安徽建筑大學(xué) 張舉
摘要：隨著經(jīng)濟發(fā)展，建筑越來越注重外觀，同時由于節(jié)能需要，誕生了外墻保溫的各種方式。在外墻保溫構(gòu)造中“熱橋”是不可避免的；這些部位的傳熱量比主體部分大得多,它們的內(nèi)表面溫度也比主體部分低，因此，要盡量減少熱橋?qū)崃康膿p失［1］。本文擬分析外墻外保溫干掛系統(tǒng)各種典型構(gòu)造方式中存在的熱橋?qū)φ麄€傳熱面的影響，并提出熱橋隔斷辦法。
0 引言
近年來，隨著能源問題的日益嚴(yán)重，節(jié)能已滲入到各個領(lǐng)域；而建筑能耗在能源消耗中占有很大的比例，因此，建筑節(jié)能顯得尤為迫切。建筑節(jié)能的重點是外墻節(jié)能技術(shù)［2］，即外墻保溫隔熱技術(shù)；按照保溫材料在外墻中的位置可分為外墻外保溫、中間保溫、內(nèi)保溫等三種保溫方式，其中以外墻外保溫最優(yōu)［3］，并且其技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。外墻外保溫干掛系統(tǒng)的典型構(gòu)造主要包括：有封閉空氣間層和無封閉空氣間層的保溫隔熱構(gòu)造方式。文章分別選取這兩種典型構(gòu)造，分析其存在的熱橋，并提出熱橋隔斷辦法。
1 理論分析
1.1兩種典型構(gòu)造的構(gòu)造圖
靜止的空氣導(dǎo)熱系數(shù)很小，為了提高建筑物的熱工性能，常在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中設(shè)置封閉的空氣間層，作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫層，常見的有封閉空氣間層的保溫構(gòu)造如集保溫裝飾一體化的一體化板材。外墻保溫裝飾一體化板材采用干掛法施工，現(xiàn)場組合式安裝，首先將龍骨固定在外墻上，再把一體化板材固定在龍骨上，兩塊板材之間采用榫槽拼接的方式，形成完美的裝飾效果。一體化板材與建筑物外墻之間形成了25mm相對靜止的空氣層。因空氣在常溫常壓條件下的導(dǎo)熱系數(shù)為 0.024 W/( m·K) ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于建筑上常用保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù),因此，該靜止空氣層與一體化板材一起達(dá)到了雙重保溫節(jié)能的效果，同時還能避免墻體發(fā)霉現(xiàn)象。一體化板材的安裝構(gòu)造圖見圖1-1。
圖1-1一體化板材安裝構(gòu)造圖
而在干掛系統(tǒng)中由于構(gòu)造的需要，常常空氣間層的間距比較大，不能形成靜止的空氣層，常見的無封閉空氣間層的保溫構(gòu)造如干掛石材；石材干掛外墻保溫系統(tǒng)主要由：墻體結(jié)構(gòu)層、保溫層、飾面層三部分組成；保溫層材料目前大多采用巖棉；飾面層主要為大理石、花崗巖、石材等；首先進(jìn)行龍骨的安裝，龍骨安裝完畢后，在龍骨的龍骨施工完畢后，在龍骨夾層中鋪貼防火巖棉保溫層；最后進(jìn)行外裝飾面的固定。圖1-2是干掛石材構(gòu)造圖。
圖1-2干掛石材安裝構(gòu)造圖
1.2兩種典型構(gòu)造的熱橋分析
由圖1.1可知一體化板材通過專用龍骨干掛在建筑外墻，板間采用特殊設(shè)計的榫槽的結(jié)構(gòu)拼接，形成完美的整體裝飾效果。一體化板材與建筑物外墻之間形成了25mm相對靜止的空氣層。因空氣在常溫常壓條件下的導(dǎo)熱系數(shù)為 0.024 W/( m·K) ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于建筑上常用保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù),因而該靜止空氣層與一體化板材一起，達(dá)到雙重保溫、隔熱的效果，并能有效避免墻體發(fā)霉現(xiàn)象。在整個一體化板傳熱面上只有膨脹釘處存在熱橋，而膨脹釘粘結(jié)部位所占面積相對整體建筑較小,其對整個一體化板傳熱熱工性能影響極小。
從圖1.2干掛石材構(gòu)造圖可以看出，為了干掛石材從而留出150一300mm的距離來設(shè)置鋼龍骨,因此在石材與外圍護(hù)主體結(jié)構(gòu)中間留出一定厚度的空氣層，而此部分空氣層由于間距太大，存在比較強烈的對流運動，其并不能很好地起到保溫隔熱的作用。在石材的固定中存在石材和金屬構(gòu)件的直接接觸，還有金屬與金屬的直接接觸，這種硬性接觸對整個石材傳熱面上的傳熱有一定影響，其存在的熱橋不可忽略。
2 數(shù)據(jù)比較
我們以平均傳熱系數(shù)來比較兩種熱橋?qū)鳠嵊绊憽Ｆ骄鶄鳠嵯禂?shù)Km（w/㎡.k）是指外墻包括主體結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)性熱橋等部位在內(nèi)的各部分傳熱系數(shù)平均值。平均傳熱系數(shù)的計算方法有很多種，下面我們采用常用的面積加權(quán)法來進(jìn)行平均傳熱系數(shù)的計算。其基本計算思路是將外墻主體部位和周邊熱橋部位的一維傳熱系數(shù)按其對應(yīng)的面積加權(quán)平均［4］，計算公式如下：
（1），
其中，Kp—外墻主體部位的傳熱系數(shù)（w/㎡.k）；
Fp—外墻主體部位的傳熱系數(shù)（㎡）；
K1—熱橋部位的傳熱系數(shù)（w/㎡.k）；
F1—熱橋部位的傳熱系數(shù)（㎡）。
2.1膨脹螺栓對一體化板材綜合傳熱系數(shù) Km值的影響
不考慮熱橋時，一體化系統(tǒng)的傳熱系數(shù)如下：以鋼筋砼的基層墻體作為算例，系統(tǒng)構(gòu)造參數(shù)見表2.1。
表2.1鋼筋砼墻體的保溫裝飾一體化系統(tǒng)的做法及性能參數(shù)
分層厚度（mm） | 構(gòu)造做法 | 導(dǎo)熱系數(shù) w/m.k | 修正系數(shù) | 熱阻（㎡.k）/w | 主體部位 | ||
熱惰性指標(biāo) | 傳熱阻（㎡.k）/w | 傳熱系數(shù)w/（㎡.k） | |||||
20 | 內(nèi)粉刷及內(nèi)飾面 | 0.87 | 1 | 0.023 | 2.46 | 1.82 | 0.55 |
250 | 砼墻 | 1.74 | 1 | 0.144 | |||
20 | 1:3水泥砂漿粉刷 | 0.93 | 1 | 0.022 | |||
25 | 空氣層 | —— | — | 0.14 | |||
40 | 羅寶板 | 0.027 | 1.1 | 1.34 | |||
不考慮熱橋的影響，鋼筋砼墻體的保溫裝飾一體化系統(tǒng)的傳熱系數(shù)K值計算如下：
K=
=0.55w/㎡.k;
考慮到膨脹螺栓對系統(tǒng)傳熱的影響時，系統(tǒng)的傳熱系數(shù)計算如下：
根據(jù)《外墻外保溫系統(tǒng)構(gòu)造圖集》（六）（圖集號：皖2008J211）中板材豎向布板要求：復(fù)合龍骨水平向布置，間距@300~500mm；龍骨與基層墻體用膨脹螺栓錨固，間距@300-500mm；根據(jù)要求，龍骨間距和螺栓間距都取500mm。在面積為2000×2000mm的基層墻體上，龍骨間距取500mm，螺栓間距取500mm，則螺栓布置如圖2-2。基層墻體、系統(tǒng)構(gòu)造及材料各種參數(shù)與表2.1中各參數(shù)相同。
圖2-2膨脹螺栓布置圖
不考慮膨脹螺栓對傳熱的影響時，系統(tǒng)的傳熱系數(shù)為0.55w/㎡.k；現(xiàn)在考慮到膨脹螺栓后，系統(tǒng)的傳熱系數(shù)按照面積加權(quán)法來計算(參照公式1), Kp=0.55w/㎡.k； Fp=4㎡；膨脹螺栓導(dǎo)熱系數(shù)l=16.2w/m.k，螺栓尺寸為?8×80mm；經(jīng)計算可得到系統(tǒng)的平均傳熱系數(shù)為0.557w/㎡.k；與不考慮螺栓時系統(tǒng)的傳熱系數(shù)0.55w/㎡.k相比，系統(tǒng)傳熱系數(shù)增大了1.27%。
2.2石材掛件對石材綜合傳熱系數(shù) Km值的影響
選取厚30mm的外保溫石材，面積尺寸為400mm×1000mm，則需要2個尺寸為5mm×40mm×100mm不銹鋼石材掛件，掛件導(dǎo)熱系數(shù)λ=60w/m.k；不考慮石材掛架時，系統(tǒng)傳熱系數(shù)已經(jīng)計算，K=0.9w/㎡.k；現(xiàn)在考慮石材掛件部分對熱橋的影響，用公式（1）計算得考慮到系統(tǒng)平均傳熱系數(shù)Km為1.1w/㎡.k；我們可以看出考慮到石材掛件后，石材傳熱系數(shù)增大了22%。石材掛件對石材的傳熱系數(shù)影響較大，這部分熱橋不可忽略。
3 熱橋隔斷辦法
熱橋在建筑中普遍存在，是不可避免的；同時，熱橋有許多的危害，如［5］：
1）因結(jié)露使墻體潮濕，破壞室內(nèi)裝修，墻皮脫落，破壞室內(nèi)景觀；
2）因結(jié)露使室內(nèi)潮濕，助長病菌的滋生，破壞室內(nèi)衛(wèi)生環(huán)境；
3）破壞結(jié)構(gòu)安全；
4）熱橋?qū)ㄖ畲蟮挠绊懢褪牵涸黾恿藟w局部傳熱量，降低了墻體的平均傳熱熱阻，增加了建筑能耗，節(jié)能性大為下降。
雖然熱橋是不可避免的，但由于其存在的危害，我們必須要采取相應(yīng)的補救措施。熱橋處理的基本原則是：加強保溫，提高熱橋自身熱阻。通過一些措施有些熱橋是可以大幅度消弱或部分削弱的。由理論和數(shù)據(jù)分析可知，干掛石材系統(tǒng)，掛件對傳熱的影響比較大，對石材掛件進(jìn)行處理對建筑節(jié)能非常重要。因此，我們可以采取在掛件周圍貼保溫材料的方式來降低其對傳熱的影響。
4 結(jié)論及展望
1）一體化板材中膨脹釘對傳熱影響很小，采用羅寶板飾面的建筑物，可以大幅度提高墻體的保溫隔熱功能，降低建筑能耗。
2）石材中的固定件對傳熱的影響較大，可通過加強保溫的方法來減小熱橋影響；
3）熱橋影響外墻傳熱系數(shù)的關(guān)鍵是熱橋的面積和傳熱系數(shù)；
4）熱橋的研究對建筑節(jié)能具有非常重大的意義，我們要繼續(xù)探索熱橋隔斷的新方法。
參考文獻(xiàn)
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[4] 楊麗萍，閆增峰等外保溫釘粘部位對圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的影響，住宅科技， 2010，10
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