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浅析应用材料导热系数间接测定墙体的传热系数郭永添（福建省建筑科学研究院，福建省绿色建筑技术重点实验室，福建 福州 350025）摘 要 建筑节能在我国的节能减排中占有相当重要的比例，而建筑外围护结构的节能性能是建筑节能的重要组成部分，直接影响到整个建筑的节能效果。其中建筑外墙是组成外维护结构的重点部分，也是建筑节能检 测中的重点内容。准确地检测外墙传热系数是判定建筑物是否节能的关键指标。在实验室可以检测主墙体的传 热系数，也可以做成实际建筑物一致的热桥，检测热桥部位外墙的传热系数，作为评估建筑物的依据。因此建筑 墙体传热系数是反映建筑节能的一项重要指标，其现场检测技术是评估建筑节能的一项关键性技术，是保证节 能建筑质量的最后关口，是严格执行建筑节能标准的有力保障。关键词 建筑节能；导热系数；热阻；传热系数；换热阻1 概述建筑墙体的传热系数除了按 GB/T 13475- 2008 绝热 稳态传热性质的测定标定和防护热箱法直接检测外，还可 以间接测试，即先通过测出组成材料的导热系数，然后结合 砌体使用过程中的热流特性，根据 GB 50176- 93民用建筑 热工设计规范 中复合结构热阻值的计算公式进行计算，得 到砌体的热阻值，最后算出砌体的传热系数。2 试样选择本文选用的是以聚苯乙烯混凝土节能砌块为基材，内外 各 粉 刷 20mm 厚水泥砂浆的砌体 为 试样，并依 据 GB/T10294- 2008 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 防护热 板法 的要求制作聚苯乙烯混凝土的导热系数测定样品，并 按其要求测定导热系数。3 砌块墙体传热系数的计算3.1 聚苯乙烯混凝土导热系数的测定首先按 GB/T 10294- 2008 的要求，将制作好的聚苯乙烯 混凝土样品放入“PDR- 3030B 型导热系数测定仪”测出其导 热系数为 0.21W/(mK)，干密度为 1252kg/m3。3.2 计算砌块热阻砌块热阻计算示意图如图 1 所示。该砌块规格尺寸为290mm180mm190mm，砌块的宽度为 180mm，外壁厚15mm，肋厚为 17mm，如图 1 所示。在与传热方向垂直的面 上，将砌块分为 9 个传热单元，每个传热单元的面积直接根 据砌块尺寸计算，单层材料的热阻按 GB 50176- 93 中附 2.1 的公式 R=d/ 计算，多层材料热阻按 GB 50176- 93 中附 2.2的公式 R=R1+R2+Rn 计算，计算过程如下：图 1 聚苯乙烯混凝土节能砌块计算示意图（1）传热面积计算。总面积 A0=0.290.19=0.0551m2 第一单元面积 A1=0.0150.19=0.00285m2 第二单元面积 A2=(0.050- 0.015)0.19=0.00665m2 第三单元面积 A3=0.0170.19=0.00323m2 第四单元面积 A4= (0.156- 0.015)20.19=0.013395m2 第五单元面积 A5=A1=0.00285m2 第六单元面积 A6=A4=0.013395m2 第七单元面积 A7=A3=0.00323m2 第八单元面积 A8=A2=0.00665m2第九单元面积 A9=A5=A1=0.00285m2（2）砌块热阻的计算。第一、九单元的热阻相当，其值为 砌块 110mm 厚聚苯乙烯混凝土的热阻和 70mm 厚空气层热 阻的和；第二、八单元的热阻相当，其值为砌块 60 厚聚苯乙 烯混凝土的热阻和 120mm 厚空气层的热阻之和；第三、七单 元的热阻相当，其值为砌块 130 厚聚苯乙烯混凝土的热阻和50mm 厚空气层的热阻之和；第四、六单元的热阻相当，其值 为砌块 60 厚聚苯乙烯混凝土的热阻和 120mm 厚空气层的标准与检测2012 年热阻之和；第五单元的热阻，其值为砌块 110 厚聚苯乙烯混凝土的热阻和 70mm 厚空气层的热阻之和；查建筑节能检 测技术(第二版)附录 D 表 D- 1 得到一般垂直空气间层夏季 状况的热阻 Rg 如表 1。R0=Ri+R+Re=0.11+0.5547+0.04=0.7147砌块的传热计算如下： K=1/R0=1/0.7147=1.40W/(m2 K) 至此，砌块的热阻和传热系数已经通过检测和计算得出了，可以作为本文聚苯乙烯混凝土砌块墙体传热系数的基础 数据使用。（5）砌块砌体的平均热阻计算。砌块在实际使用时需要 砌筑成为砌体，计算砌体的热阻、传热阻、传热系数时要考虑 砌筑砂浆的厚度和导热系数以及抹面砂浆的厚度和导热系 数。在这样的情况下，分步计算：先计算砌体中砌块的面积和 砌筑砂浆灰缝的面积；按公式 R=d/ 计算出砌筑砂浆灰缝 的热阻（本文视砌筑砂浆为均质材料）；根据砌体中砌块和砌 筑砂浆所占面积比例，按面积加权的方法计算出砌体主体部 位的平均热阻；测量抹面砂浆的厚度，按公式 R=d/ 计算抹 面砂浆的热阻；在按多层材料复合结构热阻 GB50176- 93 中 附 2.3 计算公式，计算出砌体的最终热阻；将以上得到的砌体最终热阻代入式 R0=Ri+R+Re 和公式 K=1/R0 可以计算出砌体表 1空气间层热阻值(m2K/W)厚度 /mm5102030405060Rg0.090.120.140.140.150.150.15第一、九单元热阻R1=R9=0.110.21+Rg=0.5238+0.15=0.6738m2 K/W 第二、八单元热阻 R2=R8=0.060.21+Rg=0.2857+(0.14+0.15+0.14)=0.7157m2 K/W第三、七单元热阻R3=R7=0.130.21+Rg=0.6190+(0.14+0.14)=0.899m2 K/W第四、六单元热阻R4=R6=0.060.21+Rg=0.2857+(0.14+0.15+0.14)=0.7157m2 K/W第五单元热阻R5=0.110.21+Rg=0.5238+0.15=0.6738m2K/W（3）Ri、Re 按 GB50176- 93 中附表 2.2 和附表 2.3 取值，内 表面换热阻 Ri 取 0.11m2 K/W，外表面换热阻 Re 取 0.05 m2 K/W。修正系数 ，按 GB50176- 93 中附表 2.1 取值，采用 =0.98。（4）根据 GB 50176- 93 的规定，将 A1、A2、A9、R1、 R2 R9、Ri、Re、 的值代入复合结构的热阻 GB50176- 93 中附 2.3 的公式，经过计算得到砌块的平均热阻 R，计算过程的传热阻和传热系数。计算过程如下：这里设砌体中砌筑砂浆层的面积为 As，导热系数为 s， 热阻为 Rs；砌块面积为 Ab，砌块热阻为 Rb；砌体（不含抹灰砂浆的砌块砌筑体）的热阻为 R ；抹面砂浆的导热系数为 ，zm热阻为 Rm；砌筑体（包括两面的抹面砂浆）的热阻为 Rq；砌筑墙体的传热阻为 R ；砌筑墙体的传热系数为 K ；砌筑灰缝厚q0q度为 10mm，抹面砂浆的厚度为 20mm；计算 1m2 砌体的热阻。计算过程如图 2 所示。如下。图 2 砌块砌体传热计算示意图As=(15+150.19)0.01=0.0785m2查常用材料的热工参数，得到砌筑砂浆层导热系数s=0.93W/(mK) 砂浆层的热阻 Rs=0.180.93=0.1935m2 K/W Ab=1- Fs=1- 0.0785=0.9215m2根据 2.2.4 的计算，知道砌块的热阻 Rb=R=0.5547m2 K/W=0.5547m2K/W砌块的传热热阻计算如下：因此，有：（下转第 34 页）24建筑与装修2012 年图 2 某商业综合体疏散通道图图 4 某超市消防疏散指示灯（正常空间）图 3 底部抬高的检修门实图（3）图 4、图 5 分别为某一超市的消防疏散指示灯，一旦发生火灾，导致突然断电，使照明系统瘫痪，此指示灯就发挥 出作用，协助人们找到最近的安全出口并迅速逃离现场，作 用不可谓不大，上述两种空间，可谓合法。然而两种同样有疏 散指示灯的空间里，在紧急情况下，给人的感觉却是不尽相 同的，图 4 为正常的空间及层高，疏散指示灯的大小就显的 很合适，而图 5 为超大空间，疏散指示灯就感觉到偏小，甚至 是很不起眼，这样就大大降低疏散指示灯的作用，容易造成 更多的人员伤亡事故。建议：消防疏散指示灯的设置，应该考虑实际空间的效 果，而不搞一刀切，统一规格，简单地满足灯安装的位置、高 度及亮度等。而应多加注重空间尺度的问题，疏散指示标志 的大小，应与空间尺度相匹配，才能更好地发挥出疏散指示 标志的作用。图 5 某超市消防疏散指示灯（超大空间）2结语当前，项目建筑功能更加复杂、使用功能也更特殊，还有 的造型上体量更加独特，给消防设计带来更多的难点，而规 范及规定不可能更新的那么快，也不可能面面俱到。“以人为 本”，对建筑师就得提出更高的要求，除必须严格符合规范要 求之外，在消防设计上应更理性地分析与确定实用问题。上 述三个案例是实际工作中的分析与思考，抛砖引玉，旨在推 动对相关问题的考量。合法的相对容易，合理的更需精心设 计，力求做到合法又合理，产生的消防功能就更有效了。参考文献1 GB50045- 95，高层民用建筑防火设计规范S，2005.2 GB50045- 95，高层民用建筑防火设计规范，条文说明S.（上接第 24 页）数为 0.93W/(mK)的砂浆砌筑和抹灰，砌筑灰缝为 10mm，双面抹灰厚度各为 20mm 的砌筑墙体的传热系数检测计算值Kq 为 1.39W/(m2K)。=0.5263m2 K/WRm=0.020.93=0.022m2 K/W Rq=Rz+2Rm=0.5263+20.022=0.5703m2K/WRq0= Ri+Rq+Re=0.11+0.5703+0.04=0.7203m2 K/W Kq=1Rq0=10.7203=1.39W/(m2 K)4结语由以上计算可知，聚苯乙烯混凝土节能砌块基材的导热 系数为 0.21W/(mK)，外壁厚为 15mm 肋厚为 17mm，290mm180mm190mm 的多排孔聚苯乙烯混凝土砌块，用导热系参考文献1 田斌守,建筑节能检测技术（第二版）,中国建筑工业出 版社,20102 GB 50176- 93,民用建筑热工设计规范3 GB/ T 10294- 2008,绝热材料稳态热阻及有关特性的测 定 防护热板法4 GB/ T 13475- 2008, 绝热 稳态传热性质的测定标定和 防护热箱法34