建筑热桥研究现状与展望

李雨桥

摘 要：建筑热桥是影响建筑围护结构节能的关键， 本文主要介绍了建筑热桥的定义、分类和危害以及国内外热桥研究的现状， 同时阐述了研究建筑热桥的各种方法， 并对进一步研究建筑热桥进行了展望。

关键词：建筑；热桥；展望

热桥与我们高中生的现实生活息息相关。以具有节能功能的教学楼为例，热桥的存在从一定程度上影响了教学楼的节能效果。通过对当前学者对建筑热桥的研究分析可以发现：虽然建筑热桥在稳态下的传热量已经基本得到确定，但实际生活中稳态情况的发生概率相对较少。因此，建筑热桥仍然具有较大的研究空间。

一、建筑热桥

（一）热桥的概念

建筑热桥是指，建筑中窗、门等围护结构与建筑主墙体材料在传热层面上存在一定的差异。当建筑内部与外部的温度差异较大时，二者之间的差异会引发热流的聚集，形成一个热量流失集中位置。从某种程度上讲，可以将上述位置看成是建筑中热量流失的一座桥梁，因此这些位置被称为建筑热桥。

（二）建筑热桥的种类

从整体角度来讲，常见的建筑热桥主要包含以下几种：第一，窗热桥。当前我国建筑中常见的窗热桥形式主要包含幕墙热桥形式和凸窗热桥形式等。第二，屋顶热桥。这种热桥的热量流失建立在房间圈梁与屋顶接触的基础上。第三，墙热桥。这种建筑热桥是基于建筑内部与外部墙体材料之间的差异及二者放热、吸热面积的区别产生的[1]。

二、建筑热桥研究现状

这里主要从以下几方面入手，对建筑热桥的当前研究现状进行分析：

（一）研究方法方面

当前建筑热桥中常见的研究方法主要包含以下几种：

1.有限元法

建筑热桥的有限元分析主要是通过各类有限元分析软件完成的。以THERM5.2软件为例，利用该软件可以完成建筑屋面、窗户等位置的热桥分析。从整体角度来讲，这种研究方法的便捷性水平相对较高。

2.估算法

可被应用在建筑热桥分析中的估算方法主要包含以下几种：第一，热点模拟法。这种估算方法的分析原理为：利用导电过程与建筑热桥导热过程之间的相似性，对建筑热桥的传热过程进行类比分析。第二，分区法。这种估算方法是指，将建筑中剧烈热桥产生的影响范围作为研究限制区域，在该区域中，对建筑热桥的传热系数面积及建筑墙体本身的传热系数进行加权处理[2]。

3.容积控制法

这种分析方法的原理为：将研究对象建筑热桥的计算区域转化成由多个控制空间组成的整体。该计算区域的所有网格点周围位置都对应着一个相应的控制空间，利用微分方程对上述控制空间进行积分处理，进而获得研究对象建筑热桥的离散方程。

（二）建筑热桥传热量方面

我国学者在研究建筑热桥传热量的过程中，通过对既有热桥传热理论的分析，得出一种计算建筑热桥传热量的方法——热场畸变法。与其他方法相比，这种方法的应用优势在于：第一，精度较高。利用热场畸变法得出的建筑热桥传热量参数符合实践应用环节对传热量参数的精度要求。第二，便捷性。与其他传热量计算方法相比，热场畸变法所需的计算量相对较小，其计算效率相对较高[3]。

三、建筑热桥研究的未来展望

通过对我国当前建筑热桥研究的分析可以判断出，未来建筑热桥的研究可能集中在以下几方面：

（一）定量检测设备方面

结合当前建筑热桥的研究情况可知，这一传热过程被定性为建筑领域的一种热工缺陷。在实际的检测过程中，人们通常利用红外测温仪完成建筑围护结构相关位置热桥的分析。这种分析方式的缺陷在于：其只能将相关部位的温度变化体现出来，无法获得相关的防护方案。因此，在未来的建筑热桥研究中，需要加强对定量检测设备的研究。

（二）影响建筑热桥因素的敏感性分析方面

敏感性分析能够为人们提供较为合理的建筑热桥防护方案。因此，需要将影响建筑热桥因素的敏感性分析作为一种重要的研究方向。

（三）建筑热桥特征尺寸分析方面

从本质角度来讲，人们对建筑热桥的了解主要是通过热桥本身的特征尺寸体现出来的。就二维传热层面而言，其建筑热桥的特征尺寸主要是指热桥的实际长度参数；就一维传热层面而言，可以将建筑热桥的特征尺寸看成是主墙体的具体墙体面积；相对于上述两种层面而言，三维传热层面对建筑热桥的反映更加全面、具体。而当前该层面的研究并不存在确定的特征尺寸。因此，为了促进建筑热桥三维传热研究目的的实现，在未来的研究过程中，需要通过对建筑热桥的合理分析，向建筑热桥的三维传热体系中引入适宜的特征尺寸参数[4]。

（四）基于動态变化的建筑热桥传热量方面

目前学者对建筑热桥传热量的分析和计算主要集中在稳态方面。而事实上，建筑中温度、光线等因素的变化使得热桥处于一种动态变化过程中。因此，在未来的研究过程中，需要加强对各类动态干扰因素的分析，通过动态变化状态下建筑热桥传热量的计算与分析，得出相应的调整策略。

四、结论

目前学者对建筑热桥的研究已经取得了一定的成果，如稳态下建筑热桥传热量计算、建筑热桥的一维传热、二维传热分析等。为了获得更加有效的建筑热桥防护方案，在未来的研究过程中，应该通过动态变化下建筑热桥传热量的分析、建筑热桥特征尺寸的确定等，得出更加直观、全面的研究成果。

参考文献：

[1]孙大明，周海珠，田慧峰.建筑热桥研究现状与展望[J].建筑科学，2010，02：128134.

[2]郭娟利.严寒地区保障房建筑工业化围护部品集成性能研究[D].天津大学，2014.

[3]倪青荣.加气混凝土自保温体系热桥传热分析及构造优化[D].武汉理工大学，2014.

[4]张举.夏热冬冷地区外墙保温装饰一体化系统热工性能及热桥研究[D].安徽建筑大学，2014.