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上海地区高层住宅建筑外墙节能技术及应用
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内容提示：文章针对上海地区高层住宅外墙保温构造技术问题,结合工程设计项目探讨新型复合外墙保温材料的构造,以实现适用性、安全性、经济性、美观性和耐用性的和谐统一,推动上海地区高层住宅建筑节能健康发展。
0 引言
节能减排已成为21 世纪里我们所要面对的重要课题。上海作为一个国际化的大都市，人口密度大，市中心城区高层住宅较多，加之气候条件的特殊性，因此探讨研究适应上海地区高层住宅建筑外墙节能构造技术是一项很重要的课题。（参考《建筑中文网》）
1 我国住宅建筑节能要求与现状
1.1 住宅节能要求
近十多年来，随着我国建筑节能工作的不断推进，在学习和引进国外先进技术的基础上，也加强了外墙保温技术的研究开发工作，期间也推出了各种不同材料和构造做法的外墙保温技术［1］。目前，对住宅建筑节能设计已作为建筑设计单位是否达标的重要考核项目。住宅建筑设计必须严格执行有关建筑节能的技术标准，因地制宜地推广并应用各种保温性能合理的节能建材，结合墙体改革，大幅度减少使用实心粘土砖，积极采用空心粘土砖、空心砌块和加气混凝土等外墙材料,积极开发利用发泡聚苯乙烯、玻璃棉和膨胀珍珠岩等高效保温材料，改革传统外墙，提高其保温隔热性能，发展节能型外墙体系。
此外，各地区职能部门都在落实和加强对住宅建筑节能工作的领导和管理，并将住宅建筑节能纳入日常的监督考核工作。
1.2 发展现状
我国与气候条件相近的发达国家相比，我们的住宅单位能耗为他们的 4～5倍 。在住宅建筑标准上，近20 年来，发达国家每修订一次标准，都将节能要求提高一步。如法国现行标准已是第三个节能25% 的标准，又如英国标准在能源危机前外墙传热系数为l.6 W／(m2?K)，经过三次修订标准后，现已降至0.45 W／(m2?K)；而我国采暖居住建筑第一阶段的（外墙）节能标准北京地区才降至1.16W／(m2?K) ，上海降至1.00 W ／(m2?K )［2 ］。
计比较复杂，对城市规划天际线影响较大；建筑耗材量、施工期及造价等经济指标都较高；但高层住宅建筑占地面积相对减少，能提供较多住宅套数。适用于国家倡导的经济适用房建设要求。
3 高层住宅建筑外墙保温设计
3.1 几种常用的外墙保温构造
高层住宅外墙保温节能主要是靠保温隔热材料作为建筑围护。外墙的保温方式根据保温层位置的不同分为：外墙内保温、外墙自保温和外墙外保温等三种 ［3 ］［ 4 ］。
3.1.1 外墙内保温
即保温材料置于外墙内侧，一般采用聚合物保温砂浆，石膏保温砂浆等，这个技术相对比较成熟。但高层建筑物外墙与内墙分别处于两个不同的温度环境。内墙及楼板处于室内的温度环境，加之内保温层厚度较大，这样使得这类建筑容易产生饰面层裂缝且占用了室内的使用空间，对室内装修也有一定的影响 。
3.1.2 外墙自保温
利用墙体自身材料节能阻热的功能，如加气混凝土墙板或砌块，对房屋起到保温隔热作用。但这种方法对于高层建筑推广难度仍然不少。①首先，由于自保按我国拟定的建筑节能三步走的目标：在20 世纪80年代建筑能耗水平基础上，第一步要求新建建筑比20世纪80年代房屋节能30%；第二步要求节能50%；第三步实现节能65%。目前北京、天津、上海等地已经率先开始实行65% 的节能设计标准。
2 上海气候和高层住宅特点
2.1 上海气候特点
上海地区属于夏热冬冷地区，住宅节能设计必须满足夏季防热要求，同时兼顾冬季保温。有亚热带海洋性季风气候特性的上海，主要气候特征是：夏季炎热，冬季湿冷；而且每年遇有梅雨和台风两个季节，褁雨携风。对该地区高层住宅外墙的保温隔热方面影响较大。
2.2 上海高层住宅特点
目前，上海地区高层住宅的结构形式一般为剪力墙结构 、框支-剪力墙结构和部分钢结构形式。随着楼层增高，居民人数增多，一旦发生火灾，建筑物内人员疏散很困难，此外，楼层越高，风力越大，烟气竖向扩散速度很快达到 3～4m/s，建筑物内各种竖井多，火灾蔓延快，所以要特别重视防火设计，将火灾造成的损失减少到最小。此外自重、风力、地震等竖向及水平荷载大；地基处理与基础设温材料强度比较低，抵御侧向风力不很理想；②随着时间的推延，墙体容易产生开裂现象；③随着剪力墙结构的大量使用，填充墙的使用所占比例不高，外墙自保温系统受到一定的限制。
3.1.3 外墙外保温
外墙外保温是指在垂直外墙的外表面上建造保温层。这种保温形式能有效切断外墙梁柱形成的冷桥；确保外墙保温的连续性和整体性，并能采取相应措施保证与建筑外墙可靠黏结，从而提高了建筑室内的热稳定性，获得建筑内部空间的舒适环境。
目前国内做得比较多的外墙外保温系统主要有两大类。
第一类是现场喷涂的保温材料。
但高层建筑往往外墙是钢筋混凝土墙，要达到规定的节能要求，聚苯颗粒保温砂浆厚度就要达到 45mm，实际施工难度较大，且胶粉料的老化问题也无法抗拒。随着时间的推移，附着力必然大大减弱，对使用安全构成威胁。
第二类是预制板材式的保温材料。
如膨胀聚苯乙烯( EPS)板、挤塑聚苯乙烯(XPS)板、发泡玻璃板等。此类材料在保温性能上有良好的效果，但时间一长，有机材料的不防火性、有毒性与耐久性方面还有待改善与处理［5 ］。
3.2 外墙外保温构造及应用
3.2.1 外墙外保温防火构造
在高层住宅建筑围护结构节能设计中，由于高层住宅建筑外墙面积大、能耗大，而且构造技术复杂，牵涉到不同的外墙结构形式与材料，以及保温、隔热、防水、防风、安全性和饰面的处理等。此外，高层住宅建筑的防火等级要求较高，对高层住宅建筑的保温层应具有更好的抗火灾功能，并应具有在火灾情况下防止火灾蔓延和防止释放烟尘或有毒气体的特性，材料强度和体积也不能降低过多，面层要求保持无爆裂、无塌落，否则，就会给住户或消防人员造成伤害，对施救工作造成巨大的困难。因此要求高层住宅建筑外墙外保温系统宜采用不燃保温材料或难燃保温材料，并在外窗口的上沿分层设置防火隔离带（图 1 ）。除了要做防火隔离带外，对于高层住宅外墙保温板粘贴工艺，按规范规定20m 高度以上的中高层或高层建筑由于风力大，应使用机械锚固件作保温层与基层墙体的辅助连接。锚 固 件 的 有 效 锚 固 深 度 不 应 小 于25mm，单个锚栓抗拉承载力标准值不应小于 0 . 6 k N ［6］［7］。
3.2.2 外墙复合保温体系构造
由南京旭建新型建筑材料有限公司研发的NALC（蒸压轻质加气混凝土板）外墙复合保温体系，为外墙复合保温板，它是由NALC 超薄板（50mm 厚或37mm厚）与挤塑聚苯板复合采用机械固定与墙体连接，发挥了NALC 板材的强度高，采用机械固定连接。外墙复合保温体系具有施工便捷、能耐火、隔音好、耐久性好、性价比高、便于建筑外立面的装饰等特点；同时充分利用挤塑板优越的保温性能，使之既可适用于既有高层住宅建筑的外墙保温节能改造，也可用作新建高层住宅建筑的外墙外保温（图2）。
3.2.3 外墙复合保温体系在实际工程中的应用
NALC外墙复合保温体系目前已成为不少建设单位优先选择和国家鼓励使用的外墙新型节能材料之一，笔者结合上海黄浦区中福花苑二期工程外墙节能设计作一介绍。
中福花苑二期工程是上海黄浦区180#～181# 地块的旧区改造项目。基地位于黄浦江两岸开发规划协调区范围内，南侧毗临 2010 年世博会场。轨道交通M4线紧贴地块东南角，距南浦大桥公交枢纽站约 100m。建设用地总面积46069m2，核定综合容积率为 3.5。方案以7栋高层住宅楼座落在一整体裙房上的独特方式，创造了一个全新的周边环境质量（图 3 ）。
中福花苑均为高层住宅,该工程外立面分上下两种饰面材料处理，4 层以上为NALC外墙复合保温体系，4层以下为干挂石材幕墙（图 4 ）。在对该工程热图 3 外墙采用复合保温体系的中福花苑二期效果图工设计计算中由于现有的节能软件中没有此类材料，因此不得不用属性相同的材料代替，并在施工图送审时另附一热工设计说明。本工程中选用的是 37 厚NALC 复合保温板 +15 厚挤塑聚苯乙烯板，其保温性能相当于28 厚挤塑聚苯乙烯板性能。
节能减排已成为21 世纪里我们所要面对的重要课题。上海作为一个国际化的大都市，人口密度大，市中心城区高层住宅较多，加之气候条件的特殊性，因此探讨研究适应上海地区高层住宅建筑外墙节能构造技术是一项很重要的课题。（参考《建筑中文网》）
1 我国住宅建筑节能要求与现状
1.1 住宅节能要求
近十多年来，随着我国建筑节能工作的不断推进，在学习和引进国外先进技术的基础上，也加强了外墙保温技术的研究开发工作，期间也推出了各种不同材料和构造做法的外墙保温技术［1］。目前，对住宅建筑节能设计已作为建筑设计单位是否达标的重要考核项目。住宅建筑设计必须严格执行有关建筑节能的技术标准，因地制宜地推广并应用各种保温性能合理的节能建材，结合墙体改革，大幅度减少使用实心粘土砖，积极采用空心粘土砖、空心砌块和加气混凝土等外墙材料,积极开发利用发泡聚苯乙烯、玻璃棉和膨胀珍珠岩等高效保温材料，改革传统外墙，提高其保温隔热性能，发展节能型外墙体系。
此外，各地区职能部门都在落实和加强对住宅建筑节能工作的领导和管理，并将住宅建筑节能纳入日常的监督考核工作。
1.2 发展现状
我国与气候条件相近的发达国家相比，我们的住宅单位能耗为他们的 4～5倍 。在住宅建筑标准上，近20 年来，发达国家每修订一次标准，都将节能要求提高一步。如法国现行标准已是第三个节能25% 的标准，又如英国标准在能源危机前外墙传热系数为l.6 W／(m2?K)，经过三次修订标准后，现已降至0.45 W／(m2?K)；而我国采暖居住建筑第一阶段的（外墙）节能标准北京地区才降至1.16W／(m2?K) ，上海降至1.00 W ／(m2?K )［2 ］。
计比较复杂，对城市规划天际线影响较大；建筑耗材量、施工期及造价等经济指标都较高；但高层住宅建筑占地面积相对减少，能提供较多住宅套数。适用于国家倡导的经济适用房建设要求。
3 高层住宅建筑外墙保温设计
3.1 几种常用的外墙保温构造
高层住宅外墙保温节能主要是靠保温隔热材料作为建筑围护。外墙的保温方式根据保温层位置的不同分为：外墙内保温、外墙自保温和外墙外保温等三种 ［3 ］［ 4 ］。
3.1.1 外墙内保温
即保温材料置于外墙内侧，一般采用聚合物保温砂浆，石膏保温砂浆等，这个技术相对比较成熟。但高层建筑物外墙与内墙分别处于两个不同的温度环境。内墙及楼板处于室内的温度环境，加之内保温层厚度较大，这样使得这类建筑容易产生饰面层裂缝且占用了室内的使用空间，对室内装修也有一定的影响 。
3.1.2 外墙自保温
利用墙体自身材料节能阻热的功能，如加气混凝土墙板或砌块，对房屋起到保温隔热作用。但这种方法对于高层建筑推广难度仍然不少。①首先，由于自保按我国拟定的建筑节能三步走的目标：在20 世纪80年代建筑能耗水平基础上，第一步要求新建建筑比20世纪80年代房屋节能30%；第二步要求节能50%；第三步实现节能65%。目前北京、天津、上海等地已经率先开始实行65% 的节能设计标准。
2 上海气候和高层住宅特点
2.1 上海气候特点
上海地区属于夏热冬冷地区，住宅节能设计必须满足夏季防热要求，同时兼顾冬季保温。有亚热带海洋性季风气候特性的上海，主要气候特征是：夏季炎热，冬季湿冷；而且每年遇有梅雨和台风两个季节，褁雨携风。对该地区高层住宅外墙的保温隔热方面影响较大。
2.2 上海高层住宅特点
目前，上海地区高层住宅的结构形式一般为剪力墙结构 、框支-剪力墙结构和部分钢结构形式。随着楼层增高，居民人数增多，一旦发生火灾，建筑物内人员疏散很困难，此外，楼层越高，风力越大，烟气竖向扩散速度很快达到 3～4m/s，建筑物内各种竖井多，火灾蔓延快，所以要特别重视防火设计，将火灾造成的损失减少到最小。此外自重、风力、地震等竖向及水平荷载大；地基处理与基础设温材料强度比较低，抵御侧向风力不很理想；②随着时间的推延，墙体容易产生开裂现象；③随着剪力墙结构的大量使用，填充墙的使用所占比例不高，外墙自保温系统受到一定的限制。
3.1.3 外墙外保温
外墙外保温是指在垂直外墙的外表面上建造保温层。这种保温形式能有效切断外墙梁柱形成的冷桥；确保外墙保温的连续性和整体性，并能采取相应措施保证与建筑外墙可靠黏结，从而提高了建筑室内的热稳定性，获得建筑内部空间的舒适环境。
目前国内做得比较多的外墙外保温系统主要有两大类。
第一类是现场喷涂的保温材料。
但高层建筑往往外墙是钢筋混凝土墙，要达到规定的节能要求，聚苯颗粒保温砂浆厚度就要达到 45mm，实际施工难度较大，且胶粉料的老化问题也无法抗拒。随着时间的推移，附着力必然大大减弱，对使用安全构成威胁。
第二类是预制板材式的保温材料。
如膨胀聚苯乙烯( EPS)板、挤塑聚苯乙烯(XPS)板、发泡玻璃板等。此类材料在保温性能上有良好的效果，但时间一长，有机材料的不防火性、有毒性与耐久性方面还有待改善与处理［5 ］。
3.2 外墙外保温构造及应用
3.2.1 外墙外保温防火构造
在高层住宅建筑围护结构节能设计中，由于高层住宅建筑外墙面积大、能耗大，而且构造技术复杂，牵涉到不同的外墙结构形式与材料，以及保温、隔热、防水、防风、安全性和饰面的处理等。此外，高层住宅建筑的防火等级要求较高，对高层住宅建筑的保温层应具有更好的抗火灾功能，并应具有在火灾情况下防止火灾蔓延和防止释放烟尘或有毒气体的特性，材料强度和体积也不能降低过多，面层要求保持无爆裂、无塌落，否则，就会给住户或消防人员造成伤害，对施救工作造成巨大的困难。因此要求高层住宅建筑外墙外保温系统宜采用不燃保温材料或难燃保温材料，并在外窗口的上沿分层设置防火隔离带（图 1 ）。除了要做防火隔离带外，对于高层住宅外墙保温板粘贴工艺，按规范规定20m 高度以上的中高层或高层建筑由于风力大，应使用机械锚固件作保温层与基层墙体的辅助连接。锚 固 件 的 有 效 锚 固 深 度 不 应 小 于25mm，单个锚栓抗拉承载力标准值不应小于 0 . 6 k N ［6］［7］。
3.2.2 外墙复合保温体系构造
由南京旭建新型建筑材料有限公司研发的NALC（蒸压轻质加气混凝土板）外墙复合保温体系，为外墙复合保温板，它是由NALC 超薄板（50mm 厚或37mm厚）与挤塑聚苯板复合采用机械固定与墙体连接，发挥了NALC 板材的强度高，采用机械固定连接。外墙复合保温体系具有施工便捷、能耐火、隔音好、耐久性好、性价比高、便于建筑外立面的装饰等特点；同时充分利用挤塑板优越的保温性能，使之既可适用于既有高层住宅建筑的外墙保温节能改造，也可用作新建高层住宅建筑的外墙外保温（图2）。
3.2.3 外墙复合保温体系在实际工程中的应用
NALC外墙复合保温体系目前已成为不少建设单位优先选择和国家鼓励使用的外墙新型节能材料之一，笔者结合上海黄浦区中福花苑二期工程外墙节能设计作一介绍。
中福花苑二期工程是上海黄浦区180#～181# 地块的旧区改造项目。基地位于黄浦江两岸开发规划协调区范围内，南侧毗临 2010 年世博会场。轨道交通M4线紧贴地块东南角，距南浦大桥公交枢纽站约 100m。建设用地总面积46069m2，核定综合容积率为 3.5。方案以7栋高层住宅楼座落在一整体裙房上的独特方式，创造了一个全新的周边环境质量（图 3 ）。
中福花苑均为高层住宅,该工程外立面分上下两种饰面材料处理，4 层以上为NALC外墙复合保温体系，4层以下为干挂石材幕墙（图 4 ）。在对该工程热图 3 外墙采用复合保温体系的中福花苑二期效果图工设计计算中由于现有的节能软件中没有此类材料，因此不得不用属性相同的材料代替，并在施工图送审时另附一热工设计说明。本工程中选用的是 37 厚NALC 复合保温板 +15 厚挤塑聚苯乙烯板，其保温性能相当于28 厚挤塑聚苯乙烯板性能。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201008/14363.htm
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