建筑圍護結構復合真空絕熱保溫墻板研究

宋永兵 閆學平

目前，我國工業化和城鎮化建設速度不斷加快，建筑能源消耗不斷增加，占比能源總消耗量持續增加。若想改善能源危機情況，強化建筑節能設計是主要措施。從建筑結構發展角度來說，預制裝配式鋼筋混凝土結構是主要方向，因此改善墻板的性能，提升其保溫隔熱性能，對推動工業化住宅體系的發展，有著重要的意義。在新型建筑圍護結構中，應用復合真空絕熱保溫墻板，能夠增強圍護結構的整體性能，對建筑節能發揮著積極的作用。本文結合具體實踐，總結使用復合真空絕熱保溫墻板的圍護結構性能，提出設計建議。

一、建筑圍護結構的熱工性能分析

圍護結構是圍擋物，能夠起到抵御不利環境的作用，具體包括門窗和墻體以及屋面等。根據分析性能劃分，圍護結構熱工性能可以分為多個指標。傳熱系數指標，反映了建筑圍護結構的保溫隔熱性能，指的是單位面積上流過圍護結構的熱量，影響著室內熱環境。通常來說，圍護結構各個部分的傳熱系數，其對建筑能源消耗的影響，按照顯著程度來說，依次是建筑屋頂、建筑墻體、建筑門窗。因此，在夏季受到太陽輻射的影響，建筑圍護結構的窗墻比值越大，則建筑能源消耗就越大。

二、建筑圍護結構中的復合真空絕熱保溫墻板應用分析

1.應用背景

早期建筑工程中，多采取鋼筋混凝土剪力墻結構外圍護墻，使用的材料，主要包括聚苯板和石墨聚苯板等，為B級防火材料，因為自燃溫度低，在實際應用中極易引起火災，存在著極大的安全隱患，不能被應用到高層住宅建筑保溫。除此之外，粘結膠屬于有機材料，使用壽命在25年左右，經過長時間使用后，極易出現掉落的情況，難以和建筑主體結構同壽命，難以達到50～70年的耐久性要求。在綠色節能裝配式建筑結構體系的推廣背景下，對圍護結構的性能，有著更高的要求，使得新型建筑圍護結構被廣泛地應用。

2. 高性能真空絕熱保溫墻板

從裝配式建筑墻板的組成方面來說，包括設置在鋼筋混凝土剪力墻外部的復合真空絕熱保溫層。鋼筋混凝土剪力墻內部設置了剪力墻鋼筋籠，具體包括剪力墻主筋和水平分布筋以及系筋。高性能真空絕熱保溫墻板主要包括內側鋼筋混凝土承重墻體、中間復合真空絕熱保溫層、外側防護飾面層。具體情況如下：內側鋼筋混凝土承重墻體與外側防護飾面層之間，從上到下布置了多行水平方向的加勁肋，相鄰的加勁肋，通過真空絕熱板緊密嵌裝；加勁肋是利用保溫水泥砂漿澆筑制作；真空絕熱板板縫用聚氨酯發泡膠處理或用PE發泡條及保溫水泥砂漿處理；真空絕熱板以及加勁肋組合，形成了中間保溫層，布置在內側鋼筋混凝土承重墻體以及外側防護飾面層之間；中間保溫層的厚度范圍為15～35mm；加勁肋上沿著寬度方向，布置了多個預拉錨栓等。

3. 應用性能

高性能真空絕熱保溫墻板，能夠達到現代化建筑節能的要求，并且同建筑主體結構形成一個整體，不僅節約生產成本，而且外側防護飾面層和內側鋼筋混凝土之間使用錨栓及加勁肋連結，可靠性較高，能夠和建筑主體結構保持相同的壽命周期，被廣泛地應用于裝配式建筑墻板中，實現了節能和結構施工一體化。此高性能真空絕熱保溫墻板的應用，比照傳統技術，有著以下優勢：（1）使用的材料，均為A級防火材料，具有很高的防火性能，并且使用的是真空絕熱材料，是目前保溫材料中導熱系數較低的材料，具有很好的保溫效果，并且厚度比較薄，重量較輕，僅為一般巖棉板或者聚苯板厚度的20%-25%，不吸水而且不導熱。（2）通過在內側鋼筋混凝土承重墻體以及外側防護飾面層上，設置加勁肋，不僅使得平面外剛度得以強化，而且避免了真空絕熱保溫層與墻體脫落問題的發生。（3）使用錨栓和內側鋼筋混凝土承重墻體相互連結，有著較強的安全性和可靠性。（4）復合真空絕熱保溫層是在制作鋼筋混凝土承重墻體時同時施工的，實現了建筑主體結構的一體化，節省了施工成本。

三、建筑圍護結構中的復合真空絕熱保溫墻板應用總結

為提升建筑圍護結構的整體性能，應用復合真空絕熱保溫墻板，要合理設計，從采光和保暖等方面入手，做好綜合分析，保證圍護結構的采暖性能和隔熱性能。除此之外，還需要強化能源利用率的把控，增強建筑的環保性能，減少對環境的二次污染。

1.做好外墻保溫設計

開展外圍護結構設計時，要從夏季遮陽、冬季保溫、建筑室內通風方面入手，加以有效把控。在保溫設計中，主要是通過采取相應的措施，阻隔熱量，實現保溫功能，穩定建筑室內溫度，為人們營造舒適的居住環境。從外圍護溫度波動抗性以及隔熱能力等方面入手，做好針對性設計。具體操作中，主要從外圍護結構保暖和隔熱效果方面入手，進行針對性設計，降低能源的使用。對墻體和屋面板等，進行重點設計，提高建筑保溫材料的利用率。在設計的過程中，要做好復合真空絕熱保溫墻板和建筑結構一體化的分析，確保能夠實現一體化，發揮其作用，保證設計成果的質量。

2.做好傳熱系數的把控

在設計建筑圍護結構時，使用復合真空絕熱保溫墻板，要做好其傳熱系數的把控。利用ANSYS有限元軟件，通過模擬墻體溫度場分布情況，按照相關規范，比如民用建筑熱工設計規范，構建理論模型，計算復合真空絕熱保溫墻板的熱阻和衰減倍數等，做好熱工性能分析。因為熱工系數影響著結構的能源消耗，因此需要做好復合真空絕熱保溫墻板熱工性能分析，明確影響因素，采取相應的把控措施。

3.做好隔熱設計

在建筑圍護結構設計中，隔熱設計較為重要。目前，隔熱設計具體包括透明體隔熱設計、非透明體的隔熱設計。傳統建筑外圍結構的設計，選擇的圍護結構，其熱工性能和透光性能不好，難以保證隔熱效果。而復合真空絕熱保溫墻板的應用，能夠有效隔離室外能量，保持建筑室內溫度的穩定性，實現對室內溫度的有效把控，因此要結合工程實際情況，積極推廣應用。

4.做好通風設計

在建筑外圍結構設計實踐中，除了做好隔熱設計和保溫設計工作外，還需要強化通風設計的把控。各類環境條件下，保持建筑室內自然通風暢通，有著重要的意義。通過適當通風，能夠保持建筑室內空氣的新鮮度，增強居住舒適性。從建筑通風路徑來說，主要為門窗，需要在設計的過程中，強化對風壓和熱壓等的分析，合理布局門窗，控制門窗比。外圍結構作為與環境直接接觸的部分，其能夠和大氣環境直接接觸，進行能量交換，進而影響建筑的使用舒適性，對室內溫度產生多種影響，因此要進行綜合分析，保證設計的整體效果。

四、結語

文中結合高性能真空絕熱保溫墻板，對創新性建筑圍護結構的應用，做了簡單的論述。同時從設計角度，提出了幾點建議。在設計的過程中，要做好外墻保溫設計；做好傳熱系數的把控；做好隔熱設計；做好通風設計。