安全性和可持久性。

安全性和可持久性即可靠性与耐久性。外墙外保温系统的可靠性是指该系统保证实现其外墙保温性能的能力。可靠性越好，外墙外保温实现的功能就越有保障。外墙外保温系统的耐久性是指该系统在长期热冷循环、各种应力反复作用、太阳光辐射作用、雨水侵蚀、材料自身及外界腐蚀之后，系统仍然具有很好的强度，保证整个系统不开裂、不脱落、不粉化、保温隔热效果好。耐久性越好，外墙外保温系统的使用寿命就越长。因此，外墙外保温系统的可靠性与耐久性同样决定着超低能耗建筑的运行寿命。

1 评价体系研究

影响外墙外保温系统可靠性和耐久性的因素有很多，并且这些因素之间又相互影响;因此，对外墙外保温系统的可靠性和耐久性进行评价较为复杂，目前还没有合适的评价体系。常规的主要是通过耐候性、抗风载荷性能、抗冲击性、吸水量、耐冻融性能、热阻、抹面层不透水性及水蒸气渗透阻等指标对外墙外保溫系统的可靠性和耐久性进行评价。

《外墙外保温工程技术规程》（JGJ 144—2004）中对外墙外保温系统的上述几个指标进行了统一规定，如表1所示[1];但是，由于此标准是以节能建筑标准为依据进行制定的，加上颁布时间较早，部分技术体系、技术指标和性能参数已不能满足超低能耗建筑外墙外保温系统的发展要求。

21世纪以来，我国建筑节能事业取得长足的进步，为了规范外墙外保温工程技术要求，保证工程质量，住房和城乡建设部科技与产业化发展中心于2019年对《外墙外保温工程技术规程》（JGJ 144—2004）进行了修订。具体修订的内容为：胶粉聚苯颗粒保温浆料外保温系统在进行耐候性试验后，拉伸粘结强度不得小于0.06 MPa;所有保温系统的吸水量不应大于0.5 kg/m2。经过修订，《外墙外保温工程技术规程》（JGJ 144—2019）已基本适用于新一代节能建筑外墙外保温系统的应用要求[2]，但依然没有对超低能耗建筑外墙保温系统的指标要求作出明确规定。

此外，《被动式低能耗居住建筑——严寒和寒冷地区居住建筑》（16J908-8）中也对针对模塑聚苯板及岩棉板的薄抹灰外墙外保温系统的性能指标进行了规定[3]，如表2和表3所示。

通过分析发现，目前超低能耗建筑薄抹灰外墙外保温系统还在延续节能建筑外墙外保温系统的性能指标，并有更大的突破，只在薄抹灰外墙外保温系统的不透水性、岩棉板的拉伸粘接强度、部分系统的抗风荷载能力这三方面有所提高。

分析其原因，首先是因为超低能耗建筑外墙外保温系统的相关试验还不多，没有足够的数据作为支撑和依据;其次是超低能耗建筑的示范项目才刚开始建设，还没有足够长的时间将问题反映出来，为了推进此项工作，只有先套用节能建筑外墙外保温的标准;再次，截至目前依然没有超低能耗建筑外墙外保温系统可靠性耐久性的评价依据，仍需要进一步研究。

2 耐候性试验

耐候性试验是采用与外墙外保温工程构造做法一致的大尺寸试样墙体，模拟室外气候环境的变化，如温度、湿度、降雨、冻融等，对试样墙体进行一定数量的湿热循环后，通过评定其破坏程度，确定系统耐候性[4]。国内外大量的工程实践和研究结果表明，耐候性试验是对建筑外墙外保温系统检验的最好方法。

作为外墙外保温系统的核心部位，保温材料的性能对超低能耗建筑的能耗指标起着决定性作用。适用于超低能耗建筑的保温隔热材料种类有很多，由此形成的外墙外保温系统也有很多。从材料的导热性能、吸水率、透水率、压缩强度等多方面进行考虑，良好的保温材料主要有模塑聚苯板、石墨聚苯板、真空绝热板和岩棉板等。不同保温材料的性能各有优缺点，不同保温系统的可靠性及耐久性也各不相同。

针对严寒和寒冷地区近零能耗建筑外墙外保温系统的较厚保温材料对系统耐候、抗剪、防火等性能影响问题，本研究重点以模塑聚苯板、石墨聚苯板、真空绝热板和岩棉板材料及保温系统为对象，按照《外墙外保温系统耐候性试验方法》（JG/T 429—2014）中的规定[5]，分别进行了超低能耗建筑外墙外保温系统的耐候性能测试，试验过程如图1所示，试验结果如表4所示。

试验结果表明：在保温层厚度一定时，保温效果最好的是真空绝热板系统，保温效果最差的是岩棉系统。因此，采用真空绝热板可以大幅降低外墙厚度。但在实际测试中受现场施工质量影响较大，真空绝热板系统的保温性能下降较多，普遍超过理论值的20%。耐候性能最高的是石墨聚苯板系统，具体顺序为石墨聚苯板系统、模塑聚苯板系统、岩棉板系统、真空绝热板系统。因此，石墨聚苯板系统是综合性能较强的外墙外保温系统。石墨聚苯板外墙外保温系统在目前外保温工程应用中所占的比例最大，占比约49%，其次是岩棉外墙外保温系统，占比约为25%。其余的如复合聚氨酯板、擠塑聚苯板等外墙外保温系统，应用占比约为26%，如图2所示。

3 结论

本文通过对超低能耗外墙外保温系统的可靠性及耐久性评价体系进行研究可以发现，目前的评价指标还是沿用普通节能建筑的外墙外保温系统可靠性及耐久性评价指标，如耐候性、抗风载荷性能、抗冲击性、吸水量、耐冻融性能、热阻、抹面层不透水性及水蒸气渗透阻等，已无法满足实际需求。由此，需要根据超低能耗建筑的特殊性赋予其新的指标参数，并在后续研究中形成适合超低能耗建筑的外墙外保温系统可靠性及耐久性新的评价体系。

同时，对代表性的外墙外保温系统进行耐候性试验后发现，石墨聚苯板外墙外保温系统的可靠性和耐候性最好，综合性能也最佳，不论是欧洲还是国内，石墨聚苯板外墙外保温系统都占有最大的市场份额。

参考文献：

[1]中华人民共和国建设部.外墙外保温工程技术规程：JGJ 144—2004[S].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.外墙外保温工程技术规程：JGJ 144—2019[S].北京：中国建筑工业出版社，2019.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.被动式低能耗建筑——严寒和寒冷地区：16J908—8 [S].北京：中国计划出版社，2017.

[4]贺传友，戴新荣，刘新.浅谈对外墙外保温系统耐候性及试验方法的几点认识[J].建材与装饰，2018（40）：49-50.

[5]中华人民共和国住房和城乡建设部.外墙外保温工程技术规程：JG/T 429—2014[S].北京：中国标准出版社，2014.

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