新型装配式建筑墙体材料热湿传递性能的探讨

童茁壮

（湖南信息学院，湖南 长沙 410151）

1 建筑墙体材料热湿传递的理论模型

本文通过参考罗鸿韬（2018） 关于建筑围护结构热湿性能的相关研究，得知在相对湿度低于90%的情况下，水蒸汽流占据着绝对的主导地位，基于可以在探究建筑墙体材料热湿传递性能时，将水蒸气分压力设定为湿驱动势，同时采用归一化处理的方式将扩散系数直接归属于综合系数范畴中。为此本文提出假设，即当室内温度不存在大幅波动变化时，墙体趋近于等温[1]。当室内温度变化范围在30%至80%之间，蒸汽扩散则占据绝对主导地位，此时可不考虑液态水传导。另外，本文还将包括湿容与湿扩散系数在内的墙体材料湿物性参数设定为固定值，湿的驱动力即为水蒸气分压力，此时湿传递几乎等同于一维传湿。因此可将墙体内表面吸放湿控制方程设定为：

在这一公式当中，材料干密度与湿容分别用P0与ζ 进行表示，其中湿容代表着墙体材料等温吸放湿曲线斜率。在静止空气中，水蒸气扩散系数用δa进行表示，Psat和PV分别代表着饱和水蒸气分压与水蒸气分压。通过对该公式进行继续推导，可以得到空气中水蒸气扩散系数计算公式，即：

在该公式中，P 与T 分别代表着当地大气压与温度，P0表示标准大气压，Rv则代表着水的气体常数[2]。如果将C 和Dw 用于分别表示水蒸气浓度与导湿系数，将湿扩散系数用δp进行表示，即在直接利用水蒸气浓度对水蒸气分压进行表示下，可以得到如下公式：

2 新型装配式建筑墙体材料热湿传递性能分析

2.1 II 型陶粒泡沫混凝土外挂墙板

本文在对新型装配式建筑墙体材料的热湿传递性能进行探究中，首先选择采用II 型陶粒泡沫混凝土外挂墙板，该墙板属于典型的单一材料墙板。墙板的高度、长度与宽度分别为2000mm、600mm 与300mm，为方便计算，本文直接将水泥砂浆的涂抹厚度作为墙板内侧和外侧厚度，即墙板内外侧厚度统一为20mm。在对该墙体材料进行拟合分析中，可知墙体材料水蒸气扩散系数为相对湿度的单值函数。考虑到在冷凝验算当中，通常直接将水蒸气扩散系数设为常数，因此本文通过参考国家相关标准规定，直接将计算值设定为60%的相对湿度。在参考相关研究资料下，可知II 型陶粒泡沫混凝土的干密度约为675kg/m3，其导热系数与传热热阻分别可以达到0.171W/(m·K） 与1.75 (m2·K） /W。在将温度设定在-2℃至18℃，并对各温度条件下的墙体饱和水蒸气分压力进行计算，借助专门的工具软件自动生成II 型陶粒泡沫混凝土外挂墙板的热湿传递性能分布曲线图，以直观化、可视化的形式展示出各项关键参数。

根据最终得到的计算结果可知，当冬季室温达到18℃，室内空气湿度为60%的情况下，查阅相关参数表可知此时对应的空气露点温度约为10.2℃。以本地冬季平均室外温度为参照，当地冬季室外平均温度约为-7.5℃，因此通过验算II型陶粒泡沫混凝土外挂墙板内表面结露，最终可得墙板内表面温度在17℃左右，比相同状态下的空气露点温度要高，即证明即便在寒冷冬季，也不会有冷凝情况出现在II 型陶粒泡沫混凝土外挂墙板上。

2.2 软骨料混凝土夹心保温复合板

在当前的新型装配式建筑中，软骨料混凝土夹心保温复合板也是使用频率较高的一种全新墙体材料。本文在对该墙体材料的热湿传递性能进行分析中，选择使用高度与长度均为1000mm，宽度为250mm 的软骨料混凝土夹心保温复合板作为主要研究对象。事实上该墙板的主要墙体材料为软骨料混凝土，但为了能够有效增强墙体的保温性能，将厚度为100mm 的泡沫玻璃板作为夹心材料。同样为方便计算，本文也直接将水泥砂浆的涂抹厚度作为墙板内侧和外侧厚度，即厚度为20mm。通过参考相关研究资料下，可知软骨料混凝土的干密度约为1102kg/m3，其导热系数与传热热阻分别可以达到0.41W/(m·K） 与0.12 (m2·K） /W。作为夹心材料的泡沫玻璃的干密度则约为140kg/m3，其导热系数与传热热阻则分别约为0.05W/(m·K） 与2 (m2·K） /W[3]。在保障室内湿度、温度范围等条件不变的情况下，根据计算得到的墙板饱和水蒸气分压力值，并在此基础上绘制出相应的墙板热湿传递性能分布曲线图，即可得知当冬季室温达到18℃，室内空气湿度为60%的情况下，空气露点温度约为10.2℃。而本地冬季平均室外温度约为-7.5℃，因此通过验算软骨料混凝土夹心保温复合墙板内表面结露，可知墙板内表面温度同样要比相同状态下的空气露点温度要高，故而在冬季，该墙板也能够具有良好保温效果，无结露现象出现。

3 结语

本文通过选择软骨料混凝土夹心保温复合板与II 型陶粒泡沫混凝土外挂墙板，对新型装配式建筑墙体材料的热湿传递性能进行分析。在构建相应的理论模型基础上，借助专门的计算工具，证明两种墙体材料在冬季寒冷低温情况下，也无结露现象出现，具有较高保温能力。但由于受到篇幅限制以及笔者自身学识水平的制约，本研究还缺乏对其他墙体材料的深入研究，且研究中涉及的热湿传递性能参数相对较少，因此还有待在后续研究中作进一步完善。