建筑熱橋研究現(xiàn)狀與展望

李雨橋

摘 要：建筑熱橋是影響建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的關(guān)鍵， 本文主要介紹了建筑熱橋的定義、分類和危害以及國內(nèi)外熱橋研究的現(xiàn)狀， 同時(shí)闡述了研究建筑熱橋的各種方法， 并對進(jìn)一步研究建筑熱橋進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：建筑；熱橋；展望

熱橋與我們高中生的現(xiàn)實(shí)生活息息相關(guān)。以具有節(jié)能功能的教學(xué)樓為例，熱橋的存在從一定程度上影響了教學(xué)樓的節(jié)能效果。通過對當(dāng)前學(xué)者對建筑熱橋的研究分析可以發(fā)現(xiàn)：雖然建筑熱橋在穩(wěn)態(tài)下的傳熱量已經(jīng)基本得到確定，但實(shí)際生活中穩(wěn)態(tài)情況的發(fā)生概率相對較少。因此，建筑熱橋仍然具有較大的研究空間。

一、建筑熱橋

（一）熱橋的概念

建筑熱橋是指，建筑中窗、門等圍護(hù)結(jié)構(gòu)與建筑主墻體材料在傳熱層面上存在一定的差異。當(dāng)建筑內(nèi)部與外部的溫度差異較大時(shí)，二者之間的差異會引發(fā)熱流的聚集，形成一個熱量流失集中位置。從某種程度上講，可以將上述位置看成是建筑中熱量流失的一座橋梁，因此這些位置被稱為建筑熱橋。

（二）建筑熱橋的種類

從整體角度來講，常見的建筑熱橋主要包含以下幾種：第一，窗熱橋。當(dāng)前我國建筑中常見的窗熱橋形式主要包含幕墻熱橋形式和凸窗熱橋形式等。第二，屋頂熱橋。這種熱橋的熱量流失建立在房間圈梁與屋頂接觸的基礎(chǔ)上。第三，墻熱橋。這種建筑熱橋是基于建筑內(nèi)部與外部墻體材料之間的差異及二者放熱、吸熱面積的區(qū)別產(chǎn)生的[1]。

二、建筑熱橋研究現(xiàn)狀

這里主要從以下幾方面入手，對建筑熱橋的當(dāng)前研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析：

（一）研究方法方面

當(dāng)前建筑熱橋中常見的研究方法主要包含以下幾種：

1.有限元法

建筑熱橋的有限元分析主要是通過各類有限元分析軟件完成的。以THERM5.2軟件為例，利用該軟件可以完成建筑屋面、窗戶等位置的熱橋分析。從整體角度來講，這種研究方法的便捷性水平相對較高。

2.估算法

可被應(yīng)用在建筑熱橋分析中的估算方法主要包含以下幾種：第一，熱點(diǎn)模擬法。這種估算方法的分析原理為：利用導(dǎo)電過程與建筑熱橋?qū)徇^程之間的相似性，對建筑熱橋的傳熱過程進(jìn)行類比分析。第二，分區(qū)法。這種估算方法是指，將建筑中劇烈熱橋產(chǎn)生的影響范圍作為研究限制區(qū)域，在該區(qū)域中，對建筑熱橋的傳熱系數(shù)面積及建筑墻體本身的傳熱系數(shù)進(jìn)行加權(quán)處理[2]。

3.容積控制法

這種分析方法的原理為：將研究對象建筑熱橋的計(jì)算區(qū)域轉(zhuǎn)化成由多個控制空間組成的整體。該計(jì)算區(qū)域的所有網(wǎng)格點(diǎn)周圍位置都對應(yīng)著一個相應(yīng)的控制空間，利用微分方程對上述控制空間進(jìn)行積分處理，進(jìn)而獲得研究對象建筑熱橋的離散方程。

（二）建筑熱橋傳熱量方面

我國學(xué)者在研究建筑熱橋傳熱量的過程中，通過對既有熱橋傳熱理論的分析，得出一種計(jì)算建筑熱橋傳熱量的方法——熱場畸變法。與其他方法相比，這種方法的應(yīng)用優(yōu)勢在于：第一，精度較高。利用熱場畸變法得出的建筑熱橋傳熱量參數(shù)符合實(shí)踐應(yīng)用環(huán)節(jié)對傳熱量參數(shù)的精度要求。第二，便捷性。與其他傳熱量計(jì)算方法相比，熱場畸變法所需的計(jì)算量相對較小，其計(jì)算效率相對較高[3]。

三、建筑熱橋研究的未來展望

通過對我國當(dāng)前建筑熱橋研究的分析可以判斷出，未來建筑熱橋的研究可能集中在以下幾方面：

（一）定量檢測設(shè)備方面

結(jié)合當(dāng)前建筑熱橋的研究情況可知，這一傳熱過程被定性為建筑領(lǐng)域的一種熱工缺陷。在實(shí)際的檢測過程中，人們通常利用紅外測溫儀完成建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)相關(guān)位置熱橋的分析。這種分析方式的缺陷在于：其只能將相關(guān)部位的溫度變化體現(xiàn)出來，無法獲得相關(guān)的防護(hù)方案。因此，在未來的建筑熱橋研究中，需要加強(qiáng)對定量檢測設(shè)備的研究。

（二）影響建筑熱橋因素的敏感性分析方面

敏感性分析能夠?yàn)槿藗兲峁┹^為合理的建筑熱橋防護(hù)方案。因此，需要將影響建筑熱橋因素的敏感性分析作為一種重要的研究方向。

（三）建筑熱橋特征尺寸分析方面

從本質(zhì)角度來講，人們對建筑熱橋的了解主要是通過熱橋本身的特征尺寸體現(xiàn)出來的。就二維傳熱層面而言，其建筑熱橋的特征尺寸主要是指熱橋的實(shí)際長度參數(shù)；就一維傳熱層面而言，可以將建筑熱橋的特征尺寸看成是主墻體的具體墻體面積；相對于上述兩種層面而言，三維傳熱層面對建筑熱橋的反映更加全面、具體。而當(dāng)前該層面的研究并不存在確定的特征尺寸。因此，為了促進(jìn)建筑熱橋三維傳熱研究目的的實(shí)現(xiàn)，在未來的研究過程中，需要通過對建筑熱橋的合理分析，向建筑熱橋的三維傳熱體系中引入適宜的特征尺寸參數(shù)[4]。

（四）基于動態(tài)變化的建筑熱橋傳熱量方面

目前學(xué)者對建筑熱橋傳熱量的分析和計(jì)算主要集中在穩(wěn)態(tài)方面。而事實(shí)上，建筑中溫度、光線等因素的變化使得熱橋處于一種動態(tài)變化過程中。因此，在未來的研究過程中，需要加強(qiáng)對各類動態(tài)干擾因素的分析，通過動態(tài)變化狀態(tài)下建筑熱橋傳熱量的計(jì)算與分析，得出相應(yīng)的調(diào)整策略。

四、結(jié)論

目前學(xué)者對建筑熱橋的研究已經(jīng)取得了一定的成果，如穩(wěn)態(tài)下建筑熱橋傳熱量計(jì)算、建筑熱橋的一維傳熱、二維傳熱分析等。為了獲得更加有效的建筑熱橋防護(hù)方案，在未來的研究過程中，應(yīng)該通過動態(tài)變化下建筑熱橋傳熱量的分析、建筑熱橋特征尺寸的確定等，得出更加直觀、全面的研究成果。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫大明，周海珠，田慧峰.建筑熱橋研究現(xiàn)狀與展望[J].建筑科學(xué)，2010，02：128134.

[2]郭娟利.嚴(yán)寒地區(qū)保障房建筑工業(yè)化圍護(hù)部品集成性能研究[D].天津大學(xué)，2014.

[3]倪青榮.加氣混凝土自保溫體系熱橋傳熱分析及構(gòu)造優(yōu)化[D].武漢理工大學(xué)，2014.

[4]張舉.夏熱冬冷地區(qū)外墻保溫裝飾一體化系統(tǒng)熱工性能及熱橋研究[D].安徽建筑大學(xué)，2014.