桁架式不锈钢拉结件对夹心保温外墙板热工性能的影响研究

May, 16, 2022

在节能减排大背景下,建筑节能越来越成为业内重点关注的技术问题。从世界范围看,超低能耗建筑正在成为建筑节能的发展趋势。其中,预制混凝土夹心保温外墙板(以下简称夹心保温外墙板)技术也越来越多地投入到超低能耗建筑项目建设中,为了确保三明治墙在超低能耗中应用的安全性、能效性、健康舒适性,这对连接件提出了更大的挑战。

佩克三明治保温墙连接件产品自上世纪开始,至今有近50年的应用历史,在世界各国均有广泛的应用案例。本文就佩克连接件在保温性能方面做了简要分析。

 

1. 计算方法        

根据《民用建筑热工设计规范》GB50176中规定,选择上海室内外计算温度工况,针对采用佩克连接件的夹心保温外墙板结构形式和材料热工参数,进行墙板传热数值模拟,得到佩克连接件引起的附加传热量,对夹心保温外墙板传热系数进行修正,进而对比《上海市超低能耗建筑技术导则》超低能耗建筑外墙传热系数限制,判断夹心保温外墙板是否满足要求。

 

2. 夹心保温外墙板传热系数计算参数    

   (1)室内外计算温度工况

根据《民用建筑热工设计规范》GB50176中规定,上海冬季采暖室外计算温度tw=0.5℃,累年最低日平均温度te·min=-3℃,对夹心保温外墙板热惰性分析计算得到D=3.4。冬季室外热工计算温度te应按围护结构的热惰性指标D,依据下表的规定取值,计算得到te=-1.95℃。

 

表1 冬季室外热工计算温度

 

表2 室内外计算温度

表3 外墙板材料热工参数

 

注:根据《民用建筑热工设计规范》GB50176聚氨酯导热系数修正系数取为1.15。

 

 3. 外墙板传热数值模拟结果与分析        

针对采用佩克连接件夹心保温外墙板结构形式,建立传热数值计算模型,根据室内外计算温度,以及外墙板材料热工参数,计算墙板类型一和类型二传热量,并对外墙板传热系数进行修正。

 

   (1)夹心保温外墙板类型一

200mm内叶板+70mm聚氨酯+60mm外叶板(无外窗)

 

图1 外墙板及佩克连接件布置图(无窗)

 

图2 夹心保温外墙板模型

 

 

图3 外墙板温度分布云图

 

图4 外墙板截面温度分布云图

 

 图5 外墙板外表面温度分布

 

图6 外墙板内表面温度分布

 

计算得到,外墙板外表面最大和最小温差为0.09℃,外表面最大和最小温差为0.05℃,温度远小于2℃,由外墙板表面温度亦可知,连接件热桥效应不明显。

 

表4 外墙板传热量和表面温度

根据模拟分析计算,外墙板传热量为7.086W/m²,外墙板无连接件时计算得到传热量为6.795W/m²,因此,可计算得到佩克不锈钢连接件引起的附加热量为4.28%。

针对夹心保温外墙板结构形式和材料热工参数(聚氨酯导热系数修正系数取为1.15),得到外墙板传热系数为0.352 W/(m²·K),因此,考虑佩克不锈钢连接件引起的附加热量,得到外墙板传热系数为0.367 W/(m²·K),满足《上海市超低能耗建筑技术导则》中墙板传热系数小于0.4 W/(m²·K)的要求。

 

   (2)夹心保温外墙板类型二

200mm内叶板+70mm聚氨酯+60mm外叶板(有外窗)

图7 外墙板及佩克连接件布置图(有窗)

 

图8 夹心保温外墙板模型

 

图9 外墙板温度分布云图

 

图10 外墙板截面温度分布云图

 

图11 外墙板外表面温度分布

 

图12 外墙板内表面温度分布 

 

计算得到,外墙板外表面最大和最小温差为0.26℃,外表面最大和最小温差为0.45℃,温度远小于2℃,由外墙板表面温度亦可知,连接件热桥效应不明显。

 

表5 外墙板传热量和表面温度

根据模拟分析计算,外墙板传热量为6.923W/m²,外墙板无连接件时计算得到传热量为6.573W/m²,因此,可计算得到佩克不锈钢连接件引起的附加热量为5.32%。

针对夹心保温外墙板结构形式和材料热工参数(聚氨酯导热系数修正系数取为1.15),得到外墙板传热系数为0.352 W/(m²·K),因此,考虑佩克不锈钢连接件引起的附加热量,得到外墙板传热系数为0.370 W/(m²·K),满足《上海市超低能耗建筑技术导则》中墙板传热系数小于0.4 W/(m²·K)的要求。

 

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