重慶裝配式民用建筑外圍護結構冷凝問題研究

邵培柳

摘 要：以重慶地區裝配式民用建筑外圍護結構為例，以工程中常采用的外葉和內葉鋼筋混凝土厚度，在滿足節能關于傳熱系數的最低要求下，選取聚苯乙烯泡沫塑料保溫板、擠塑聚苯乙烯泡沫塑料保溫板和酚醛保溫板三種不同厚度的夾芯外墻板，進行冷凝分析，分析結果表明，三種夾芯外墻板在保溫板與內葉墻界面處易于發生冷凝，但不會冷凝。

關鍵詞：重裝配式民用建筑；外圍護結構；夾芯外墻版；聚苯乙烯泡沫塑料保溫板；擠塑聚苯乙烯泡沫塑料保溫板；酚醛保溫板；冷凝分析

中圖分類號：TU111.4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）16-0066-03

Abstract： Taking the outer enclosure structure of prefabricated civil buildings in Chongqing area as an example， taking the thickness of reinforced concrete of outer and inner leaves used in engineering as an example， under the lowest requirements of energy saving and heat transfer coefficient， Three kinds of core wall panels with different thickness， polystyrene foam insulation board， extruded polystyrene foam insulation board and phenolic insulation board， are selected for condensation analysis. The results show that， The three kinds of sandwich outer wall panels are easy to be condensed at the interface between the insulation board and the inner leaf wall， but will not be condensed.

Keywords： reassembled civil buildings； exterior enclosure； sandwiched exterior wall panel； polystyrene foam board； extruded polystyrene foam board； phenolic insulation board； condensation analysis

引言

裝配式建筑是指將預制構件廠所生產且驗收合格的包含梁、板、外墻等建筑構件運輸至施工現場進行建筑拼裝施工而得的建筑，因其將主要的施工現場移至工廠，很大限度的降低了城市揚塵、噪音、建筑垃圾等現澆混凝土建筑施工帶來的環境問題，同時有利于建筑業與信息化工業化深度融合、培育新產業新動能、推動化解過剩產能 ，因此應供給側結構性改革和新型城鎮化發展的需求，重慶推廣并逐漸將過去多應用于工業建筑的的裝配式建筑方式應用到民用建筑中。民用住宅建筑對外圍護結構的保溫、隔熱、防潮等要求更高，良好的預制外圍護墻體一方面使室內環境更為舒適，另一方面有助于提高建筑節能性能。而室內室外的溫差及濕度差，使得當圍護結構內部某處溫度低于空氣露點溫度時，位于圍護結構內部或者滲入圍護結構內部的水蒸氣將冷凝，冷凝水長期滯留將極大降低甚至破壞材料節能性能，影響居住及外圍護結構的耐久性 ，因此應對目前普遍采用的節能性能較好的夾芯保溫外墻板在高濕地區重慶使用的冷凝問題進行研究。

本文將選用分別聚苯乙烯泡沫塑料保溫板、擠塑聚苯乙烯泡沫塑料保溫板和酚醛保溫板三種夾芯外墻板進行外圍護結構冷凝計算與驗證，為重慶節能外墻板的設計提供依據。

1 冷凝計算方法、方法及參數選取

1.1 圍護結構內部是否發生冷凝判斷方法

（1）根據室內外統計溫度及外圍護結構材料的熱阻性能按照公式（1）確定外圍護結構各界面處計算溫度？茲。

？茲=ti-■（Ri+Rc ·i） （1）

式中：ti-室內計算溫度（℃）；

te-采暖期室外平均溫度（℃）；

Ri-內表面換熱阻（m2·K/W）；

Rc ·i-冷凝計算界面至圍護結構內表面之間的熱阻（m2·K/W）；

R0-圍護結構傳熱阻（m2·K/W）。

（2）根據界面溫度？茲，確定外圍護結構各層飽和水蒸氣分壓PS曲線。

（3）根據室內外統計溫度、濕度及圍護結構材料性能按照公式（2）確定圍護結構各層實際水蒸氣分壓Pm曲線。

Pm=Pi-■（Pi-Pe） （2）

式中：Pe-室外空氣水蒸氣分壓Pa；

Pi-室內空氣水蒸氣分壓Pa；

H0-圍護結構的總蒸汽滲透阻（m2·Pa·h/g）；

？撞■■Hj -從室內一側算起，由第一層到第m-1層的蒸汽滲透阻之和（m2·Pa·h/g）；

（4）當Pm？叟PS時，則圍護結構內部實際水蒸氣分壓曲線與飽和水蒸氣分壓相交，冷凝發生。

1.2 當圍護結構內部發生冷凝時，驗算保溫材料重量濕度增加是否在允許范圍內

當增加的重量濕度在允許范圍內時，采暖期后，冷凝水可隨時間推移而漸漸向內或向外散發而不至于影響保溫材料性能。

通過公式（3），計算保溫材料在重量濕度允許增量下的蒸汽滲透阻，與重量濕度實際增量下的蒸汽滲透阻進行比較，來驗算重量濕度增加是否超標。

H0.i=■（3）

式中H0.i-冷凝計算界面內側所需的滲透阻（m2·Pa·/g）；

H0，e-冷凝計算界面至圍護結構外表面之間的蒸汽滲透阻（m2·Pa·/g）；

？籽0-保溫材料的干密度（kg/m3）；

？啄i-保溫材料厚度（m）；

[？駐？棕]-保溫材料重量濕度的允許增量（%）；

Z-采暖期天數；

Ps，c-冷凝計算界面處于界面溫度？茲對應的飽和水蒸氣分壓（Pa）；

1.3 參數選取

（1）室內外空氣設計計算參數

空氣水蒸氣分壓與空氣溫度、相對濕度密切相關，對圍護結構冷凝與否有直接影響。

室內外設計計算參數參照GB 50176-2016《民用建筑熱工設計規范》及GB 50736-2012《民用建筑供暖通風與空氣調劑設計規范》相關條文[3]選取，見表1。

（2）夾芯保溫板圍護結構材料參數選取，見表3。

表中鋼筋混凝土厚度為工程中常采用的厚度，以能滿足JGJ 134-2010《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》中規定傳熱系數限值設置保溫板的厚度；將三種保溫板分別編號為①、②和③，如表3，后文將以此編號代表相應保溫板，根據表3材料參數，得三種外墻板整體參數，詳見表4。

2 冷凝計算與分析

2.1 外墻計算界面劃分及基礎數據計算

根據外墻的構成將計算界面分為4部分，如右圖圖1所示。

根據公式（1）得各界面溫度，查表得各界面飽和水蒸氣分壓Ps；根據公式（2）得實際水蒸氣分壓Pm，計算結果見表5。

2.2 結果數據分析

根據表5結果繪制出Ps-Pm曲線，如圖2-圖4。從圖及表中可知，以下規律：（1）三種外墻的各個界面實際水蒸氣分壓均小于飽和水蒸氣分壓，不會發生冷凝；（2）三種外墻均在界面3接近冷凝，從接近程度上看，酚醛夾芯外墻板最易接近冷凝，其次聚苯乙烯泡沫塑料夾芯外墻板，擠塑聚苯乙烯泡沫塑料夾芯外墻板最保險。

3 結束語

（1）設計條件下，當采用工程中常用的60mm厚的鋼筋混凝土外葉墻和90mm厚的鋼筋混凝土內葉墻，并且外圍護墻體整體滿足節能的傳熱系數的要求時，本文中的三種外墻均不會發生冷凝。

（2）根據計算結果，設計時，可優先選用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料夾芯外墻板，其次是聚苯乙烯泡沫塑料夾芯外墻板，最后是酚醛夾芯外墻板。

參考文獻：

[1]國務院辦公廳.國務院辦公廳關于大力發展裝配式建筑的指導意見[Z].2016.

[2]GB 50176-2016.中華人民共和國住房和城鄉建設部.民用建筑熱工設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2016.

[3]GB 50736-2012.中華人民共和國住房和城鄉建設部.民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[4]周默超.中西部地區裝配式建筑發展的現狀與對策[J].科技創新與應用，2018（05）：195-196.

[5]譚美齡，戴國紅，鄭芳彤.裝配式建筑發展前景與造價研究分析[J].科技創新與應用，2016（16）：247.

[6]何山.基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理問題探析[J].科技創新與應用，2016（05）：65.

[7]李曾，王彪.混凝土裝配式住宅建筑施工技術探討[J].科技創新與應用，2018（01）：61-62.