玻化微珠整体保温隔热建筑露点温度仿真分析

杨卓强，韩智强

(太原科技大学 交通与物流学院，山西 太原 030024)



玻化微珠整体保温隔热建筑露点温度仿真分析

杨卓强，韩智强

(太原科技大学 交通与物流学院，山西 太原 030024)

为满足我国整体保温隔热建筑65%建筑节能目标、实现供热分户计量的一种建筑模式，以内、外复合保温层为基本研究单元，提出内、外保温层厚度分配原则，计算分析保温隔热建筑热桥部位的露点温度。结果表明：玻化微珠整体保温隔热建筑的热桥部位能较好满足规范要求，并提出高层建筑在寒冷地区和严寒C区满足节能要求的保温层厚度推荐表，研究结果可为同类建筑保温设计提供参考。

玻化微珠保温砂浆；整体保温隔热建筑；导热系数；露点温度

自20世纪80年代初期，国内大力推行发展建筑节能材料，玻化微珠保温砂浆由于其良好的材料性能，在我国中西部地区应用广泛。近年来，国内学者对该类材料都有一定研究。李珠[1]通过选用引气剂和复合纤维等外加剂对玻化微珠保温砂浆导热系数进行研究，并使得该类砂浆的导热系数降低至0.06 W/(m·K)以下。胡亮[2]分析了玄武岩短纤维对玻化微珠保温砂浆相关性能的影响，并得出该类材料的最佳配合比。曾亮[3]对玻化微珠保温砂浆的性能进行了优化研究。

1　基本原理

本文主要借鉴西部地区传统窑洞的保温隔热原理，采取保温墙体内、外相结合的方式，以单户或单个房间为研究对象，对房间所有墙壁都采用玻化微珠保温砂浆进行整体式保温隔热措施。通过选取防火性能较好的无机保温材料，研究其相应的施工方法，将传统窑洞的保温隔热原理应用到现代城市建筑中，既可改善室内热环境，又能达到节能降耗之目的，营造一个冬暖夏凉的宜居室内环境。

1.1保温层的厚度计算及分配原则

整体保温隔热建筑以墙体内外保温层为基本保温模式，即将保温层的计算厚度分割成内外两个部分，如图1所示。根据《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93)[4]，通过计算围护结构平均传热系数，可得出保温层厚度。因此，建筑物围护结构保温层总厚度达到设计要求，内、外保温层的厚度可以自由分配。但在实际施工时，外墙厚度直接影响工程总造价与施工的复杂性，而内墙厚度则影响室内的使用面积。因此，本文建议采用玻化微珠保温砂浆层厚代替传统室内抹灰层厚，由工程经验可知，以2cm较为合理，而外保温层厚应取保温总层厚与内保温层厚度差值。

1.2复合保温层热桥分析

本文以山西某常见9层以上房屋建筑为例，如图2所示，外墙选取剪力墙位置，剪力墙厚度为200 mm，隔墙采用厚度为100 mm混凝土空心砌块，并采用玻化微珠保温砂浆内外复合保温措施，由规范[5]可知，太原属于寒冷A区，9层以上建筑外墙传热系数限值为0.7。经计算，保温层厚度采用7 cm时可满足设计要求，并以外墙5 cm和内墙2 cm进行分配。

1—基层墙体；2—界面砂浆；3—玻化微珠保温砂浆；4—抗裂砂浆；5—耐碱网布；6—柔性腻子；7—饰面涂料

图2　内外复合保温示意图

通过内外复合保温，墙体整体热阻可以达到规范要求，但外墙与内隔墙相交部位会形成热桥，《民用建筑热工设计规范》GB 50176-93[4]中4.3.1规定：围护结构热桥部位的内表面温度不应低于室内空气露点温度。因此，需要对热桥部位进行评估。

根据《民用建筑热工设计规范》GB 50176-93中4.3.3规定，此类热桥属于规范中第三类情况，见图3，按照目前内墙实际情况考察，其隔墙宽度一般为100～200 mm。因此，α/δ=100/280～200/280=0.36～0.71≤1.5，其热桥部位内表面温度计算公式为：

(1)

根据式(1)可知：

计算结果表明，采用内外复合保温时，热桥位置表面温度高于露点温度，满足规范要求。

2　仿真分析

本文采用PTemp软件进行二维温度场模拟。PTemp软件主要以《严寒寒冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ26-2010)为理论基础，可模拟数以十万计的温度节点的二维空间温度分布，并获取所模拟围护结构的温度分布、边界热流和露点温度等信息。

根据内外复合保温情况，热桥位置为外墙和内隔墙相交部位，外墙保温层为内外复合，隔墙未做保温。材料沿厚度自外到内(dx方向)分别为：抗裂砂浆、保温砂浆、钢筋混凝土(外墙)、保温砂浆、抗裂砂浆、混凝土空心砌块(内分隔墙)，以dx=5作为基本厚度，代表5mm，以dy=50作为水平宽度，代表50 mm，材料参数及边界条件见图4～图7。

图4　抗裂砂浆层材料参数及边界条件

图5　保温砂浆层材料参数及边界条件

图7　混凝土空心砌块参数及边界条件

根据材料参数和边界条件，进行模拟计算，其中，室外温度以太原最冷月平均温度-6.5 ℃取值，其温度场见图8。

图8　温度场云图

图8表明：在热桥位置，温度比相邻保温层位置有所降低，但其表面温度要高于室内露点温度(10.2 ℃)，说明模拟计算结果和前面计算结果相吻合。

本文在研究热桥问题时，选择寒冷和严寒(C)区不同层高的结构形式进行厚度计算及模拟分析，厚度计算见表1。

表1　不同区域内外复合厚度选取情况

各种结构形式的内外复合保温模拟情况见图9。

(1)寒冷地区三层砌体结构　　　　　　　(2)寒冷地区四到八层砌体结构

(3)严寒C区三层砌体结构　　　(4)严寒C区四到八层砌体结构　　　(5)严寒C区九层以上剪力墙结构

图9表明:其热桥位置的表面温度可以满足规范要求。按照整体保温隔热建筑对内隔墙的设计要求，内隔墙应设不大于2 cm的保温层，因此，整体保温隔热建筑的内外复合保温做法可以满足现行规范的要求。

3　结论

通过对玻化微珠整体保温隔热建筑的基本厚度单元进行理论分析和仿真模拟，可得出如下结论:

(1)整体保温隔热建筑内外复合保温做法，在设计时可遵循传统外墙保温层厚的计算方法。

(2)以内、外保温层相结合替代单一外保温层，理论计算与模拟分析均表明：在热桥位置，墙体的表面温度要高于室内露点温度，结果较好地满足《民用建筑热工设计规范》的设计要求。

(3)计算并得出了寒冷地区和严寒C区65%节能要求的高层建筑保温层厚度推荐表，研究结果可为同类建筑保温设计提供参考。

[1]李珠,刘元珍,张泽平.高效节能玻化微珠保温砂浆[P].中国专利:CN200610012729.6,2006-10-25.

[2]胡亮,余剑英.玄武岩短纤维对玻化微珠保温砂浆性能影响的研究[J].新型建筑材料,2010,37(1):41-43.

[3]曾亮.玻化微珠保温砂浆的性能优化与研究[D].南昌：南昌大学,2008.

[4]中华人民共和国建设部.民用建筑热工设计规范:GB50176-93[S].北京:中国计划出版社,1993.

[5]中华人民共和国住房与城乡建设部.严寒和寒冷地区居住建筑设计节能标准:JGJ26-2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

Simulation analysis of dew-point temperature for integrated thermal insulation building

YANG Zhuo-qiang，HAN Zhi-qiang

(School of Transportation and Logistics,Taiyuan University of Science and Technology,Taiyuan 030024,China,)

In order to meet the target of 65% of building energy conservation and carry out a construction mode of household heat metering.The dew-point temperature of thermal bridge parts is calculated and analyzed based on inner and outer composite insulating layer.The result shows that the calculation meets the demand of the standard requirements and the recommendation forms of cold plateau zone and Zone C is proposed.The results can give reference to building heat preservation design.

glazed hollow bead mortar;integrated thermal insulation building;thermal conductivity;dew-point temperature

2016-03-03

国家自然科学基金项目(50778118)；太原科技大学博士启动金项目(20142030)

杨卓强(1973—)，男，山西霍州人，博士，讲师。

1674-7046(2016)04-0069-05

10.14140/j.cnki.hncjxb.2016.04.014

TQ 177.6

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