來克明  謝江宏

第四軍醫大學  陜西省土木建筑學會  郵編710032

 

    筆者經過多年的工程實踐與理論研究，創建了超高層建筑外墻外保溫節能體系，該成果在總后某軍醫大學兩棟30層住宅，18層軍職樓住宅，總裝某部三棟家屬樓和空軍某部辦公兼宿舍樓中進行了示范應用，總面積為12萬m²，與常規設計外保溫相比，節約經費246萬元，節能達65%。效果顯著。獲國家重大發明。現對創建的超高層建筑外墻外保溫墻體的熱工性能作以分析。

 

    1．外墻主體部分的保溫

    現澆混凝土外墻外保溫主體部分保溫構造見圖1。

    (1)基底墻體：300mm厚鋼筋混凝土剪力墻。

    (2)聯接件：采用防銹金屬聯接件，植筋于基底墻體中，該聯接件的抗拉拔力學性能10.54KN,每平方米植筋抗拉拔力為65.87KN/m²。

    (3)聚苯乙烯保溫板：密度為30kg/m²，厚度為30mm。

    (4)鋼筋網：200mm×200mm鋼筋網。

    (5)鋼板網：網眼為25mm×25mm的菱形。

    (6)抹灰層：水泥砂漿，厚度為30mm。

    (7)外飾面層：使用面磚作外飾面。

 

    2．外墻交角處的保溫

    外墻交角處的保溫構造見圖2。結構外墻植筋距邊角60mm。

 

    3．窗戶處的外墻保溫

    窗戶部位的保溫細部構造見圖3。窗洞口附加鋼板網示意圖見圖4。

 

    1．外墻主體部位的傳熱系數

    根據外墻主體部位的保溫設計方案：

    由式：

            δ

    R= ——和  R₀=R_i+R₁+R₂+Re

            λ 

   

    式中：δ——材料層的厚度（m）；

    λ——材料的導熱系為[w /(m .k )]；

    R₀ ——轉護結構的傳熱阻(m²·K/W)；

    R_i ——內表面換熱阻(m²·K/W)；

    Re ——外表面換熱阻(m²·K/W)；

    R  ——圍護結構熱阻(m²·K/W)；

    R₁R₂——不同材料層熱阻（m²·K/W）。

    將各數值代入得外墻主體部位的傳熱阻為：

                     0.03      0.03      0.3

    R₀=0.11+ ———+ ——— + ——— =1.068(m²k/W)

                     0.93    0.042     1.74

 

    相應的外墻主體部位的傳熱系數為：

            1       1

    R= —— = ——— =0.93(W/m2·k)

           R₀      1.068

 

    值得說明的是，計算外墻主體部位的傳熱阻時并未計算飾面磚、鋼筋網和鋼板網的導熱阻對外墻傳熱阻的貢獻。如果全部考慮，外墻主體部位的傳熱阻將會增大，外墻主體部位的傳熱系數還要小一些。即使如此，外墻主體的傳熱系數K=0.93(W/m²·k)也已經小于現行國家節能標準對西安地區節能住宅外墻主體部位傳熱系數的要求限值K=1.00(K/m2·k)。

 

    2．新型外墻保溫體系外墻中可能出現局部熱橋部位的熱工分析

    這項新型外墻保溫體系把外保溫板置于間隔層樓板的挑沿之上，使得外保溫板被間隔層樓板的挑沿隔開（見圖5所示），造成整體建筑外保溫出現局部熱橋的可能，下面對這種可能出現熱橋的部位進行熱工驗算。

 

    A．熱橋部位的建筑熱工設計要求

    設計保溫板被間隔層樓板的挑沿隔開處為最不利的貫通式熱橋，該處內表面（在室內最不利點即為外墻與地面樓板交角處）的溫度計算公式為(參見《民用建筑熱工設計規范》GB50176-93。

      

                    R₀′- R₀′)

 

    θ_i′=t′ ———————R_i(t_i-t_e)

                        R′_·R₀

 

    式中：θ_i′——熱橋部位內表面溫度(℃)；

              t_i  ——室內計算溫度(℃)；

              t_e  ——室外計算溫度(℃)，應按本規范附錄三附表3.1中

              Ⅰ型圍護結構的室外計算溫度采用；

               R_{0  ————}非熱橋部位的傳熱阻(m²·k/W)；

               R₀′   _————熱橋部位的傳熱阻(m²·k/W)；

                R_{i  ————}內表面換熱阻，取0.11 m²·k/W；

                 η  _————修正系數，應根據比值a/δ，按表4.3.3-1或表4.3.3-2采用。

    根據《民用建筑熱工設計規范》(GB50176-93)的規定，要求熱橋部位內表面溫度θ^′大于室內空氣露點溫度td，即：θ′≥t_d

 

    B．熱橋部位的熱工計算結果

    根據《民用建筑熱工設計規范》(GB50176-93)的規定，以上兩式中的計算參數分別應取為：

                                                    0.03      0.03     0.3

    R₀=1.068(m2k/W)   R₀=0.11+ ———+ ——— + ——— =1.068(m²k/W)

                                                     0.93    0.042     1.74

 

    R_i=0.11(m²·k/W)，t_i=18℃，t_e= ^_5℃，η=0.64

    所以得到：θ′=13.05℃>t_d=10.1℃(室內溫度18度，相對溫度60%)。

 

    C．熱橋部位的熱工分析結論

    根據《民用建筑熱工設計規范》(GB50176-93)的規定，我們對這項新型外墻保溫體系可能出現局部熱橋的部位進行了熱工驗算。驗算時假設外保溫板被間隔層樓板的挑沿隔開處為最不利的貫通式熱橋，計算該處的內表面(室內最不利點即為外墻與地面樓板交角處)溫度。

 

    計算結果表明，室內最不利點(即為外墻與地面樓板交角處)部位的內表面溫度θ’遠大于室內空氣露點溫度，完全滿足現形建筑熱工設計規范要求。

 

    這也說明，即使我們以最不利的情況對這項新型外墻保溫體系可能出現局部熱橋的部位進行假設計算，已經滿足了建筑熱工的要求。事實上，這項新型外墻保溫體系可能出現局部熱橋的部位并不是最不利的貫通式熱橋。

 

    經以上熱工分析證明:該新型外墻外保溫體系構造科學合理,保溫隔熱效果顯著,保溫體系外保溫板被間隔層樓板的挑沿隔開處完全滿足現行建筑熱工設計規范要求，值得廣泛推廣應用。

 

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)