復合保溫砌塊熱工性能計算

焦保平 楊永恒（西北民族大學土木工程學院；甘肅省新型建材與建筑節(jié)能重點實驗室，甘肅 蘭州 730124）

0 前言

在我國節(jié)能減排政策的推動下，建筑節(jié)能工作取得了長足的發(fā)展，尤其以外墻外保溫為主的外墻節(jié)能保溫做法，對于改善建筑功能，減少能源消耗發(fā)揮了重要作用。但是，經過多年的實踐，外墻外保溫的缺陷逐漸顯現(xiàn)出來，外墻飾面開裂，保溫板脫落的事故經常發(fā)生，加之外墻外保溫的設計壽命只有二十五年，與建筑物主體壽命有很大的矛盾。鑒于此，國家及時調整政策導向，大力推廣建筑節(jié)能與結構一體化技術。在此政策的引導下，建筑節(jié)能與結構一體化技術不斷涌現(xiàn)。

作為建筑填充墻使用的一種復合保溫砌塊，通過微孔混凝土和聚苯乙烯泡沫板澆注成型，無縫鑲嵌，建筑圍護結構一次砌筑成型，主斷面無需再進行外墻保溫施工，完全滿足建筑節(jié)能與結構一體化要求。對這種特定的復合保溫砌塊熱工性能——熱阻，我們用理論的方法進行了計算。

1 復合保溫砌塊熱阻的理論計算

復合保溫砌塊根據(jù)節(jié)能要求的不同，有系列產品，我們選取其中厚度最小的規(guī)格來進行計算。該復合保溫砌塊的規(guī)格尺寸和材料組成見圖1。

根據(jù)GB50176-2016《民用建筑熱工設計規(guī)范》附錄“C.1 非勻質復合圍護結構的熱阻”計算的規(guī)定，由兩種以上材料組成的、二（三）向非勻質圍護結構，當相鄰部分熱阻的比值小于1.5時，復合圍護結構的熱阻可按下列公式計算（公式中符號的意義參考該規(guī)范）：

在計算中，平行于熱流方向的熱阻按材料不同疊加計算，垂直于熱流方向的熱阻分層計算，各層按不同材料所占面積百分比加權計算。為了疊加計算，將砌塊平行于熱流方向劃分成a、b、c、d、e五個部分，垂直于熱流方向劃分成一、二、三、四、五層，見圖2。各部分和各層的尺寸對應圖1。

圖1 復合保溫砌塊的結構及材料構成

圖2 復合砌塊傳熱計算圖示

對砌塊的構成材料和結構進行分析，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1.5，但并不是很顯著，為了減少更繁瑣的計算，暫不考慮第a部分和第d部分作為冷橋對傳熱的影響。

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

1）按部分計算熱阻如下第a部分熱阻Roua=0.2/0.2=1.0（ m2k/w）分圖，計算得到第a、b、c、d、e各部分的面積占比f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算的復合保溫砌塊的傳熱阻Ruu

相見頂部計算公式。

2）按分層計算熱阻如下：

第二層熱阻

第四層熱阻

按各層熱阻疊加計算的復合保溫砌塊的熱阻

3）非勻質復合保溫砌塊的熱阻如下：

2 結論

1）復合保溫砌塊澆注成型，生產工藝靈活，可以生產不同厚度規(guī)格的產品，具有優(yōu)異的熱工性能，以厚度最小的砌塊計算的熱阻已能滿足我國大部分地區(qū)現(xiàn)行標準對圍護結構主斷面的熱工要求。

2）計算中合理劃分各部分各層，可以給計算帶來很大的方便，可保證計算的準確性。

3）計算中應充分理解公式中各符號和參數(shù)的意義，做到準確使用。