寒冷地区民用建筑墙体节能工程应用现状与监理验收要点探析

邵 燕（山东奥荣工程项目管理有限公司， 山东 淄博 255000）

0 引 言

近年来，我国建筑能耗持续攀升，已成为继交通运输、工业能耗后的第三大能耗主体，约占我国社会总能耗水平的 30% 左右，而包括建材生产、施工建造和后期运营能耗在内的建筑能耗水平已占社会终端能耗的 46% 左右。因此，我国自 20 世纪 80 年代以来积极推进建筑节能工作，由节能 30%、节能 50% 到节能 65% 阶段，外墙保温技术在我国已有 30 多年的发展应用历史[1-2]。以寒冷地区典型省份山东省为例，自我国发布实施国家标准 GB 50016—2014《建筑设计防火规范》后，山东省工程建设标准 DB 37/5026—2014《居住建筑节能设计标准》也发布实施，并于 2018年9月新修订了《山东省民用建筑节能条例》，继续对建筑节能技术与产品实行认定制度。因此，建筑外墙保温工程的节能与防火设计应用问题日益凸显，给现阶段工程监理和监管验收工作带来了诸多新问题。

1 防火与外墙保温节能设计理论依据分析

1.1 建筑热工设计与保温材料应用厚度分析

根据 GB 50176—2016《民用建筑热工设计规范》和山东省工程建设标准 DB 37/ 5026—2014《居住建筑节能设计标准》，对多层匀质材料热阻值R和外墙主断面传热系数K可分别按式 1 和式 2 进行计算：

式中：Ri为外墙主断面各构造层的热阻；δi为外墙主断面各构造层的厚度；λi为外墙主断面各构造层的导热系数；K为外墙主断面传热系数。不难看到：在山东省居住建筑工程中应用中，有机保温材料如 EPS、XPS 板等设计厚度约为 50 mm～80 mm，无机保温材料如岩棉板（带）、A 级聚合聚苯板、无机轻集料保温板等设计厚度约为 110 mm～150 mm；而有机保温材料的密度等级往往在20 kg/m3～40 kg/m3范围内，无机保温材料的密度等级通常在 100 kg/m3～200 kg/m3范围内。显而易见，在建筑热工设计方面，有机保温材料优势更为突出，其外墙构造保温系统安全性也更好，经济合理性也是如此。

1.2 建筑外墙保温系统防火设计应用分析

1.2.1 A 级保温材料

现行国家标准 GB 50016—2014《建筑设计防火规范》对禁止外墙保温材料应用选择的整体原则是“宜用 A 级，有选择的应用 B1和 B2级，禁止采用 B3级等可燃保温材料”，可见 A 级保温材料是无争议的保温技术产品。不仅如此，通过各种墙体节能技术由 65% 节能到 75% 节能的经济增量成本分析可知，A 级不燃保温材料在现阶段工程应用中经济合理性明显，且设计和施工便利，主要表现在保温系统的外防护层不燃材料厚度较有机保温材料系统而言明显减薄，也不必另行增设每层的防火隔离带和满足不低于 0.5 h 的耐火完整性外门窗，尤其是耐火完整性外门窗造价对保温工程影响较大，折合至单位建筑面积的增量成本约为 50 元/m2～80 元/m2，是外墙保温工程成本分析的重要因素[3-4]。因此，对于 A 级岩棉板而言，虽因吸水、吸潮及粘结锚固等问题带来了很多工程应用弊端和使用问题，但依然是常用的传统型 A 级保温材料。此外，近两年出现的各类 A 级热固复合聚苯乙烯板也陆续应用在工程项目中，其最大优势在于其燃烧性能等级可达 A2级，而导热系数及密度等级与岩棉相当，经济成本性价比较高；缺点在于一些无机渗透型热固板材因掺加硫氧镁、氯氧镁等菱镁类气硬性胶凝材料而易产生板材吸潮、泛卤和泛碱现象，目前在山西省已被全面禁用。

1.2.2 B 级（B1、B2级）保温材料

对于 B 级（B1、B2级）保温材料，由于建筑功能不同，尤其是对于老旧建筑、公共建筑和居住建筑而言，根据适用高度的不同，需要根据情况增设防火隔离带和满足耐火完整性要求的外门窗。因此，如前所述，虽然它在建筑热工设计方面优势明显，但在防火设计应用方面相对 A级保温材料无任何优势可言，这也令公安消防部门颇为头痛，并成为了行业的焦点问题。就在几年前，该材料曾一度被禁止或极为严格地被限制使用，原因就在于各种因有机保温材料引起的火灾事故频发不断，给社会和人民生命财产安全带来很大的隐患性安全问题。

1.2.3 B 级（B1、B2级）保温材料夹芯墙体防火构造体系

现行国家标准 GB 50016—2014《建筑设计防火规范》，除了外墙外保温工程、内保温工程应用 A 级和 B 级（B1、B2级）保温材料以外，还提供了另外一种防火构造应用方式，即将保温材料与两侧不燃墙体复合而成无空腔结构墙体使用，也是可以不必另外附加设置防火隔离带和耐火完整性不低于 0.5 h 的外门窗。换言之，虽采用 B 级保温芯材，但系统构造等效 A 级防火功效。

2 防火设计与外墙保温节能工程实践个案应用现状分析

由上述理论分析和设计依据标准可知，外墙保温工程无非是采用外保温、内保温和夹芯保温 3 类构造形式，就外保温和内保温技术而言，无非是薄抹灰或者厚抹灰施工的区别，在保温材料选用上无非是 A 级（包括 A1、A2级）和 B 级（包括 B1、B2级）。由此看来，在工程项目应用方面，并不存在应用盲区和模糊地带，但实际上并非如此，以下仅列举典型案例进行分析，以供业内人士进一步商榷探讨。

2.1 低能耗建筑外墙粘贴复合防火保温体系构造

该类保温构造技术的显著特征在于，保温板的燃烧性能等级为 B1级，且保温板外侧采用 20 mm 厚无机不燃保温浆料复合 3 mm～5 mm 抗裂饰面，并将浆料嵌满填实保温板之间的预留 10 mm 宽拼缝，保温板与基层墙体间采用粘贴为主、锚栓锚固为辅的粘锚结合施工工艺，目的在于将保温板周边均采用燃烧材料包围其内，达到分仓分单元隔离防火的应用效果。对于该类防火节能体系，可能具有比普通的薄抹灰有机板构造更好的防火和耐火效果，但在现行国家标准 GB 50016—2014《建筑设计防火规范》中并没有明确规定，但该类技术实质上来讲，应该属于外墙外保温技术的厚抹灰系统构造，其焦点在于是否设置每层的防火隔离带和是否可不设置满足 0.5 h 的耐火完整性要求的节能型外门窗。目前该类技术体系被称为“低能耗建筑外墙粘贴复合防火保温体系”，严格意义上依据国家标准 GB 50016—2014《建筑设计防火规范》，需要设置每层的防火隔离带，也需要根据居住建筑或公共建筑的建筑高度要求设置耐火完整性不低于 0.5 h 的门窗。

从现实的工程监理案例中发现，高层居住建筑项目的工程设计并没有采用防火隔离带，也没有另行设置满足耐火完整性要求的门窗，依据是基于 GPES 和 GPIR 研发的高性能保温板粘贴并复合玻化微珠浆料体系、高性能保温板双层错缝粘贴并复合玻化微珠浆料体系，其防火性能与“夹芯保温构造”体系相当，并且有山东省工程建设标准DB 37/T 5071—2016《低能耗建筑外墙粘贴复合防火保温体系应用技术规程》（2017 年版），目前大多工程项目是按此设计并施工的。然而，该防火体系是否满足现行国家标准 GB 50016—2014《建筑设计防火规范》尚有待商榷，且消防验收是否可以顺利通过也有待相关监管部门进行把关界定。其原因在于，该技术体系直接沿用了原山东省工程建设标准 DBJ/T14-099—2013《外墙外保温应用技术规程（胶粉聚苯颗粒浆料复合型外墙外保温系统）》、中国标准化协会标准 CAS 126—2005《胶粉聚苯颗粒复合型外墙外保温系统》、中华人民共和国建筑工业行业标准 JG 158—2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》（已废止）和现行行业标准 JG/T 158—2013《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统材料》。这几部标准皆是在现行国家标准 GB 50016—2014《建筑设计防火规范》发布实施之前的防火技术规定，应用于现阶段的防火设计，明显低于国家标准防火设计相关规定，给工程监理验收带来极大的鉴定识别困难。

2.2 隔离式纳塑板外墙防火保温系统构造

纳塑板应用可根据功能应用不同分为两类，一类是适用于薄抹灰粘贴保温板的隔离式 A 级不燃纳塑板，另一类是适用于现浇混凝土墙体保温工程的隔离式纳塑外模板。所谓“隔离式纳塑芯材板”，即在保温材料芯材上，沿 1/2板厚（保温芯材板厚度为 h）方向分别在其板面两侧横向和纵向均设置 10 mm 宽度、1/2 h 深度的 A 级不燃保温浆料作为防火隔离条，该类隔离式构造技术的显著特征在于，沿板面两侧的浆料防火隔离条为错缝间隔布置，即在板材厚度 1/2 h 处，隔离条错开并不搭接或者对接一起，形成了板面两侧形似各一把“梳子”横插进入板材 1/2 厚度的隔离式分仓构造体系，并在板材内、外表面分别设置了各 2 mm 厚的复合物砂浆复合玻纤网，以增强整体板材的抗裂和粘结性能，其技术应用的主要目的是起到分仓隔离并防火耐火的作用。目前，该技术体系起草了山东标准化协会团体标准 T/SDAS 45—2018《隔离式纳塑板外墙防火保温系统应用技术规程》和山东标准化协会建筑标准设计图集 L18ZTJ3《隔离式纳塑板外墙防火保温系统建筑构造》（山东标准化协会文件“鲁标协字 [2018] 80 号”），该技术屋面既是外贴板材的薄抹灰系统构造，又是现浇免拆保温复合外模板系统构造。其技术核心在于：保温层即保温芯材采用的是隔离式纳塑板作为 A 级不燃保温板。据此，其薄抹灰系统构造应用时，A 级保温芯材（隔离式纳塑板）的外侧防护层厚度首层不低于 6 mm，二层及以上各层部位的A级保温芯材（隔离式纳塑板）外侧防护层厚度为3 mm ～5 mm 即可；而在外模板保温系统应用时，A 级保温芯材（隔离式纳塑板）外侧仅仅采用“1 mm 厚粘结层、8 mm 厚保温浆料复合玻纤网过渡层、3 mm 厚粘结加强层复合玻纤网”，共计 12 mm 厚的不燃 A 级防护层。

问题在于 T/SDAS 45—2018《隔离式纳塑板外墙防火保温系统应用技术规程》并没有对所用纳塑保温板的燃烧性能等级作出检测规定，只是规定其表观密度在 32 kg/m3～40 kg/m3范围内，导热系数不大于 0.025 W/（m·K），压缩强度不低于 0.15 MPa，结合“纳塑保温板”的术语解释“以多种高分子聚合物、改性纳米石墨颗粒及其他添加剂混合料，经高温高压混炼后，高压注入含二氧化碳的复合流体发泡剂进行发泡，经低温高压释放压制而成的保温板材”，可见该纳塑保温板与山东省工程建设标准 DB 37/T 5071—2016《低能耗建筑外墙粘贴复合防火保温体系应用技术规程》（2017 年版）中的 GPES 保温板类似。GPES 保温板的燃烧性能等级为 B1级，虽然该标准对纳塑保温板的燃烧性能等级遮遮掩掩，但此性能指标和工艺特征可判断其大致为 B1级。防火隔离条（带）宽度 x 深度为 10 mm×(1/2 h)，长度为板宽或板长，采用 A 级不燃保温浆料，一般是玻化微珠保温浆料或胶粉聚苯颗粒保温浆料。也就是说，隔离式纳塑保温板采用的是双面间隔式 A 级不燃浆料隔离条与 B1级保温芯材复合而成的保温板材制品，其燃烧性能等级应按现行国家标准 GB 8624—2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》作为“非匀质制品”进行检测测定。T/SDAS 45—2018《隔离式纳塑板外墙防火保温系统应用技术规程》对隔离式纳塑芯材板性能指标检测室备注“按照 GB 8624—2012的规定，隔离式纳塑芯材板以一个完整独立的防火单元作为试样，按 GB/T 14402 规定的试验方法对防火单元各组成按其在防火单元中的质量占比同比例取样，经充分研磨混合得到粉末状样品，并进行总热值检测；按 GB/T 20284 规定的试验方法对隔离式纳塑芯材板进行单体燃烧检测。”其检测方法与 GB 8624—2012 是有明显区别的，目的是将其作为匀质板材检测其燃烧性能等级为 A2级。

即便如此，在寒冷的山东省，检测面密度在 3 kg/m2～15 kg/m2范围，垂直于板面方向的抗拉强度不低于 0.15 MPa的 A2级产品也是非常困难的。原因在于，无论有机保温材料还是无机保温材料，其导热系数、密度与燃烧性能等级之间的关系是密不可分的，对于传统有机材料进行无机改性，大致在体积密度为 120 kg/m3～180 kg/m3、导热系数为 0.045 W/（m·K）～0.070 W/（m·K）且燃烧性能等级为 A2级时方可完全实现，但超越这一合理区间的，甚至体积密度等级在 30 kg/m3～40 kg/m3区间、导热系数在0.020 W/（m·K）～0.040 W/（m·K）区间且燃烧性能等级为 A2级，目前除了超薄真空绝热板外，可以断定很难实现。即使是真空绝热板，其导热系数可低于 0.008 W/（m·K）以下，当其厚度为 15 mm～30 mm 时，其面密度为 7 kg/m2～15 kg/m2，其体积密度也高达 460 kg/m3～500 kg/m3，与体积密度 30 kg/m3～40 kg/m3根本不在一个量级范围内。因此，满足山东寒冷地区居住建筑节能 75% 的住宅外墙，即使按导热系数 0.025 W/（m·K）进行热工节能计算，其理论设计厚度也需至少 55 mm，而其隔离式构造的面密度在 3 kg/m3～15 kg/m3区间，可推算其体积密度等级在55 kg/m3以上，实现 A2级燃烧性能等级是非常困难的。当然，若无机隔离带占比成分足够多，如体积密度达到250 kg/m3左右，可到 A2级。但此时的导热系数绝对不可能是在 0.025 W/（m·K）以下，高达 0.080 W/（m·K）左右是非常正常的。在图集 L18ZTJ3《隔离式纳塑板外墙防火保温系统建筑构造》中，墙体热工计算采用的则是纳塑板的性能指标，即直接按保温层导热系数 0.025 W/（m·K）取值进行设计，明显违背常理，有待监管商榷。

2.3 KP 外模板（真空绝热板）现浇混凝土复合保温系统构造

由于有机保温材料防火问题突出，因此很多新技术产品材料 A 级保温材料被作为芯材板使用，这也是保温结构一体化技术应用的发展方向。该案例与上述案例不同的是，不是防火构造问题，也不是导热系数、密度等级与燃烧性能等级之间的偷换概念使用，而是为了工程验收需要人为增大节能工程验收的检验批数量，目的是减少抽检数量。如 T/SDAS 19—2018《KP 外模板（真空绝热板）现浇混凝土复合保温系统应用技术规程》和 L18TJ2《KP 外模板（真空绝热板）现浇混凝土复合保温系统建筑构造》在对其保温工程进行验收规定时，直接按墙面使用面积每 5000 m2划分为一个检验批，这与现行国家标准 GB 50411—2007《建筑节能工程施工质量验收规范》规定的每 500 m2～1000 m2划分为一个检验批的规定明显不一致，直接放大了 5～10 倍的检验批数量，这对现场工程监理和验收工作带来极大的困扰。

3 监理验收对策分析

新时期各类保温技术层出不穷，在促进我国建筑节能工作发展进步的同时，也给现阶段的工程监理和工程验收带来了很多新问题，这是以前工程监理工作中比较少见的，但在现今监管体系尚不完善的形势下，需要具体问题具体分析，严格按照国家相关规定进行工程监理和验收备案。现仅通过对上述 3 个保温工程构造体系的应用实践案例进行对比分析和总结，对现阶段针对新型建筑保温技术体系的监理验收对策分析如下。

（1）加强标准化体系全过程监管。2017年11月 4日，第十二届全国人民代表大会常务委员会第三十次会议修订了《中华人民共和国标准化法》（2018年1月 1 日起实施），将我国标准体系划分为国家标准、行业标准、地方标准和团体标准、企业标准 5 类，其中国家标准分为强制性标准和推荐性标准，行业标准、地方标准为推荐性标准，且强制性标准必须执行，国家鼓励采用推荐性标准。因此，在新技术体系应用方面，团体标准作为标准化体系中的新成员，异军突起，同时国家鼓励学会、协会、商会、联合会、产业技术联盟等社会团体协调相关市场主体共同制定满足市场和创新需要的团体标准。但须明确，推荐性国家标准、行业标准、地方标准、团体标准、企业标准的技术要求不得低于强制性国家标准的相关技术要求。

（2）加强工程监理人员专业技术水平和业务素质水平。长期以来，工程监理作为工程施工监管和验收的一方重要主体，为切实保障工程质量安全发挥了重要作用。但现阶段的工程监理工作不仅仅是按图施工、按图监理和按设计验收，而需要对现行的标准化体系和技术规范予以全面掌握到位，而不仅仅是做到按施工图设计进行监管。尤其是现阶段的保温材料防火问题、节能保温工程验收检验批划分问题、工程材料的现场复验监理问题、隐蔽工程验收问题、偷换概念以次充好采用劣质材料监理等问题频出，给工程监理人员的专业技术水平和业务素质水平带来了新挑战和新要求。这就需要工程监理人员对材料生产、材料检测、工程设计、施工和验收监理以及后期监管、维护使用等全过程进行全面把控，确保工程质量和应用安全。

（3）工程监理与行政监管部门全过程联动确保工程各应用环节无缝对接，确保无监管盲区。现实情况是，工程施工和建设单位往往只是尊重设计人员的施工图文件，认为只要满足设计要求即可符合工程安全要求，事实证明，这样的理解是非常片面和错误的。原因在于，如若设计人员曲解了设计规范，或者设计依据的标准、图集，如推荐性地方标准、团体标准或企业标准的技术要求明显低于强制性国家标准，工程监理人员有责任和义务为工程应用安全负责，而不能任由工程施工继续错误地进行下去而酿成工程事故隐患。同时，也需要各级行政监管部门随时联动会审遇到的工程监管难题和新问题，以确保工程在安全应用的前提下，保质保量按期完成，并达到预期的功能应用要求。

（4）鼓励新技术新产品应用的同时，提高行业准入技术要求。除了加强监管措施外，对于新技术新产品，要一方面积极鼓励其应用发展，另一方面更要谨慎地提高应用准入门槛和技术要求，尤其是对于上述有争议性的工程实践应用新技术体系，建议从严把控，摒弃争议，而不能在推荐性行业标准、地方标准、团体标准乃至企业标准中为其个别新产品推广应用一味“躲猫猫”，或者回避有争议的焦点性技术要点。

4 结 语

通过对寒冷地区山东省上述 3 个保温工程构造体系的实践案例应用现状进行分析总结，并针对我国现阶段监理验收遇到的新技术新问题进行深度剖析，主要结论与建议如下：

（1）现阶段监理工作需要对工程项目进行有材料生产、产品检测、工程设计、工程施工和验收工作的全过程监理，而不仅仅是按施工图设计文件进行施工监管这一个环节；

（2）新技术新产品应用给工程监理工作带来不同的新挑战和新问题，亟需工程监理人员全面提高对我国标准化体系管理和专业技术知识的全面掌握，以确保工程应用各环节的工程质量安全；

（3）随着新技术新产品的不断涌现和工程应用，目前团体标准是工程应用尤其是工程设计依据环节的多发领域，尤其应当引起工程监理和相关行政主管部门的高度重视；

（4）防患于未然离不开严防严管，工程监理需与各级行政主管部门进行全过程联动监管，确保工程应用各环节实现无缝对接和无盲区监管，从而实现工程项目的百年大计。