封閉空氣夾層的建筑外墻保溫性能檢測試驗驗證

摘 要：本文從建筑外墻的保溫性能這一角度入手來研究節能保溫墻體的構造特點。建筑外墻采用了封閉空氣夾層，本文對帶空氣夾層的復合外墻結構進行了實驗室檢測試驗驗證。表明有空氣夾層的外墻形式可以增加熱阻，并且可以減輕墻體重量，節省建筑材料，并能防止墻體表面及各結構層之間出現冷凝水，可以有效的減少空氣夾層的輻射傳熱量。

關鍵詞：建筑外墻；空氣夾層；保溫節能

我國正在以負責任大國的形象在國際舞臺發揮越來越重要的作用。中國倡導建立人類命運共同體，在生存環境方面做出積極的努力。強制建筑節能標準，減少碳排放，有助于大氣環境的治理和能源節約。在我國，現在通稱的建筑節能，即在建筑中合理地使用和有效的利用能源，不斷提高能源利用效率。實際上反映了對建筑節能的認識從單純的抑制需求、減少耗能量，發展成為用同樣的耗能量，或用少許增加的耗能量，來滿足人們迅速增加的健康和舒適感的需求，進而提高生活質量。這也正體現了我國社會主義初級階段主要矛盾轉化中以人民對美好生活的向往作為出發點。

1 帶空氣夾層的復合外墻結構

本文外維護墻體復合外墻構造厚度共212mm，從內到外的結構層次為：12mm厚石膏板、80mm厚模塑聚苯板、成品鋁箔層、60mm厚空氣層、60mm厚3E板。墻體構造做法為：架設木龍骨支架，固定12mm厚石膏板，用膠勾縫粘結，內表面涂抹2mm膩子膏。內、外表面粘貼3支溫度傳感器。采用外墻保溫聚合物粘結砂漿點粘法粘貼80mm厚模塑聚苯板，清理嵌縫，聚苯板打磨找平。外表面粘貼3支溫度傳感器。間隔60mm封閉空氣夾層，設置可靠的金屬水平連接件牢固安裝固定3E板，3E板豎向拼接M5水泥砂漿勾縫。為增加防水效果，外墻面可以噴涂防水材料。3E板內外表面各粘貼3支溫度傳感器。

2 封閉空氣夾層的作用

空氣隔離層起到多種功能，體現在易于安裝非結構構件；為已經侵入面層的潮氣、水分提供了排出墻外的通道；空氣隔離層使得內外墻肢間形成一個空腔，此空腔可平衡或部分平衡室內外空氣壓力，從而阻止潮氣在壓力作用下進入墻體；利用空氣層可調節內外墻間的施工誤差或不均勻變形。

2.1 增加圍護結構的絕熱性能

空氣的導熱性差，經計算純導熱量隨著空氣夾層厚度的增加而迅速減少，但當空氣夾層厚度超過60mm時，增加空氣夾層的厚度并不能有效地減少傳熱量。在建筑圍護結構中采用導熱性差的封閉空氣夾層可以增加熱阻，提高絕熱性能。空氣夾層的存在可以替代實物填充材料并減輕了整個圍護結構的重量。

2.2 增加圍護結構的防潮性能

材料和圍護結構的動態平衡濕度是以其環繞的空氣的溫度和濕度為決定因素。有效的措施是將空氣夾層布置在圍護結構的低溫一側，減少輻射傳熱量。同時將鋁箔設置在高溫一側，否則會因低溫一側的溫度進一步降低而造成空氣夾層內部結露，使鋁箔和圍護結構遭到破壞。這兩個措施能夠保證熱絕緣層水永久保持較低的平衡濕度，即不受潮。隔熱空氣層與鋁箔等熱反射膜配合使用，效果好。空氣層還有很多種用途，如吸聲、隔聲、保溫、隔熱、防潮、去濕、通風、集熱等。

3 保溫性能檢測程序

（1）試驗依據：建筑構件穩態熱傳遞性質的測定標定和防護熱箱法GB/T134752008。

（2）試驗材料及用量： M5水泥砂漿：0.2m3；60mm厚模塑聚苯板：0.2m3 ；3E板（2100mm×595mm×60mm）：5塊；石膏板（2000mm×4000mm×12mm）：1塊。

（3）試驗條件：該次試驗采用防護熱箱法。該墻體系統的熱惰性D值在 1.64.0 之間，屬Ⅲ型，根據規范冷室溫度設定為te= 12℃，熱室溫度設定為ti= 18℃。由于本次試驗時間為夏天，室外溫度較高，散熱效果不好，低溫差不易控制。加之考慮傳感器精度，溫差越大，所測效果越明顯。故本次試驗溫度進行調整為：冷室溫度te= 16℃，熱室溫度ti= 18℃，風速設定值：3m/s。用于測量空氣溫度和試件各基層溫度的傳感器被均勻布置在試件各基層表面上并且冷熱室相互對應。熱室溫度為+20.66℃，熱室壁內外溫差<1℃，溫度波動0.1℃，濕度 69.8%，氣流為自然對流。冷室溫度為16.80℃，溫度波動 0.3℃。試件冷室側自上而下氣流速度3.0m/s，環境溫度+20.85℃。

測試時間：在冷、熱室傳熱達到平衡后，每小時測量一次，共測量六次。本次試驗冷、熱室傳熱達到平衡所需時間約8小時，每小時測量一次，共測量六次，總計試驗時間約72小時。

（4）試驗設備。采用JTⅡ型保溫性能測試系統；鉑電阻溫度傳感器 15 支。 該系統設置在11m×6m×5m 空間的試驗室內，其熱室和冷室之間的洞口尺寸（寬×高×厚）為 2.1m×2.4m×0.7m。這套設備包括加熱器5臺，制冷機組2臺和空調器2臺。儀器包括工控機1臺、顯示器1臺、溫度傳感器290個、濕度傳感器1個和風速傳感器2個，并包括自動記錄、打印和控制系統。

（5）試驗步驟。啟動 JTⅡ型保溫性能測試系統→制冷機開始制冷→電加熱器開始加熱達到溫度設定值→冷、熱室溫度穩定平衡165h→采集數據。實測墻體系統各界面的溫度，詳見下表。

綜合分析實測數據與理論計算數據表明，實測墻體內部層間溫度曲線與理論計算溫度曲線基本相近，實測墻體內側及層間部位未發現結露現象，與理論計算相符。計算分析和試驗結果可以表明，有空氣夾層的外墻形式能防止墻體表面及各結構層之間出現冷凝水。空氣夾層也有益于墻體實現各方面的功能。在空氣夾層溫度較高一側的表面粘貼反射材料鋁箔，可以有效的減少空氣夾層的輻射傳熱量。

4 結語

本文從建筑外墻的保溫性能這一角度入手，在保證節能的條件下，提高了墻體的熱工性能，有效的避免了冷凝水的產生，減少了復合外墻的開裂、滲漏等問題的發生。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準（JGJ 262010）.中國建筑工業出版社，2010.

[2]中華人民共和國住房和城鄉建設部.居住建筑節能檢測標準（JGJ/T 1322009）.中國建筑工業出版，2010.

作者簡介：閆曉啟，建筑設計工作。