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外墙保温技术发展历程及趋势
作者：邱璐
来源：《中国科技博览》2016年第13期
[摘 要]外墙保温作为建筑节能的一个重要部分，在我国乃至世界范围内都得到了越来越多的重视。本文介绍了外墙保温的主要技术、发展历程及发展趋势，并对具有代表性的专利申请进行了介绍。
[关键词]外墙保温 技术发展 专利申请 发展趋势
中图分类号：TU761.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0066-01 引言
建筑外墙作为建筑的主要组成部分，其构造和所使用的材料性能关系到室内热环境质量及建筑水平。统计数据表明，在住宅建筑中，通过围护结构的传热量占建筑使用能耗的72%，空气渗透热量损失占建筑使用能耗的28%。可见，外墙保温是建筑节能的重中之重。 一、外墙保温技术类型
外墙保温技术是通过在外墙体上增加导热系数小的材料，使墙体达到保温隔热的效果，使室内达到冬暖夏凉，从而降低能源的损耗[1]。目前，外墙保温技术主要有外墙外保温体系、外墙内保温体系、外墙夹芯保温体系、自保温体系等。 二、外墙保温技术发展进程
外墙保温技术在国外起步较早，早在16世纪已经具备雏形[2]。20世纪初，各式具有保温隔热功能的墙体构件的专利申请开始出现。
1901年，美国人STEVENS BENJAMIN A申请了一种隔热墙（US681938A），其在内外墙板之间夹设隔热块，隔热块为在纸盒构成的空腔中填充炉渣并留有空气层。可见，早在20世纪初人们就有了夹芯保温的概念，并懂得使用现有的具有一定隔热效果的材料作为墙体保温的手段。
1910年，英国人TETZNER ARNO发明了一种改良砌块（GB191006055A），其在水泥、混凝土或人造石砌块上预留空腔，并向空腔中填充软木、砂或砖灰等材料，具有隔音、隔热、防火等性能。这种以高强度材料为承重外壳，以绝热材料为填充物的夹芯式砌块至今依然非常常见，可以说是现在的自保温体系的起源。
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此后，人们又对墙体构件的形式和材料进行了各种尝试，但由于结构的单一以及材料自身性能的限制，保温隔热效果都不尽人意。
至第二次世界大战以后，科技发展、工业兴起，新型材料、新型建筑保温体系应运而生。 20世纪50年代，德国研制出了聚苯乙烯泡沫板（即EPS板，DE1504437A1），其由含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒，经过加热预发后形成。它的结构特点是细微闭孔，密度较小，可以与水泥砂浆良好的粘接。之后，膨胀聚苯板相关的专利申请陆续出现，并在欧洲市场兴起。
20世纪60年代，法国开始重视聚氨酯泡沫材料的应用，将聚氨酯泡沫材料连接于基体板材上形成保温隔热板（FR1417439A）。聚氨酯泡沫保温材料原料丰富、制备工艺简便、综合性能优良、使用范围广泛，尤其是其极低的导热系数，使其逐渐成为欧美国家首选的建筑保温材料。聚苯乙烯泡沫板和聚氨酯泡沫板的出现极大程度地推进了外墙保温技术的发展。 在保温、防潮等性能都逐渐满足使用需求之后，人们开始把目光投向防火性能。 早在20 世纪40 年代，德国就已经开始应用酚醛泡沫材料。但由于研发初期成本较高，该材料在当时仅用于飞机等少数领域。直到70 年代以后，欧洲、北美和亚洲的一些国家通过对酚醛泡沫的深入研究和开发，逐渐将其用作建筑墙体的保温材料。1979年，德国制造了一种建筑夹芯板（DE2906259A1），在两具有高强度的面板之间夹有发泡酚醛板，隔热、隔音、防火效果俱佳，很快成为了新的主流墙体保温材料。 20世纪80年代，外墙保温技术传入我国。
1986年，我国颁布了第一部建筑节能标准《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》。同年，中国建筑第一工程局建筑科学研究所申请了我国第一件墙体保温相关专利（CN86104838A），其为一种采用发泡聚苯乙烯板直接抹石膏浆加强室内保温的方法。此种方法不仅具有良好的保温效能，还兼具防火及饰面作用。
但是，内保温方案不能完全隔断热桥、防止蒸汽渗透结露。1989年，沈阳铁路新建联合建筑公司发明了一种外保温建筑复合墙体（CN2059173U），由结构墙体和外保温层组成，外保温层的外侧为玻璃纤维增强水泥（GRC）饰面槽板，在GRC饰面槽板的槽缘与结构墙体之间夹设有保温材料，开创了我国外墙外保温技术的先河。
中国建筑科学研究院于2009年发明了一种复合自保温砌块（CN201460003U），包括里、外无机砌块，里、外无机砌块之间通过有机连接件连接，里、外无机砌块间填充或浇注有机保温材料或无机保温材料。与现有技术相比，有机连接件采用塑料等导热系数低、强度高的有机材料，能有效隔断无机材料引起的热桥，降低墙体的传热系数，从而实现墙体的良好保温效果。
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2010年，广州市建筑科学研究院有限公司申请了一种结构坚固耐用且保温隔热性能良好的相变隔热砖（CN101942879A），包括中部相变材料芯层及覆盖在中部相变材料芯层外的砖体外围硬质材料结构保护层。相变隔热砖可以有效改善室内的温度环境，通过相变材料的固-液相变转化的吸热、放热过程，可有效控制室内的温度，有良好的节能效果。
2013年，建研科技股份有限公司、上海竹宫节能科技有限公司、安徽科瑞克保温材料有限公司、中国建筑科学研究院联合研发了一种超薄绝热保温板复合砌块（CN104153511A），主要通过真空技术达到保温的效果。超薄绝热保温板（以下称为STP板）的导热系数为0.0067w/（mK），达到普通保温材料的1/10，保温效果优异。 三、外墙保温技术发展趋势
外墙保温技术经历了由早期的内保温发展为现在产业上普遍应用的外保温，再到新兴起的自保温，三者的专利申请都呈逐年上升的趋势。但外墙内保温因其自身的诸多缺点导致工程实际使用越来越少，企业纷纷撤资，将主要研发资源投向外保温和自保温，内保温增长速率逐渐变缓。
外保温的专利数量约占全部专利的61.5%，与其产业上主流保温类型相符。但是，外墙外保温体系的理论使用年限是25年，而由于施工质量因素，实际使用寿命难以达到理论值。如果进行改造，剥离的外保温材料势必产生大量的建筑垃圾，而且还得再花费资金、时间去重新进行建筑节能改造。按照这样的整体寿命周期进行核算，外墙外保温体系的经济性能和社会性能与外墙自保温体系不可同日而语。
外墙自保温体系与其他保温体系相比具有与建筑同寿命的独特优势，且兼具经济性能优越、质量易于控制、安全性、抗震性佳等优势，势必替代其他保温体系成为必然趋势[2]。自保温专利自2005年进入飞速增长期， 2005年2006年，国家相继颁布了国办发[2005]33号文件、国土资发[2006]296号文件限制、叫停实心粘土砖，也极大地促进了以空心砌块为主要组成的自保温的发展。 参考文献
[1] 刘世美.建筑节能[M].北京：中国建筑工业出版社，2011：57.
[2] 刘华. 建筑外墙保温技术发展与展望[J].中国城市经济，2012（2） ：238.