安徽建筑大學 張舉
摘要：隨著經濟發展，建筑越來越注重外觀，同時由于節能需要，誕生了外墻保溫的各種方式。在外墻保溫構造中“熱橋”是不可避免的；這些部位的傳熱量比主體部分大得多,它們的內表面溫度也比主體部分低，因此，要盡量減少熱橋對熱量的損失［1］。本文擬分析外墻外保溫干掛系統各種典型構造方式中存在的熱橋對整個傳熱面的影響，并提出熱橋隔斷辦法。
0 引言
近年來，隨著能源問題的日益嚴重，節能已滲入到各個領域；而建筑能耗在能源消耗中占有很大的比例，因此，建筑節能顯得尤為迫切。建筑節能的重點是外墻節能技術［2］，即外墻保溫隔熱技術；按照保溫材料在外墻中的位置可分為外墻外保溫、中間保溫、內保溫等三種保溫方式，其中以外墻外保溫最優［3］，并且其技術已經相當成熟。外墻外保溫干掛系統的典型構造主要包括：有封閉空氣間層和無封閉空氣間層的保溫隔熱構造方式。文章分別選取這兩種典型構造，分析其存在的熱橋，并提出熱橋隔斷辦法。
1 理論分析
1.1兩種典型構造的構造圖
靜止的空氣導熱系數很小，為了提高建筑物的熱工性能，常在圍護結構中設置封閉的空氣間層，作為圍護結構保溫層，常見的有封閉空氣間層的保溫構造如集保溫裝飾一體化的一體化板材。外墻保溫裝飾一體化板材采用干掛法施工，現場組合式安裝，首先將龍骨固定在外墻上，再把一體化板材固定在龍骨上，兩塊板材之間采用榫槽拼接的方式，形成完美的裝飾效果。一體化板材與建筑物外墻之間形成了25mm相對靜止的空氣層。因空氣在常溫常壓條件下的導熱系數為 0.024 W/( m·K) ,遠遠低于建筑上常用保溫材料的導熱系數,因此，該靜止空氣層與一體化板材一起達到了雙重保溫節能的效果，同時還能避免墻體發霉現象。一體化板材的安裝構造圖見圖1-1。
圖1-1一體化板材安裝構造圖
而在干掛系統中由于構造的需要，常常空氣間層的間距比較大，不能形成靜止的空氣層，常見的無封閉空氣間層的保溫構造如干掛石材；石材干掛外墻保溫系統主要由：墻體結構層、保溫層、飾面層三部分組成；保溫層材料目前大多采用巖棉；飾面層主要為大理石、花崗巖、石材等；首先進行龍骨的安裝，龍骨安裝完畢后，在龍骨的龍骨施工完畢后，在龍骨夾層中鋪貼防火巖棉保溫層；最后進行外裝飾面的固定。圖1-2是干掛石材構造圖。
圖1-2干掛石材安裝構造圖
1.2兩種典型構造的熱橋分析
由圖1.1可知一體化板材通過專用龍骨干掛在建筑外墻，板間采用特殊設計的榫槽的結構拼接，形成完美的整體裝飾效果。一體化板材與建筑物外墻之間形成了25mm相對靜止的空氣層。因空氣在常溫常壓條件下的導熱系數為 0.024 W/( m·K) ,遠遠低于建筑上常用保溫材料的導熱系數,因而該靜止空氣層與一體化板材一起，達到雙重保溫、隔熱的效果，并能有效避免墻體發霉現象。在整個一體化板傳熱面上只有膨脹釘處存在熱橋，而膨脹釘粘結部位所占面積相對整體建筑較小,其對整個一體化板傳熱熱工性能影響極小。
從圖1.2干掛石材構造圖可以看出，為了干掛石材從而留出150一300mm的距離來設置鋼龍骨,因此在石材與外圍護主體結構中間留出一定厚度的空氣層，而此部分空氣層由于間距太大，存在比較強烈的對流運動，其并不能很好地起到保溫隔熱的作用。在石材的固定中存在石材和金屬構件的直接接觸，還有金屬與金屬的直接接觸，這種硬性接觸對整個石材傳熱面上的傳熱有一定影響，其存在的熱橋不可忽略。
2 數據比較
我們以平均傳熱系數來比較兩種熱橋對傳熱影響。平均傳熱系數Km（w/㎡.k）是指外墻包括主體結構及其結構性熱橋等部位在內的各部分傳熱系數平均值。平均傳熱系數的計算方法有很多種，下面我們采用常用的面積加權法來進行平均傳熱系數的計算。其基本計算思路是將外墻主體部位和周邊熱橋部位的一維傳熱系數按其對應的面積加權平均［4］，計算公式如下：
（1），
其中，Kp—外墻主體部位的傳熱系數（w/㎡.k）；
Fp—外墻主體部位的傳熱系數（㎡）；
K1—熱橋部位的傳熱系數（w/㎡.k）；
F1—熱橋部位的傳熱系數（㎡）。
2.1膨脹螺栓對一體化板材綜合傳熱系數 Km值的影響
不考慮熱橋時，一體化系統的傳熱系數如下：以鋼筋砼的基層墻體作為算例，系統構造參數見表2.1。
表2.1鋼筋砼墻體的保溫裝飾一體化系統的做法及性能參數
分層厚度（mm） | 構造做法 | 導熱系數 w/m.k | 修正系數 | 熱阻（㎡.k）/w | 主體部位 | ||
熱惰性指標 | 傳熱阻（㎡.k）/w | 傳熱系數w/（㎡.k） | |||||
20 | 內粉刷及內飾面 | 0.87 | 1 | 0.023 | 2.46 | 1.82 | 0.55 |
250 | 砼墻 | 1.74 | 1 | 0.144 | |||
20 | 1:3水泥砂漿粉刷 | 0.93 | 1 | 0.022 | |||
25 | 空氣層 | —— | — | 0.14 | |||
40 | 羅寶板 | 0.027 | 1.1 | 1.34 | |||
不考慮熱橋的影響，鋼筋砼墻體的保溫裝飾一體化系統的傳熱系數K值計算如下：
K=
=0.55w/㎡.k;
考慮到膨脹螺栓對系統傳熱的影響時，系統的傳熱系數計算如下：
根據《外墻外保溫系統構造圖集》（六）（圖集號：皖2008J211）中板材豎向布板要求：復合龍骨水平向布置，間距@300~500mm；龍骨與基層墻體用膨脹螺栓錨固，間距@300-500mm；根據要求，龍骨間距和螺栓間距都取500mm。在面積為2000×2000mm的基層墻體上，龍骨間距取500mm，螺栓間距取500mm，則螺栓布置如圖2-2。基層墻體、系統構造及材料各種參數與表2.1中各參數相同。
圖2-2膨脹螺栓布置圖
不考慮膨脹螺栓對傳熱的影響時，系統的傳熱系數為0.55w/㎡.k；現在考慮到膨脹螺栓后，系統的傳熱系數按照面積加權法來計算(參照公式1), Kp=0.55w/㎡.k； Fp=4㎡；膨脹螺栓導熱系數l=16.2w/m.k，螺栓尺寸為?8×80mm；經計算可得到系統的平均傳熱系數為0.557w/㎡.k；與不考慮螺栓時系統的傳熱系數0.55w/㎡.k相比，系統傳熱系數增大了1.27%。
2.2石材掛件對石材綜合傳熱系數 Km值的影響
選取厚30mm的外保溫石材，面積尺寸為400mm×1000mm，則需要2個尺寸為5mm×40mm×100mm不銹鋼石材掛件，掛件導熱系數λ=60w/m.k；不考慮石材掛架時，系統傳熱系數已經計算，K=0.9w/㎡.k；現在考慮石材掛件部分對熱橋的影響，用公式（1）計算得考慮到系統平均傳熱系數Km為1.1w/㎡.k；我們可以看出考慮到石材掛件后，石材傳熱系數增大了22%。石材掛件對石材的傳熱系數影響較大，這部分熱橋不可忽略。
3 熱橋隔斷辦法
熱橋在建筑中普遍存在，是不可避免的；同時，熱橋有許多的危害，如［5］：
1）因結露使墻體潮濕，破壞室內裝修，墻皮脫落，破壞室內景觀；
2）因結露使室內潮濕，助長病菌的滋生，破壞室內衛生環境；
3）破壞結構安全；
4）熱橋對建筑最大的影響就是：增加了墻體局部傳熱量，降低了墻體的平均傳熱熱阻，增加了建筑能耗，節能性大為下降。
雖然熱橋是不可避免的，但由于其存在的危害，我們必須要采取相應的補救措施。熱橋處理的基本原則是：加強保溫，提高熱橋自身熱阻。通過一些措施有些熱橋是可以大幅度消弱或部分削弱的。由理論和數據分析可知，干掛石材系統，掛件對傳熱的影響比較大，對石材掛件進行處理對建筑節能非常重要。因此，我們可以采取在掛件周圍貼保溫材料的方式來降低其對傳熱的影響。
4 結論及展望
1）一體化板材中膨脹釘對傳熱影響很小，采用羅寶板飾面的建筑物，可以大幅度提高墻體的保溫隔熱功能，降低建筑能耗。
2）石材中的固定件對傳熱的影響較大，可通過加強保溫的方法來減小熱橋影響；
3）熱橋影響外墻傳熱系數的關鍵是熱橋的面積和傳熱系數；
4）熱橋的研究對建筑節能具有非常重大的意義，我們要繼續探索熱橋隔斷的新方法。
參考文獻
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[2 ] 黃友生，空氣層_在湖南地區建筑外圍護結構中的保溫隔熱作用研究
[3] 郭靚，淺談外墻保溫構造技術，科技信息，2011年第21期
[4] 楊麗萍，閆增峰等外保溫釘粘部位對圍護結構熱工性能的影響，住宅科技， 2010，10
[5] 吳雪嶺，熱橋問題的產生與解決辦法，吉林建筑設計，2006，3
