重慶裝配式民用建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷凝問題研究

邵培柳

摘 要：以重慶地區(qū)裝配式民用建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)為例，以工程中常采用的外葉和內(nèi)葉鋼筋混凝土厚度，在滿足節(jié)能關(guān)于傳熱系數(shù)的最低要求下，選取聚苯乙烯泡沫塑料保溫板、擠塑聚苯乙烯泡沫塑料保溫板和酚醛保溫板三種不同厚度的夾芯外墻板，進(jìn)行冷凝分析，分析結(jié)果表明，三種夾芯外墻板在保溫板與內(nèi)葉墻界面處易于發(fā)生冷凝，但不會冷凝。

關(guān)鍵詞：重裝配式民用建筑；外圍護(hù)結(jié)構(gòu)；夾芯外墻版；聚苯乙烯泡沫塑料保溫板；擠塑聚苯乙烯泡沫塑料保溫板；酚醛保溫板；冷凝分析

中圖分類號：TU111.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）16-0066-03

Abstract： Taking the outer enclosure structure of prefabricated civil buildings in Chongqing area as an example， taking the thickness of reinforced concrete of outer and inner leaves used in engineering as an example， under the lowest requirements of energy saving and heat transfer coefficient， Three kinds of core wall panels with different thickness， polystyrene foam insulation board， extruded polystyrene foam insulation board and phenolic insulation board， are selected for condensation analysis. The results show that， The three kinds of sandwich outer wall panels are easy to be condensed at the interface between the insulation board and the inner leaf wall， but will not be condensed.

Keywords： reassembled civil buildings； exterior enclosure； sandwiched exterior wall panel； polystyrene foam board； extruded polystyrene foam board； phenolic insulation board； condensation analysis

引言

裝配式建筑是指將預(yù)制構(gòu)件廠所生產(chǎn)且驗(yàn)收合格的包含梁、板、外墻等建筑構(gòu)件運(yùn)輸至施工現(xiàn)場進(jìn)行建筑拼裝施工而得的建筑，因其將主要的施工現(xiàn)場移至工廠，很大限度的降低了城市揚(yáng)塵、噪音、建筑垃圾等現(xiàn)澆混凝土建筑施工帶來的環(huán)境問題，同時有利于建筑業(yè)與信息化工業(yè)化深度融合、培育新產(chǎn)業(yè)新動能、推動化解過剩產(chǎn)能 ，因此應(yīng)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的需求，重慶推廣并逐漸將過去多應(yīng)用于工業(yè)建筑的的裝配式建筑方式應(yīng)用到民用建筑中。民用住宅建筑對外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱、防潮等要求更高，良好的預(yù)制外圍護(hù)墻體一方面使室內(nèi)環(huán)境更為舒適，另一方面有助于提高建筑節(jié)能性能。而室內(nèi)室外的溫差及濕度差，使得當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部某處溫度低于空氣露點(diǎn)溫度時，位于圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部或者滲入圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水蒸氣將冷凝，冷凝水長期滯留將極大降低甚至破壞材料節(jié)能性能，影響居住及外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耐久性 ，因此應(yīng)對目前普遍采用的節(jié)能性能較好的夾芯保溫外墻板在高濕地區(qū)重慶使用的冷凝問題進(jìn)行研究。

本文將選用分別聚苯乙烯泡沫塑料保溫板、擠塑聚苯乙烯泡沫塑料保溫板和酚醛保溫板三種夾芯外墻板進(jìn)行外圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷凝計(jì)算與驗(yàn)證，為重慶節(jié)能外墻板的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1 冷凝計(jì)算方法、方法及參數(shù)選取

1.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否發(fā)生冷凝判斷方法

（1）根據(jù)室內(nèi)外統(tǒng)計(jì)溫度及外圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料的熱阻性能按照公式（1）確定外圍護(hù)結(jié)構(gòu)各界面處計(jì)算溫度？茲。

？茲=ti-■（Ri+Rc ·i） （1）

式中：ti-室內(nèi)計(jì)算溫度（℃）；

te-采暖期室外平均溫度（℃）；

Ri-內(nèi)表面換熱阻（m2·K/W）；

Rc ·i-冷凝計(jì)算界面至圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面之間的熱阻（m2·K/W）；

R0-圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱阻（m2·K/W）。

（2）根據(jù)界面溫度？茲，確定外圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層飽和水蒸氣分壓PS曲線。

（3）根據(jù)室內(nèi)外統(tǒng)計(jì)溫度、濕度及圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料性能按照公式（2）確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層實(shí)際水蒸氣分壓Pm曲線。

Pm=Pi-■（Pi-Pe） （2）

式中：Pe-室外空氣水蒸氣分壓Pa；

Pi-室內(nèi)空氣水蒸氣分壓Pa；

H0-圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總蒸汽滲透阻（m2·Pa·h/g）；

？撞■■Hj -從室內(nèi)一側(cè)算起，由第一層到第m-1層的蒸汽滲透阻之和（m2·Pa·h/g）；

（4）當(dāng)Pm？叟PS時，則圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部實(shí)際水蒸氣分壓曲線與飽和水蒸氣分壓相交，冷凝發(fā)生。

1.2 當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生冷凝時，驗(yàn)算保溫材料重量濕度增加是否在允許范圍內(nèi)

當(dāng)增加的重量濕度在允許范圍內(nèi)時，采暖期后，冷凝水可隨時間推移而漸漸向內(nèi)或向外散發(fā)而不至于影響保溫材料性能。

通過公式（3），計(jì)算保溫材料在重量濕度允許增量下的蒸汽滲透阻，與重量濕度實(shí)際增量下的蒸汽滲透阻進(jìn)行比較，來驗(yàn)算重量濕度增加是否超標(biāo)。

H0.i=■（3）

式中H0.i-冷凝計(jì)算界面內(nèi)側(cè)所需的滲透阻（m2·Pa·/g）；

H0，e-冷凝計(jì)算界面至圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面之間的蒸汽滲透阻（m2·Pa·/g）；

？籽0-保溫材料的干密度（kg/m3）；

？啄i-保溫材料厚度（m）；

[？駐？棕]-保溫材料重量濕度的允許增量（%）；

Z-采暖期天數(shù)；

Ps，c-冷凝計(jì)算界面處于界面溫度？茲對應(yīng)的飽和水蒸氣分壓（Pa）；

1.3 參數(shù)選取

（1）室內(nèi)外空氣設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)

空氣水蒸氣分壓與空氣溫度、相對濕度密切相關(guān)，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷凝與否有直接影響。

室內(nèi)外設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)參照GB 50176-2016《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》及GB 50736-2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)劑設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)條文[3]選取，見表1。

（2）夾芯保溫板圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料參數(shù)選取，見表3。

表中鋼筋混凝土厚度為工程中常采用的厚度，以能滿足JGJ 134-2010《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定傳熱系數(shù)限值設(shè)置保溫板的厚度；將三種保溫板分別編號為①、②和③，如表3，后文將以此編號代表相應(yīng)保溫板，根據(jù)表3材料參數(shù)，得三種外墻板整體參數(shù)，詳見表4。

2 冷凝計(jì)算與分析

2.1 外墻計(jì)算界面劃分及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算

根據(jù)外墻的構(gòu)成將計(jì)算界面分為4部分，如右圖圖1所示。

根據(jù)公式（1）得各界面溫度，查表得各界面飽和水蒸氣分壓Ps；根據(jù)公式（2）得實(shí)際水蒸氣分壓Pm，計(jì)算結(jié)果見表5。

2.2 結(jié)果數(shù)據(jù)分析

根據(jù)表5結(jié)果繪制出Ps-Pm曲線，如圖2-圖4。從圖及表中可知，以下規(guī)律：（1）三種外墻的各個界面實(shí)際水蒸氣分壓均小于飽和水蒸氣分壓，不會發(fā)生冷凝；（2）三種外墻均在界面3接近冷凝，從接近程度上看，酚醛夾芯外墻板最易接近冷凝，其次聚苯乙烯泡沫塑料夾芯外墻板，擠塑聚苯乙烯泡沫塑料夾芯外墻板最保險(xiǎn)。

3 結(jié)束語

（1）設(shè)計(jì)條件下，當(dāng)采用工程中常用的60mm厚的鋼筋混凝土外葉墻和90mm厚的鋼筋混凝土內(nèi)葉墻，并且外圍護(hù)墻體整體滿足節(jié)能的傳熱系數(shù)的要求時，本文中的三種外墻均不會發(fā)生冷凝。

（2）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)時，可優(yōu)先選用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料夾芯外墻板，其次是聚苯乙烯泡沫塑料夾芯外墻板，最后是酚醛夾芯外墻板。

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