復(fù)合保溫砌塊熱工性能計(jì)算

焦保平 楊永恒（西北民族大學(xué)土木工程學(xué)院；甘肅省新型建材與建筑節(jié)能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730124）

0 前言

在我國(guó)節(jié)能減排政策的推動(dòng)下，建筑節(jié)能工作取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，尤其以外墻外保溫為主的外墻節(jié)能保溫做法，對(duì)于改善建筑功能，減少能源消耗發(fā)揮了重要作用。但是，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，外墻外保溫的缺陷逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，外墻飾面開(kāi)裂，保溫板脫落的事故經(jīng)常發(fā)生，加之外墻外保溫的設(shè)計(jì)壽命只有二十五年，與建筑物主體壽命有很大的矛盾。鑒于此，國(guó)家及時(shí)調(diào)整政策導(dǎo)向，大力推廣建筑節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)。在此政策的引導(dǎo)下，建筑節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)不斷涌現(xiàn)。

作為建筑填充墻使用的一種復(fù)合保溫砌塊，通過(guò)微孔混凝土和聚苯乙烯泡沫板澆注成型，無(wú)縫鑲嵌，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)一次砌筑成型，主斷面無(wú)需再進(jìn)行外墻保溫施工，完全滿足建筑節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化要求。對(duì)這種特定的復(fù)合保溫砌塊熱工性能——熱阻，我們用理論的方法進(jìn)行了計(jì)算。

1 復(fù)合保溫砌塊熱阻的理論計(jì)算

復(fù)合保溫砌塊根據(jù)節(jié)能要求的不同，有系列產(chǎn)品，我們選取其中厚度最小的規(guī)格來(lái)進(jìn)行計(jì)算。該復(fù)合保溫砌塊的規(guī)格尺寸和材料組成見(jiàn)圖1。

根據(jù)GB50176-2016《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄“C.1 非勻質(zhì)復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻”計(jì)算的規(guī)定，由兩種以上材料組成的、二（三）向非勻質(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)相鄰部分熱阻的比值小于1.5時(shí)，復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻可按下列公式計(jì)算（公式中符號(hào)的意義參考該規(guī)范）：

在計(jì)算中，平行于熱流方向的熱阻按材料不同疊加計(jì)算，垂直于熱流方向的熱阻分層計(jì)算，各層按不同材料所占面積百分比加權(quán)計(jì)算。為了疊加計(jì)算，將砌塊平行于熱流方向劃分成a、b、c、d、e五個(gè)部分，垂直于熱流方向劃分成一、二、三、四、五層，見(jiàn)圖2。各部分和各層的尺寸對(duì)應(yīng)圖1。

圖1 復(fù)合保溫砌塊的結(jié)構(gòu)及材料構(gòu)成

圖2 復(fù)合砌塊傳熱計(jì)算圖示

對(duì)砌塊的構(gòu)成材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，在熱流方向上，第a部分與第b部分、第d部分與第e部分為相鄰部分，這兩個(gè)相鄰部分熱阻的比值是最大的，根據(jù)估算，兩相鄰部分熱阻的比值大于1.5。但熱阻較大的部分在傳熱上面積占比不是很大，且兩相鄰部分熱阻的比值雖然超過(guò)1.5，但并不是很顯著，為了減少更繁瑣的計(jì)算，暫不考慮第a部分和第d部分作為冷橋?qū)鳠岬挠绊憽?/p>

復(fù)合保溫砌塊組成材料中微孔混凝土導(dǎo)熱系數(shù)取0.20 W/m.K，聚苯乙烯泡沫板導(dǎo)熱系數(shù)取0.041W/m.K。按劃據(jù)規(guī)范，內(nèi)表面換熱組和外表面換熱阻分別取0.11m2k/w和0.04m2k/w。

1）按部分計(jì)算熱阻如下第a部分熱阻Roua=0.2/0.2=1.0（ m2k/w）分圖，計(jì)算得到第a、b、c、d、e各部分的面積占比f(wàn)分別為fa=0.083、fb=0.40、fc=0.033、fd=0.40、fe=0.083；70mm厚聚苯乙烯泡沫板熱阻為1.707m2k/w，70mm厚微孔混凝土熱阻為0.35m2k/w，20mm厚微孔混凝土熱阻為0.10 m2k/w。根據(jù)規(guī)范，內(nèi)表面換熱組和外表面換熱阻分別取0.11m2k/w和0.04m2k/w。

1）按部分計(jì)算熱阻如下

第a部分熱阻Roua=0.2/0.2=1.0（ m2k/w）

第b部分熱阻

Roub=0.1+1.707+0.1+1.707+0.1=3.714（ m2k/w）

第c部分熱阻

Rouc=0.1+0.35+0.1+1.707+0.1=2.357（ m2k/w）

第d部分熱阻

Roud=0.1+1.707+0.1+1.707+0.1=3.714（ m2k/w）

第e部分熱阻Roue=0.2/0.2=1.0（ m2k/w）

按各部分面積占比計(jì)算的復(fù)合保溫砌塊的傳熱阻Ruu

相見(jiàn)頂部計(jì)算公式。

2）按分層計(jì)算熱阻如下：

第二層熱阻

第四層熱阻

按各層熱阻疊加計(jì)算的復(fù)合保溫砌塊的熱阻

3）非勻質(zhì)復(fù)合保溫砌塊的熱阻如下：

2 結(jié)論

1）復(fù)合保溫砌塊澆注成型，生產(chǎn)工藝靈活，可以生產(chǎn)不同厚度規(guī)格的產(chǎn)品，具有優(yōu)異的熱工性能，以厚度最小的砌塊計(jì)算的熱阻已能滿足我國(guó)大部分地區(qū)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)主斷面的熱工要求。

2）計(jì)算中合理劃分各部分各層，可以給計(jì)算帶來(lái)很大的方便，可保證計(jì)算的準(zhǔn)確性。

3）計(jì)算中應(yīng)充分理解公式中各符號(hào)和參數(shù)的意義，做到準(zhǔn)確使用。