來克明  謝江宏

第四軍醫(yī)大學(xué)  陜西省土木建筑學(xué)會  郵編710032

 

    筆者經(jīng)過多年的工程實踐與理論研究，創(chuàng)建了超高層建筑外墻外保溫節(jié)能體系，該成果在總后某軍醫(yī)大學(xué)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(yīng)用，總面積為12萬m²，與常規(guī)設(shè)計外保溫相比，節(jié)約經(jīng)費246萬元，節(jié)能達(dá)65%。效果顯著。獲國家重大發(fā)明。現(xiàn)對創(chuàng)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(xiàn)澆混凝土外墻外保溫主體部分保溫構(gòu)造見圖1。

    (1)基底墻體：300mm厚鋼筋混凝土剪力墻。

    (2)聯(lián)接件：采用防銹金屬聯(lián)接件，植筋于基底墻體中，該聯(lián)接件的抗拉拔力學(xué)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(wǎng)：200mm×200mm鋼筋網(wǎng)。

    (5)鋼板網(wǎng)：網(wǎng)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(gòu)造見圖2。結(jié)構(gòu)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(xì)部構(gòu)造見圖3。窗洞口附加鋼板網(wǎng)示意圖見圖4。

 

    1．外墻主體部位的傳熱系數(shù)

    根據(jù)外墻主體部位的保溫設(shè)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(dǎo)熱系為[w /(m .k )]；

    R₀ ——轉(zhuǎn)護結(jié)構(gòu)的傳熱阻(m²·K/W)；

    R_i ——內(nèi)表面換熱阻(m²·K/W)；

    Re ——外表面換熱阻(m²·K/W)；

    R  ——圍護結(jié)構(gòu)熱阻(m²·K/W)；

    R₁R₂——不同材料層熱阻（m²·K/W）。

    將各數(shù)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(yīng)的外墻主體部位的傳熱系數(shù)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(wǎng)和鋼板網(wǎng)的導(dǎo)熱阻對外墻傳熱阻的貢獻(xiàn)。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(shù)還要小一些。即使如此，外墻主體的傳熱系數(shù)K=0.93(W/m²·k)也已經(jīng)小于現(xiàn)行國家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對西安地區(qū)節(jié)能住宅外墻主體部位傳熱系數(shù)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(xiàn)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(xiàn)局部熱橋的可能，下面對這種可能出現(xiàn)熱橋的部位進行熱工驗算。

 

    A．熱橋部位的建筑熱工設(shè)計要求

    設(shè)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(nèi)表面（在室內(nèi)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(shè)計規(guī)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(nèi)表面溫度(℃)；

              t_i  ——室內(nèi)計算溫度(℃)；

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

              Ⅰ型圍護結(jié)構(gòu)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(nèi)表面換熱阻，取0.11 m²·k/W；

                 η  _————修正系數(shù)，應(yīng)根據(jù)比值a/δ，按表4.3.3-1或表4.3.3-2采用。

    根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》(GB50176-93)的規(guī)定，要求熱橋部位內(nèi)表面溫度θ^′大于室內(nèi)空氣露點溫度td，即：θ′≥t_d

 

    B．熱橋部位的熱工計算結(jié)果

    根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》(GB50176-93)的規(guī)定，以上兩式中的計算參數(shù)分別應(yīng)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(nèi)溫度18度，相對溫度60%)。

 

    C．熱橋部位的熱工分析結(jié)論

    根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》(GB50176-93)的規(guī)定，我們對這項新型外墻保溫體系可能出現(xiàn)局部熱橋的部位進行了熱工驗算。驗算時假設(shè)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(nèi)表面(室內(nèi)最不利點即為外墻與地面樓板交角處)溫度。

 

    計算結(jié)果表明，室內(nèi)最不利點(即為外墻與地面樓板交角處)部位的內(nèi)表面溫度θ’遠(yuǎn)大于室內(nèi)空氣露點溫度，完全滿足現(xiàn)形建筑熱工設(shè)計規(guī)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(xiàn)局部熱橋的部位進行假設(shè)計算，已經(jīng)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(xiàn)局部熱橋的部位并不是最不利的貫通式熱橋。

 

    經(jīng)以上熱工分析證明:該新型外墻外保溫體系構(gòu)造科學(xué)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(xiàn)行建筑熱工設(shè)計規(guī)范要求，值得廣泛推廣應(yīng)用。

 

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)