封闭空气夹层的建筑外墙保温性能检测试验验证

摘 要：本文从建筑外墙的保温性能这一角度入手来研究节能保温墙体的构造特点。建筑外墙采用了封闭空气夹层，本文对带空气夹层的复合外墙结构进行了实验室检测试验验证。表明有空气夹层的外墙形式可以增加热阻，并且可以减轻墙体重量，节省建筑材料，并能防止墙体表面及各结构层之间出现冷凝水，可以有效的减少空气夹层的辐射传热量。

关键词：建筑外墙；空气夹层；保温节能

我国正在以负责任大国的形象在国际舞台发挥越来越重要的作用。中国倡导建立人类命运共同体，在生存环境方面做出积极的努力。强制建筑节能标准，减少碳排放，有助于大气环境的治理和能源节约。在我国，现在通称的建筑节能，即在建筑中合理地使用和有效的利用能源，不断提高能源利用效率。实际上反映了对建筑节能的认识从单纯的抑制需求、减少耗能量，发展成为用同样的耗能量，或用少许增加的耗能量，来满足人们迅速增加的健康和舒适感的需求，进而提高生活质量。这也正体现了我国社会主义初级阶段主要矛盾转化中以人民对美好生活的向往作为出发点。

1 带空气夹层的复合外墙结构

本文外维护墙体复合外墙构造厚度共212mm，从内到外的结构层次为：12mm厚石膏板、80mm厚模塑聚苯板、成品铝箔层、60mm厚空气层、60mm厚3E板。墙体构造做法为：架设木龙骨支架，固定12mm厚石膏板，用胶勾缝粘结，内表面涂抹2mm腻子膏。内、外表面粘贴3支温度传感器。采用外墙保温聚合物粘结砂浆点粘法粘贴80mm厚模塑聚苯板，清理嵌缝，聚苯板打磨找平。外表面粘贴3支温度传感器。间隔60mm封闭空气夹层，设置可靠的金属水平连接件牢固安装固定3E板，3E板竖向拼接M5水泥砂浆勾缝。为增加防水效果，外墙面可以喷涂防水材料。3E板内外表面各粘贴3支温度传感器。

2 封闭空气夹层的作用

空气隔离层起到多种功能，体现在易于安装非结构构件；为已经侵入面层的潮气、水分提供了排出墙外的通道；空气隔离层使得内外墙肢间形成一个空腔，此空腔可平衡或部分平衡室内外空气压力，从而阻止潮气在压力作用下进入墙体；利用空气层可调节内外墙间的施工误差或不均匀变形。

2.1 增加围护结构的绝热性能

空气的导热性差，经计算纯导热量随着空气夹层厚度的增加而迅速减少，但当空气夹层厚度超过60mm时，增加空气夹层的厚度并不能有效地减少传热量。在建筑围护结构中采用导热性差的封闭空气夹层可以增加热阻，提高绝热性能。空气夹层的存在可以替代实物填充材料并减轻了整个围护结构的重量。

2.2 增加围护结构的防潮性能

材料和围护结构的动态平衡湿度是以其环绕的空气的温度和湿度为决定因素。有效的措施是将空气夹层布置在围护结构的低温一侧，减少辐射传热量。同时将铝箔设置在高温一侧，否则会因低温一侧的温度进一步降低而造成空气夹层内部结露，使铝箔和围护结构遭到破坏。这两个措施能够保证热绝缘层水永久保持较低的平衡湿度，即不受潮。隔热空气层与铝箔等热反射膜配合使用，效果好。空气层还有很多种用途，如吸声、隔声、保温、隔热、防潮、去湿、通风、集热等。

3 保温性能检测程序

（1）试验依据：建筑构件稳态热传递性质的测定标定和防护热箱法GB/T134752008。

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

（3）试验条件：该次试验采用防护热箱法。该墙体系统的热惰性D值在 1.64.0 之间，属Ⅲ型，根据规范冷室温度设定为te= 12℃，热室温度设定为ti= 18℃。由于本次试验时间为夏天，室外温度较高，散热效果不好，低温差不易控制。加之考虑传感器精度，温差越大，所测效果越明显。故本次试验温度进行调整为：冷室温度te= 16℃，热室温度ti= 18℃，风速设定值：3m/s。用于测量空气温度和试件各基层温度的传感器被均匀布置在试件各基层表面上并且冷热室相互对应。热室温度为+20.66℃，热室壁内外温差<1℃，温度波动0.1℃，湿度 69.8%，气流为自然对流。冷室温度为16.80℃，温度波动 0.3℃。试件冷室侧自上而下气流速度3.0m/s，环境温度+20.85℃。

测试时间：在冷、热室传热达到平衡后，每小时测量一次，共测量六次。本次试验冷、热室传热达到平衡所需时间约8小时，每小时测量一次，共测量六次，总计试验时间约72小时。

（4）试验设备。采用JTⅡ型保温性能测试系统；铂电阻温度传感器 15 支。 该系统设置在11m×6m×5m 空间的试验室内，其热室和冷室之间的洞口尺寸（宽×高×厚）为 2.1m×2.4m×0.7m。这套设备包括加热器5台，制冷机组2台和空调器2台。仪器包括工控机1台、显示器1台、温度传感器290个、湿度传感器1個和风速传感器2个，并包括自动记录、打印和控制系统。

（5）试验步骤。启动 JTⅡ型保温性能测试系统→制冷机开始制冷→电加热器开始加热达到温度设定值→冷、热室温度稳定平衡165h→采集数据。实测墙体系统各界面的温度，详见下表。

综合分析实测数据与理论计算数据表明，实测墙体内部层间温度曲线与理论计算温度曲线基本相近，实测墙体内侧及层间部位未发现结露现象，与理论计算相符。计算分析和试验结果可以表明，有空气夹层的外墙形式能防止墙体表面及各结构层之间出现冷凝水。空气夹层也有益于墙体实现各方面的功能。在空气夹层温度较高一侧的表面粘贴反射材料铝箔，可以有效的减少空气夹层的辐射传热量。

4 结语

本文从建筑外墙的保温性能这一角度入手，在保证节能的条件下，提高了墙体的热工性能，有效的避免了冷凝水的产生，减少了复合外墙的开裂、渗漏等问题的发生。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ 262010）.中国建筑工业出版社，2010.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.居住建筑节能检测标准（JGJ/T 1322009）.中国建筑工业出版，2010.

作者简介：闫晓启，建筑设计工作。