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對預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板熱橋影響的再認(rèn)識

2018年04月03日

打印專業(yè)人士:谷明旺   來源:新營造

近幾年來,預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板(以下簡稱夾心保溫外墻板)技術(shù)開始在國內(nèi)興起并迅速普及,保溫拉接件是制作夾心保溫外墻板的關(guān)鍵產(chǎn)品。拉結(jié)件在與內(nèi)、外葉墻板混凝土共同工作時,除了要求具有足夠的承載能力和耐久性能以外,還需要具有很低的導(dǎo)熱系數(shù),以降低外墻板熱橋的影響。常用的保溫拉接件有 GFRP 拉結(jié)件和金屬拉結(jié)件兩類,它們對外墻板的熱橋影響也有很大的差異。


經(jīng)常有技術(shù)人員提出“拉結(jié)件的截面積很小,因此熱橋影響可以忽略不計”和“南方地區(qū)不需要夾心保溫外墻”的觀點,這是真的嗎?筆者結(jié)合美國的研究資料,以及國內(nèi)的相關(guān)檢測報告,分析金屬和非金屬保溫拉結(jié)件熱橋?qū)ν鈮Π鍝p失率問題,以及怎樣從技術(shù)上消除熱橋,實現(xiàn)本質(zhì)上的節(jié)能。


作者:谷明旺

深圳市現(xiàn)代營造科技有限公司總經(jīng)理


01

熱量傳遞和熱橋的基本概念


1. 熱傳導(dǎo)的方式


熱傳導(dǎo)有傳導(dǎo)、對流、輻射(包含反射)三種方式。在建筑中,室內(nèi)外的能量交換過程,主要通過建筑的外圍護(hù)表面完成,并且三種方式同時存在,這就對建筑外圍護(hù)提出了一定的技術(shù)要求,如屋頂、外墻、門窗的密閉性、隔熱性、熱輻射性等。隨著城市建筑越來越高,外墻和門窗所占的建筑表面積超過了 80%,而外墻所占比例又很大,成為建筑熱量交換的主要媒介,且主要以傳導(dǎo)方式為主,因此,提高建筑外墻的熱阻值(或降低外墻的熱傳導(dǎo)系數(shù))可以阻止和減緩建筑室內(nèi)外的熱交換。


人類在室內(nèi)生活工作的適合溫度為16℃~25℃左右,當(dāng)夏天溫度較高和冬季溫度較低時,為了保持室內(nèi)的舒適性,往往需要輸入能量進(jìn)行制冷和供暖來調(diào)節(jié)溫濕度。如果外墻的保溫或隔熱性能不好,就會提高建筑能耗。據(jù)統(tǒng)計,我國建筑消耗了社會能源的45%左右,節(jié)能空間很大,提高墻體的熱阻對于建筑節(jié)能意義重大。


2. 墻體傳熱性能熱工指標(biāo)之間的關(guān)系


在民用建筑的外墻節(jié)能中,墻體的傳熱系數(shù)是衡量保溫隔熱性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一,不同的材料具有不同的導(dǎo)熱系數(shù),材料導(dǎo)熱系數(shù)越低表示在材料中熱量傳遞越緩慢,一般來說外墻都是由多層不同的材料構(gòu)成,因此墻體的傳熱性能用傳熱系數(shù)或者熱阻值指標(biāo)來衡量(傳熱系數(shù) K 與熱阻值 R 成反比),R 值越高(K 值越低)代表保溫隔熱性能越好。相反地,R 值越低(K 值越高)代表保溫隔熱性能越差,建筑工程在外墻節(jié)能上的投入,可以理解為花錢提高墻體的熱阻,是為了創(chuàng)造長期的節(jié)能效益;在各層墻體所用材料和構(gòu)造的厚度確定以后,墻體的傳熱系數(shù)和熱阻值可以通過計算獲得,其傳熱性能指標(biāo)也可以通過實驗進(jìn)行檢測。


3. 熱橋的概念


在實際工程中,由于建筑構(gòu)造的要求,墻體由多種不同材料的層片組成,如承重層、保溫層、裝飾層組合成為一道墻體,多層構(gòu)造之間需要通過拉結(jié)件(或稱為“連接器”)進(jìn)行連接。如果室外懸挑陽臺和空調(diào)板等需要伸入到室內(nèi)才能獲得受力的支撐,就會穿過墻體的保溫層,穿過的部位就成為聯(lián)通室內(nèi)外的“橋”,盡管保溫層隔絕了大部分的室內(nèi)外構(gòu)造,提高了墻體的熱阻,但是這些“橋”就成為了室內(nèi)外熱量交換的熱橋。局部的熱橋就像一個裝水的玻璃杯上被開了孔洞一樣,會使水流干,只是墻體中熱橋的存在所導(dǎo)致的能量流失過程難于直接觀察,也難以分析計算和檢測,因此很容易被人忽視,事實上對墻體的熱工性能影響很大。


熱橋的存在不但會降低墻體的熱阻,導(dǎo)致長期的能耗損失,同時在一定溫差和濕度條件下,會導(dǎo)致室內(nèi)空氣中的水分冷凝結(jié)露,甚至結(jié)霜,導(dǎo)致霉菌生長,不利于影響室內(nèi)環(huán)境健康,因此在建筑設(shè)計時,應(yīng)該重視外墻熱橋的治理。


02

拉結(jié)件的導(dǎo)熱性能對夾心保溫外墻板熱工性能的影響研究


到底熱橋?qū)τ趭A心保溫外墻板的熱工性能有多大影響?這是很多工程師普遍關(guān)心的問題,筆者收集了兩組試驗檢測資料,通過對比也許可以給我們一些啟發(fā)。一組是來自中國建科學(xué)研究院國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的兩份檢測報告,檢測報告的編號分別為“BETC-JN1-2007-161”和“BETC-JN1-2017-00141”,這兩份報告為分別采用美國Thermomass的GFRP拉結(jié)件和國內(nèi)某企業(yè)不銹鋼拉接件的夾心保溫外墻板熱阻值測試值;另一組檢測試驗來自于美國Oak Ridge國家實驗室建筑技術(shù)中心對于不同拉結(jié)件和熱橋的夾心保溫外墻板進(jìn)行試驗研究,報告日期為2001年10月26日。


1.GFRP拉結(jié)件和不銹鋼拉結(jié)件夾心保溫外墻板熱阻值檢驗結(jié)果


北京萬科是國內(nèi)首家在裝配式建筑中采用夾心保溫外墻板的企業(yè),為了保證項目滿足節(jié)能要求(北京的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)50%),拉結(jié)件供應(yīng)商在中國建筑科學(xué)研究院國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對夾心保溫外墻板的熱工性能進(jìn)行檢驗,并取得了編號為 BETC-JN1-2007-161的檢驗報告(圖1),該檢驗采用1000mmx980mm的試驗墻板,墻身構(gòu)造為60mm厚鋼筋混凝土 +50mm厚 XPS保溫 +60mm厚鋼筋混凝土。



兩層墻板混凝土之間用6只MS50型Thermomass的GFRP保溫拉接件連接,墻身構(gòu)造如(圖2)。根據(jù)編號“BETC-JN1-2007-161”報告的檢驗結(jié)果,其檢驗結(jié)論為“砌體熱阻=1.7(m 2 .K/W),傳熱系數(shù) =0.54(W/m 2 .K)”。




國內(nèi)某企業(yè)采用 4 只直徑 8mm 的不銹鋼保溫拉接件,制作了相同的夾心保溫外墻板,同樣在中國建筑科學(xué)研究院國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗,取得編號 BETC-JN1-2017-00141(圖 3)的檢驗報告,該檢驗采用 980mmx980mmx300mm 的夾心保溫外墻板,構(gòu)造為200mm 厚鋼筋混凝土 +50mm 厚 XPS 保溫板 +50mm 厚鋼筋混凝土”,兩層墻板混凝土之間用 4 只直徑 8mm 的不銹鋼(金屬)拉結(jié)件連接。



根據(jù)“BETC-JN1-2017-00141”檢驗報告,檢驗結(jié)論為“所送檢驗品傳熱系數(shù)為0.70(W/m 2 .K)”。該報告沒有給出墻板的熱阻值。


2. 對金屬和GFRP材料拉結(jié)件熱橋損失率的分析


眾所周知,GFRP是由玻璃纖維和高分子樹脂制成的復(fù)合材料,其導(dǎo)熱性能介于玻璃和塑料之間,導(dǎo)熱系數(shù)為0.4W/m.K左右,不銹鋼材料的導(dǎo)熱系數(shù)為17W/m.K左右,兩者的熱導(dǎo)率相差 40 倍左右,因此不銹鋼拉結(jié)件的傳熱會明顯高于 GFRP 拉結(jié)件,其熱橋效應(yīng)不容忽視。



普通鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)更是高達(dá)50W/m.K左右,因此更不能用作制造保溫拉接件的材料。


對比兩個實驗報告的測試數(shù)據(jù)(表一)可以發(fā)現(xiàn),雖然采用不銹鋼拉接件的墻板比GFRP 拉結(jié)件的墻板混凝土厚度增加了 80mm,且拉結(jié)件的截面積少了 1/3,但是由于不銹鋼的熱導(dǎo)率很高,墻板的傳熱系數(shù)比 GFRP 夾心保溫外墻板增大了 29.6%,差異非常之大。


這就意味著,盡管不銹鋼拉接件的截面積只有夾心保溫外墻板面積的 0.02%,但是由于不銹鋼熱橋的存在,墻板的熱工性能下降了30%之多,這似乎很難讓人理解。大多數(shù)的人都會認(rèn)為:保溫材料只是被拉結(jié)件占去了不到 0.02% 的面積,熱橋的損失應(yīng)該也是在 0.02% 左右,那么前面實驗報告的結(jié)論應(yīng)該怎么解釋?其實道理很簡單,用保溫材料來隔絕熱量交換,類似于我們用杯子盛水一樣,熱橋就相當(dāng)于在底部開了“小孔”,由于水流損失是持續(xù)的,即使小孔的面積不到杯子表面積的 1%,也可以讓杯子里面的水流光。而且墻板混凝土的表面積很大,擴(kuò)大了熱橋與空氣進(jìn)行熱交換的面積,進(jìn)一步加速了熱量的流失,東北諺語“針尖大的洞,斗大的風(fēng)”說的就是這一現(xiàn)象。


從這一檢測結(jié)果對比情況看,如果在夾心保溫外墻板的各層構(gòu)造厚度基本相同的情況下,采用不銹鋼保溫拉結(jié)件,比 GFRP 的熱工性能下降了 30%,在國內(nèi)對建筑節(jié)能要求越來越高的情況下,這 30% 的節(jié)能差距不容小覷。


3. 美國試驗研究的簡介


美國 Oak Ridge 國家實驗室建筑技術(shù)中心在 2001 年對不同構(gòu)造的夾心保溫外墻板進(jìn)行了熱工性能檢測,用于研究墻體熱性能受連接墻體兩層混凝土的金屬或者纖維復(fù)合連接器影響,并發(fā)布了研究報告(圖 5)。該試驗研究一共制作了5塊夾心保溫外墻板,對其中的5塊測試墻板進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)檢測,并對3塊墻板進(jìn)行了動態(tài)檢測,形成了系列檢測數(shù)據(jù),簡述如下。



(1)墻板的構(gòu)造和連接情況簡介


根據(jù) Oak Ridge 國家實驗室建筑技術(shù)中心的試驗報告,在一系列的對比試驗檢測中,共使用了 5 塊測試墻板試件,1 # ~4 # 測試墻板均由兩層混凝土層中間夾一層絕熱板組成。兩個混凝土層分別由 GFRP 拉結(jié)件、金屬拉結(jié)件或混凝土肋穿過保溫層進(jìn)行連接,測試墻板的尺寸均為 2590mmx2970mm,測試用熱箱的尺寸為2440mmx2440mm。



其中 1 # ~4 # 測試墻板包括兩個 3 英寸(約 76mm)厚的混凝土層,中間夾一個 2 英寸(約 50mm)厚的擠塑混凝土絕熱板,6# 測試墻板的保溫層由 2 英寸和 6 英寸的混凝土組成,保溫由 6 英寸厚的黑色聚苯顆粒保溫板(EPS)和 1/2 英寸厚的藍(lán)色擠塑苯板(XPS)組成,并且在藍(lán)色擠塑板的兩個表面均附加了粘合聚苯烯膜(防潮層)。


各測試墻板的保溫厚度和拉結(jié)件連接方式情況如表2。



(2)夾心保溫外墻板的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)熱箱測試結(jié)果對比


此試驗研究中,1 # ~4 # 測試墻板的混凝土和保溫厚度均一致,只是使用的保溫拉接件形式不同,也就是所形成的熱橋與差別,通過測試結(jié)果可以對比反映不同的拉結(jié)件所形成的熱橋損失,由于美國使用o F 和 ft 、Btu作為溫度和尺寸、熱量單位,為了方便國內(nèi)讀者參考,根據(jù)其試驗檢測結(jié)果,翻譯和換算結(jié)果摘錄如下表3(1h.f t2 . o F/Btu=0.1761m 2 .K/W)。



在以上表格中,我們假定采用 GFRP 保溫拉結(jié)件的1# 墻板熱阻值為 100%;2# 墻板采用了碳鋼拉接件,導(dǎo)致墻板熱阻下降 25%;3# 墻板采用混凝土肋穿過保溫,導(dǎo)致墻板熱阻下降40%;4# 墻板同時采用碳鋼金屬拉結(jié)件和混凝土肋穿過保溫,導(dǎo)致墻板的熱阻下降 50%。


從以上試驗檢測結(jié)果可以看出,金屬拉結(jié)件和混凝土穿過保溫板時,雖然所形成的熱橋面積只有墻板面積的0.025%~0.26%,也會導(dǎo)致墻板的熱工性能下降25%~50%,墻板的熱阻值就是人們花錢所購買得到的保溫隔熱性能,如果保溫拉接件設(shè)計有問題,一旦形成了熱橋就會極大地降低墻板熱工性能,不但損失了投資成本,還會造成長期的能源浪費,因此,在進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計時,不能夠忽視熱橋的影響。


4. 夾心保溫外墻熱橋損失對節(jié)能設(shè)計的影響分析


通過前面兩個檢測報告的對比以及美國對夾心保溫外墻板熱橋試驗研究的報告可以看出,熱橋的存在會導(dǎo)致墻板熱工性能指標(biāo)下降,為了滿足正常的建筑節(jié)能要求,在對夾心保溫外墻板設(shè)計時,應(yīng)該注意哪些問題?


首先,應(yīng)該重視保溫拉接件的選型。根據(jù)常識,金屬材料具有較高的導(dǎo)熱性能,應(yīng)該盡量選用導(dǎo)熱系數(shù)較低的 GFRP 保溫拉接件,有利于徹底消除熱橋。


如果采用金屬材質(zhì)制作的保溫拉接件,應(yīng)盡量選用導(dǎo)熱系數(shù)較低的不銹鋼材料,可以比普通碳鋼減少1/2~2/3 左右的熱橋損失。


其次,陽臺和空調(diào)板由于受力要求,鋼筋和混凝土往往要穿過夾心保溫外墻,也會形成較大的熱橋,當(dāng)室內(nèi)外溫差較大時,甚至?xí)鹁植坷淠Y(jié)露或墻體發(fā)霉,應(yīng)該采取措施進(jìn)行治理。通過以上分析,只要有不到 3%的墻板保溫缺失,形成的內(nèi)外混凝土聯(lián)通,就會使墻板的保溫性能下降 40%~50%,一般陽臺和空調(diào)板的熱橋面積分別占墻板的 6%~7% 和 2% 左右,必須引起重視,應(yīng)該采取措施避免聯(lián)通橋?qū)Π宓谋匦阅苡绊懀绮捎霉业年柵_斷橋連接器,隔絕陽臺板與室內(nèi)的熱交換(圖7)。必要時,也可以將空調(diào)板改為不銹鋼室外支架,直接掛裝在外葉墻上,既輕便也有利于施工,并節(jié)省造價。



另外,通常門窗洞口部位往往是墻體熱阻的薄弱環(huán)節(jié),容易形成熱橋。對夾心保溫外墻板的設(shè)計,應(yīng)該用保溫材料完全阻斷內(nèi)外層混凝土的連接。除了門窗的節(jié)能性達(dá)標(biāo)以外,門窗洞口的構(gòu)造方法非常重要,夾心保溫外墻板的內(nèi)外表面溫度不同,因此產(chǎn)生的熱脹冷縮也有差異,應(yīng)該用保溫層完全隔開,如果在洞口部位把混凝土聯(lián)通,不但會存在嚴(yán)重的熱橋,同時也無法避免聯(lián)通橋混凝土的開裂,上海地區(qū)大量三明治外墻曾經(jīng)采用鋼筋混凝土封邊,所出現(xiàn)的問題也證實了這一點,因此設(shè)計時應(yīng)該盡量避免室內(nèi)外混凝土聯(lián)通。



03

采用不同類型拉接件的夾心保溫外墻板熱橋?qū)Ρ扔嬎惴治?/strong>


假設(shè)有三個實心山墻的尺寸均為 3600*2800mm,采用“200 厚混凝土內(nèi)葉墻 +50厚 XPS+50 厚混凝土外葉墻”構(gòu)造的夾心保溫外墻,如果分別采用Thermomass 截面5*10mm 的 GFRP 保溫拉結(jié)件和截面直徑 8mm 不銹鋼保溫拉接件、碳鋼拉結(jié)件制作,布置間距均為500*600mm,試分別計算三個墻板的熱阻值和熱橋造成的熱阻值損失率。(導(dǎo)熱系數(shù)取值:混凝土為1.28W/m.K,XPS為0.03W/m.K,GFRP為0.4W/m.K,不銹鋼為17W/m.K,普通碳鋼為 48W/m.K。)



(1)GFRP 夾心保溫外墻板的熱工性能指標(biāo)計算


250 厚混凝土的熱阻為:R 砼 =0.25/1.28=0.195m 2 .K/W

50 厚 XPS 的熱阻為:R XPS =0.05/0.03=1.67m 2 .K/W

外空氣幕熱阻為:R e =0.04m 2 .K/W

內(nèi)空氣幕熱阻為:R i =0.11m 2 .K/W

總熱阻為:R 總 =R 砼 R XPS +R e +R i =1.67+0.195+0.04+0.11=2.015m 2 .K/W

墻板主體的傳熱系數(shù)為:Kp=1/R 總 =0.49W/m 2 .K

GFRP 拉結(jié)件的傳熱系數(shù)為:Kb1=0.4/0.05=8W/m 2 .K

不銹鋼拉接件的傳熱系數(shù)為:Kb1=17/0.05=340W/m 2 .K

普通碳鋼拉接件的傳熱系數(shù)為:Kb1=48/0.05=960W/m 2 .K



(2)計算熱橋損失后的墻板平均傳熱系數(shù)


考慮熱橋損失后的墻板平均傳熱系數(shù),按照以下公式計

Km=(KpFp+Kb1Fb1 )/( Fp + Fb1)

其中 Fp 和 Fb1 分別為墻板面積和熱橋面積(墻板中的拉結(jié)件面積)。

GFRP 拉結(jié)件為:3600*2800/(500*600)*5*10=1680mm 2

不銹鋼拉結(jié)件為:3600*2800/(500*600)*42*3.14=1688mm 2

經(jīng)計算,GFRP 夾心墻的平均傳熱系數(shù)為:

Km=(0.49*3600*2800+8*1680)/(3600*2800+1680)=0.491W/m 2 .K

熱阻損失率 =(Km-Kp)/Kp=(0.491-0.49)/0.49=0.02%


用 GFRP 做拉結(jié)件,熱橋損失為 0.2%,幾乎可以忽略。


不銹鋼拉接件夾心墻的平均傳熱系數(shù)為:

Km=(0.49*3600*2800+340*1688)/(3600*2800+1688)=0.54W/m2.K

熱阻損失率 =(Km-Kp)/Kp=(0.54-0.49)/0.49=10.2%

用不銹鋼做拉結(jié)件,熱橋損失為 10.2%,有一定的影響。

碳鋼拉接件夾心墻的平均傳熱系數(shù)為:

Km=(0.49*3600*2800+960*1688)/(3600*2800+1688)=0.65W/m 2 .K

熱阻損失率 =(Km-Kp)/Kp=(0.65-0.49)/0.49=32.6%


用普通碳鋼做拉結(jié)件,熱橋損失為32.6%,影響很大。


從以上對比可以看出,用FRP拉結(jié)件制作的夾心保溫外墻板,幾乎沒有熱橋損失,采用金屬材料拉結(jié)件制作的夾心保溫外墻板,熱橋損失為10~30%左右。


對于不銹鋼拉接件的熱阻值損失率,計算為10.2%,與國外的技術(shù)經(jīng)驗基本吻合,而國內(nèi)試驗檢測卻高達(dá)30%,幾乎接近普通碳鋼拉結(jié)件的理論計算值,出現(xiàn)了較大的差異,經(jīng)過分析,可能是由于不銹鋼材質(zhì)不同所致。


04

熱橋治理對于建筑節(jié)能的意義


1. 我國建筑外墻的節(jié)能發(fā)展情況


上世紀(jì)90年代以前,中國的建筑處于房屋短缺的階段,對于房屋的舒適性和建筑節(jié)能都重視不夠,由于北方地區(qū)冬季普遍需要采暖,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和物質(zhì)水平的提高,“節(jié)能墻改”工作逐漸提上議事日程,2000 年前后,北方地區(qū)首先提高了外墻保溫標(biāo)準(zhǔn),制定了節(jié)能 50% 的技術(shù)目標(biāo),這促進(jìn)了外墻保溫性能的提高,外墻的外保溫技術(shù)得到快速發(fā)展,盡管在外墻防火、外裝飾面開裂、保溫脫落等方面還存在很多的問題,但對于建筑節(jié)能起到了很大的作用,具有顯著的意義。


在一些夏熱冬冷地區(qū),外墻外保溫和外墻內(nèi)保溫技術(shù)并存,當(dāng)采用外墻內(nèi)保溫型式時,陽臺、空調(diào)板部位會形成嚴(yán)重的冷熱,導(dǎo)致了能量的大量流失,無形中白白浪費了能源。


南方地區(qū)由于不需要采暖,但在夏季需要使用空調(diào),特別是 2000 年以后,新建的建筑幾乎都安裝了空調(diào),多數(shù)以使用電能為主,由于不是采用集中能源供應(yīng),外墻的保溫性能不足所導(dǎo)致的能源損失始終沒有引起足夠的關(guān)注,每年夏天空調(diào)使用高峰期都會發(fā)生拉閘限電停產(chǎn)等情況,近幾年這一現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。其實在南方地區(qū),提高外墻的熱阻,也是提升建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的重要手段。


但由于南方地區(qū)多雨和臺風(fēng)的影響,外墻一般難以采用外保溫的形式,大多數(shù)建筑都是采用外墻內(nèi)保溫形式,以玻化微珠保溫砂漿為主,雖然 90% 以上使用保溫砂漿的建筑,并不能真正滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求,且外墻內(nèi)側(cè)無法釘掛重物,但由于缺乏技術(shù)而得不到改變;甚至很多項目交工后,住戶裝修前的第一件事情就是鏟除外墻的內(nèi)保溫,不但花掉了基建成本,而且沒有得到一點節(jié)能的效果,同時產(chǎn)生了大量的建筑垃圾,這一現(xiàn)象應(yīng)該引起重視。


夾心保溫外墻的保溫材料是夾在兩層不燃的混凝土之間,在滿足墻板節(jié)能要求的同時,徹底地避免了火災(zāi)危險和保溫材料受潮失效,經(jīng)過歐美發(fā)達(dá)國家近五十年的實踐,技術(shù)已經(jīng)非常成熟,是一種非常可靠的保溫節(jié)能技術(shù),可以適合于我國任何氣候的地區(qū),也適用于多雨和臺風(fēng)地區(qū),詳見深圳市住建局《深圳市 PC 建筑外墻節(jié)能集成技術(shù)研究》課題報告,本文不再贅述。


2. 夾心保溫外墻板熱橋治理的意義


隨著國內(nèi)裝配式建筑的興起,夾心保溫外墻的應(yīng)用越來越廣泛,這一技術(shù)應(yīng)用成功的關(guān)鍵是保溫拉結(jié)件的設(shè)計、選型,通過前文的對比試驗和計算分析可以發(fā)現(xiàn),熱橋?qū)τ趭A心保溫外墻板的熱工性能影響非常大,特別是金屬材料保溫拉接件所形成的熱橋,會使墻板的熱阻損失高達(dá) 10%~30%,樓板和陽臺等混凝土聯(lián)通橋形成的熱橋更是高達(dá) 40%~50%,使業(yè)主在外墻保溫節(jié)能方面造成巨大的浪費,有必要進(jìn)行治理。


我國的建筑節(jié)能經(jīng)歷了節(jié)能 30%、節(jié)能 50%、節(jié)能65% 幾個階段,北方地區(qū)已經(jīng)上升到節(jié)能 75% 的標(biāo)準(zhǔn),每一次標(biāo)準(zhǔn)的提升,都是在前一標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能基礎(chǔ)之上提高了 30% 的要求,如果不重視熱橋的影響,一旦熱橋損失過大,就會使保溫節(jié)能成為自欺欺人的“安慰性計算”,而實際效果卻大打折扣。


南方地區(qū)由于沒有采暖的要求,節(jié)能主要體現(xiàn)在節(jié)省空調(diào)的電耗方面,如果外墻存在較大的熱橋,同樣地會大大降低節(jié)能的效果;如果東、西墻體的蓄熱能力較強(qiáng),由于白天外墻表面的溫度已經(jīng)非常高,即使是在夜晚也還會大量消耗空調(diào)能源,因此熱橋治理對于南方地區(qū)同樣重要。


最有效的措施就是盡量避免內(nèi)外葉墻的鋼筋和混凝土形成聯(lián)通,聯(lián)通材料只能使用導(dǎo)熱系數(shù)較低的高強(qiáng)度材料,才能防止造成熱橋損失,達(dá)到較高的熱阻和較低的墻體傳熱系數(shù),真正地實現(xiàn)節(jié)能目的。


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總結(jié)


1. 在夾心保溫外墻板設(shè)計時,必須采用有一定強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)性材料穿透保溫層時,由于熱橋而產(chǎn)生的熱阻損失率,并不與熱橋面積率成正比,而與穿透材料的導(dǎo)熱系數(shù)關(guān)系很大。熱橋的導(dǎo)熱系數(shù)越大,損失率越大,反之則越小。


2. 連接內(nèi)外葉墻板保溫拉接件宜采用 GFRP 等低導(dǎo)熱系數(shù)的高強(qiáng)度材料制作,所形成的熱橋損失小于 1%,可以忽略不計。


3. 如果采用金屬材料保溫拉結(jié)件(不銹鋼、普通碳鋼),即使拉結(jié)件總面積達(dá)到墻板總面積的0.2%~0.3%時,金屬拉結(jié)件熱橋會導(dǎo)致墻板傳熱系數(shù)增大 10%~30%,不容忽視,應(yīng)該適當(dāng)加厚保溫厚度。


4. 不銹鋼材料的種類很多,并且化學(xué)成分和分子結(jié)構(gòu)的差異會造成導(dǎo)熱系數(shù)變化很大,對用于制作保溫拉結(jié)件的不銹鋼材料,應(yīng)該進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)檢測,提供其熱工參數(shù)后方可計算。


5. 如果有鋼筋混凝土穿過夾心保溫外墻板保溫層時,會形成嚴(yán)重的熱橋,當(dāng)熱橋的面積達(dá)到墻板面積的3%左右時,將造成墻板熱阻值下降40%~50%,在對夾心保溫外墻板設(shè)計時,應(yīng)對熱橋影響進(jìn)行分析,經(jīng)計算確定保溫厚度,并進(jìn)行防結(jié)露驗算。


在采用夾心保溫外墻的裝配式建筑中,對于陽臺、空調(diào)板的熱橋影響,如果不采用斷橋措施,應(yīng)該計算熱橋損失。


(責(zé)任編輯:金曙)



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[責(zé)任編輯:Susan]

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