只有自保温墙体自身的热阻R或墙体自身的当量导热系数λe能满足以上两方面的要求。
3.1.1~3.1.2 分别对自保温墙体热阻R和自保温墙体当量导热系数作了定义性的解释,并提出了墙体热阻R的试验测定应依据的现行国家标准《绝热 稳态传热性质的测定 标定和防护热箱法》GB/T 13475和墙体当量导热系数λe的计算公式。
在按GB/T 13475标准进行墙体传热系数测试时,由于墙体两侧往往有10~20mm厚的抹灰层,以及两侧边界的换热条件有所差异,应将墙体传热阻(传热系数倒数)实测值减去两侧抹灰层热阻(按常规方法计算)及边界的换热阻实测值,计算出墙体自身的热阻R。
3.2~3.3 分别以表3.2和表3.3列出了在夏热冬冷及温和地区,不同结构体系的居住建筑和公共建筑中采用的自保温墙体热阻R或当量导热系数λe限值,以及结构性冷(热)桥部位的传热系数Kb的限值。
攀枝花地区属温和地区,但公共建筑的围护结构是按现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189中的夏热冬暖地区进行热工设计,表中温和地区的R和λe值就是按这个要求计算列出。
要强调指出的是,在现行的居住建筑与公共建筑节能设计标准中,外墙的传热系数都要求以考虑结构性冷(热)桥部位影响的平均传热系数Km表征。所以,必须以不同气候分区的外墙平均传热系数Km的要求来计算确定不同气候分区的自保温墙体的热阻或当量导热系数,而且还必须要求结构性冷(热)桥部位的传热系数Kb不能大于表3.3的限值。计算表明,如果不考虑表3.3中Kb的限值要求,就是在温和地区,240厚的实心砖墙也不符该地区外墙平均传热系数的要求。
所以,对于温和地区,不要像夏热冬冷地区或寒冷地区那样,以在冬季正常采暖条件下从结构性冷(热)部位的内表面温度θi应高于室内空气露点温度td去认识对结构性冷(热)桥部位的传热系数Kb限值要求,而要从外墙平均传热系数Km的要求,扩大自保温墙材的应用范围去认识。
比如:对于温和地区,要求外墙的平均传热系数Km≤2.0W/(m2·K),就是砖混结构体系建筑,若结构性冷(热)桥部位仅是钢筋混凝土构件[Kb=3.03W/(m2·K)],主体部位墙体的传热系数Kp应≤1.65W/(m2·K),而240厚实心粘土砖墙加双面20厚水泥砂浆抹灰层的传热系数K=2.06W/(m2·K),大于Kp≤1.65W/(m2·K)的要求。何况在四川省的温和地区大多属于地震设防要求高的地区,建筑多为框架结构体系,Kp值应≤1.44W/(m2·K)。所以,只有对结构性冷(热)桥部位采取适当的保温处理,使Kp≤2.0W/(m2·K),才有可能将240厚实心砖墙用于温和地区的砖混结构体系建筑中。由于建筑节能设计标准规定外墙的传热系数应取平均传热系数Km进行外墙的热工节能设计计算,因此必须考虑结构性冷(热)桥部位的热工性能对主体部位墙材热工性能的影响,为此,列出了表3.3的结构性冷(热)桥部位的传热系数Kb限值要求
表3.2和表3.3中未列入剪力墙结构体系建筑,如果剪力墙部位采取保温系统后的传热系数较小,仍可通过平均传热系数Km的计算在填充墙部位采用适宜的墙体自保温系统。
4 技术要点
4.0.1 四川省境内河流较多,拥有丰富的砂石资源。四川又是我国三线建设时期的大后方基地,基础工业发展较早,长期以来积垫了大量未开发利用的工业废渣,如煤矸石、粉煤灰、矿渣、钢渣等,不仅掩盖和污染了城市郊区和矿区清澈的河流及绿色植被与农田,破坏了生态环境,而且也给当地的环境生态平衡和旅游资源的开发利用造成了很大的、持续的不利影响。各地区政府及矿区的管理部门,对开发利用堆积如山的工业废渣、尾矿等都非常重视和关心,一直在寻求有效的开发利用信息和途径。
近年来,四川省的有关科研设计单位、高等院校与生产企业通力合作,结合地区的建材资源和建设工程的实际需要,联合研制、生产和应用了一些具有较好热工性能的空心砖和空心砌块,编制了技术规程和标准图,并通过工程实践的总结,取得了宝贵的经验,为进一步在四川地区研究应用保温砌块和墙体自保温系统奠定了良好的技术基础。
对空心块(砖)墙体材料热工性能的试验研究成果表明,可通过块(砖)型的优化设计改善热工性能。例如:
(1)孔洞的长边以垂直热流方向的矩形孔为最佳。
(2)增加一排垂直热流方向的矩形孔洞,砌块热阻增值在20%以上。
(3)减薄平行于热流方向的肋或局部断肋,也能增加热阻。
(4)垂直热流方向的矩形孔错排,不仅可使通过砌块热流的桥路(肋)增长,而且还可使砌块的热阻值比齐排增大约5%。
但是,由于多排孔、错排和薄肋对生产工艺要求很高,而且也难使其表观密度降低,热工性能的提高也是有限的。
另一个途径是,采取轻质高效的保温板材与砌块复合成一个整体,或将轻质保温材料填充在矩形孔洞内,有效地提高砌块的热工性能。
4.0.2 (1)不同类型的自保温空心砖或砌块都要用砌筑砂浆砌筑形成砌体,有的还要梁(板)底部及门窗洞口侧边填实。自保温空心砖或砌块应用在墙体保温隔热工程中时,不仅应采用与其性能配套的砌筑砂浆;而且在热工性能计算时,还应考虑砌筑砂浆及填充实体的影响,以砌体的热阻Rma(或当量导热系数λe.ma)和平均蓄热系数 进行热工计算。
(2)自保温砖或砌块有承重型和非承重型,承重型自保温砖或砌块应用在建筑外墙体中,少不了有构造柱、圈梁和门窗过梁等构造要求的钢筋混凝土构件。为此,自保温砖或砌块砌体不能脱离梁、柱、板等结构与构造要求的钢筋混凝土构件独立地作为建筑的墙身,而且必须在砌体和结构构件的内、外作抹灰层和饰面层形成 “整墙体”。所以,自保温空心砖或砌块在墙体保温隔热工程中应用时,不仅要考虑砌体与钢筋混凝土构件之间的牢固性,而且还要考虑专用砂浆抹灰层及适宜的饰面层形成“整墙体”的整体性。
建筑的墙体是一个系统工程,自保温墙体材料在墙体自保温系统中应用也是一个系统工程,牵涉到配套材料及应用技术的系统研究和应用。所以,必须从自保温墙材构成的墙身和墙身与主体结构形成的整墙体两个整体性考虑,以系统工程概念研发应用与自保温墙材配套的砌筑与抹面砂浆、饰面材料,和与主体结构形成一整体的系统构造技术。不仅要求“整墙体”的平均传热系数Km及平均热惰性指标Dm符合现行建筑节能设计标准的规定,而且还应同时要求整墙体的抗裂防水性能满足相关标准的要求。
4.0.3 部分自保温墙体的热惰性指标较小,墙体热工节能设计时,往往会出现外墙平均传热系数符合标准规定限值,而热惰性指标不符合对应限值的情况。在墙体自保温系统的建筑热工设计计算时,可按下式选择表面太阳辐射吸收系数ρs低的外饰面材料调整墙体的热惰性指标设计值Dde,使其符合标准要求的热惰性指标限值Dre。
Dde=1.5×ρs×Dre
式中,Dde——自保温墙体的热惰性指标设计值;
ρs——外饰面材料的太阳辐射吸收系数;
Dre——与外墙平均传热系数Km限值相对应的热惰性指标限值。
夏热冬冷及温和地区的居住建筑节能设计标准中都规定了外墙的热惰性指标限值。热惰性指标一般只能计算求出。本条提出了自保温墙体热惰性指标D的计算方法。关键的是D值中平均蓄热系数 的计算,本条提出可按《民用建筑热工设计规范》GB 50176-93中附录二之(二)的方法进行计算。该计算方法是:
如某层有两种以上材料组成,该层的平均蓄热系数按下式计算:
=
式中:F1、F2……Fn——在该层中按平行于热流划分的各个传热面积(m2);
S1、S2……Sn——各个传热面积上材料的蓄热系数[W/(m2·K)]。
平均比热容Cm可按平均蓄热系数 的计算方法,用不同组成材料的比热容与其在墙体中所占的面积进行加权计算求出。计算时应将单位为kJ/kg.K的比热容乘以0.28换算为单位为W.h/(kg.K)的比热容代入公式(4.0.4-2)进行计算。