裝配式超低能耗建筑預制夾心保溫墻板熱橋控制措施研究*

吳自敏，楚洪亮，尹述偉，李曉晨，朱清宇，李叢笑

(1.廣東博意建筑設計院有限公司，廣東 佛山 528000； 2.中建科技有限公司，北京 100070；3.中建工程研究院有限公司，北京 101300)

1 裝配式超低能耗建筑

超低能耗建筑指可適應氣候特征和場地環境，利用被動式建筑設計在最大程度上降低供暖、空調、照明需求，通過主動式技術措施在最大程度上提高能源設備與系統效率，充分利用可再生能源，以最少能源消耗、提供舒適室內環境的建筑[1]。裝配式建筑是結構系統、外圍護系統、設備與管線系統、內裝系統主要部分采用預制部品部件集成的建筑[2]，是目前我國積極推廣應用的新型建筑形式。裝配式建筑將部分現場施工作業轉移至工廠，工廠化生產高質量預制構件，并在現場進行裝配，降低對施工人員操作水平的依賴程度，有利于提高工程質量和生產效率。利用裝配式技術優勢，高質量建造超低能耗建筑是建筑節能領域的發展趨勢，即推廣應用裝配式超低能耗建筑。

2 熱橋問題

熱橋是圍護結構熱流強度顯著增大的部位[3]，不僅增加能耗，還會引起結構內表面結露、發霉和長毛等，影響人居環境[4]。無明顯熱橋是超低能耗建筑圍護結構特征之一，自2012 年我國建成首棟超低能耗建筑以來，逐漸形成了以外保溫系統為主的圍護結構高性能保溫技術體系，涵蓋了保溫材料選用、節點設計、精細化施工技術與管理方法等[5-9]。

預制夾心保溫墻板是由兩側葉板、中間保溫板和連接部分拉結而成的復合墻體[10]，具有保溫、與結構同壽命、火災風險小、后期維護成本低等優點，可作為裝配式超低能耗建筑圍護結構。由于圍護結構需采用精細化施工技術，施工工藝復雜，對施工人員操作水平的要求較高，而實際工程中施工人員流動性較大，操作水平參差不齊，導致工程質量問題頻出，制約了裝配式超低能耗建筑的發展。目前，對預制夾心保溫墻板的研究已取得一定成果[11-22]，已對墻板熱工性能、內部冷凝特性等進行了分析。

北京、成都、長沙、上海、杭州和南通等地已開展工程試點，將預制夾心保溫墻板作為非透明圍護結構，用于裝配式超低能耗建筑中。筆者對試點工程進行了現場調研，發現墻板接口連接部位熱橋得到了有效處理，但墻板自身存在熱橋問題，具體表現為：①保溫板間隙存在夾渣，即高導熱系數混凝土貫穿保溫板，形成線狀熱橋，如圖1a 所示；②中間保溫板錯位，錯位部分保溫板有效厚度減小，形成線狀熱橋，如圖1b所示；③保溫板間隙>2mm，板縫中空氣對流增強，形成線狀熱橋；④高導熱系數預埋件貫穿保溫板，形成點狀熱橋，如圖1c所示；⑤與模具接觸的保溫板表面結皮，墻板和外窗安裝完成后，高導熱系數混凝土填充在墻板間隙或墻板與外窗間隙中，形成線狀熱橋，如圖1d所示；⑥中間保溫板與預埋木磚(固定外窗用)間隙>2mm，傳熱方向保溫板有效厚度減小，形成面狀熱橋，如圖1e所示；⑦預埋件安裝破壞保溫材料，被破壞部位保溫板有效厚度減小，形成面狀熱橋，如圖1f所示。

圖1 預制夾心保溫墻板熱橋問題

3 熱橋成因分析

預制夾心保溫墻板生產流程為：外葉板生產與安裝→中間保溫板生產與安裝→內葉板生產與安裝，根據各生產階段特點，結合生產工藝和熱橋問題，分析得到以下熱橋成因。

1)預制構件中預埋件較多，提高了貫穿或破壞保溫板的風險 考慮構件脫模、翻轉、吊裝、運輸、施工現場固定、調整等要求，在構件生產過程中預埋多種不同功能性質的預埋件。預埋件材質以金屬為主，導熱系數大，貫穿或破壞保溫板后形成熱橋。

2)混凝土進入構件間隙形成夾渣 內葉板混凝土在澆筑過程中，受自身重力作用進入保溫板間隙或保溫板與模具間隙，混凝土硬化后形成夾渣或結皮，進而形成熱橋。夾渣形成后無法去除，結皮與保溫板黏結強度高，去除結皮易損傷保溫板。

3)中間保溫板易受擾動，增大了保溫板間隙或保溫板與模具間隙 外葉板混凝土未終凝時，中間保溫板通過其與拉結件和混凝土的黏結作用臨時固定在外葉板上，固定效果有限。內葉板鋼筋綁扎、預埋件安裝和固定、混凝土澆筑等對保溫板產生擾動，保溫板受擾動后間隙增大，使混凝土更易進入，進而形成熱橋。

4)保溫板裁切精度控制不滿足要求，與預埋件間隙>2mm 受預埋件布置和模具形狀尺寸的限制，保溫板在安裝過程中需進行部分裁切，裁切精度不滿足要求時，將導致保溫板安裝完成后與模具或預埋件形成間隙，進而形成熱橋。

5)未對操作界面進行優化，生產過程中施工人員踩踏保溫板 外葉板混凝土未終凝時，在外力作用下易發生塑性變形。在中間保溫板安裝和內葉板生產過程中，施工人員易踩踏保溫板，從而導致保溫板翹曲或下陷錯位，形成熱橋。

6)混凝土振搗使保溫板產生擾動 內葉板混凝土振搗對中間保溫板產生擾動，導致保溫板間隙增大，振搗加速了混凝土進入間隙。

4 熱橋控制措施

4.1 設計優化

1)對貫穿保溫板的預埋件進行設計優化調整，避免保溫板受損。

2)在預埋件大樣詳圖中提供詳細尺寸數據，對破壞中間保溫板的預埋件進行尺寸優化。

4.2 生產管理優化

1)進行中間保溫板鋪貼時，控制板間隙<2mm，利用保溫板碎屑或聚氨酯發泡填充>2mm的間隙。

2)中間保溫板鋪貼完成后，采用膠帶連接間隙兩側保溫板，避免混凝土進入間隙形成夾渣。

3)采用膠帶粘貼與模具接觸的保溫板表面，使保溫板與混凝土形成隔離層，利于去除脫模后的結皮。

4)在保溫板上部空間進行各道工序作業時，設置輔助設施，避免施工人員在作業過程中因踩踏保溫板引起保溫板邊緣翹曲或下陷，進而避免保溫板形成錯位。

5)混凝土應連續澆筑，保證模具、預埋件和連接件不發生變形或移位。

6)提高保溫板裁切精度，保證保溫板間隙及保溫板與模具間隙滿足要求。

5 結語

圍護結構精細化施工是裝配式超低能耗建筑熱橋控制重要措施，針對試點工程調研結果，總結裝配式超低能耗建筑存在的熱橋問題。通過對熱橋成因的分析，基于預制夾心保溫墻板構件設計優化和生產管理優化，提出熱橋控制措施，為類似工程熱橋控制提供借鑒。