复合保温砌块热工性能计算

焦保平 杨永恒（西北民族大学土木工程学院；甘肃省新型建材与建筑节能重点实验室，甘肃 兰州 730124）

0 前言

在我国节能减排政策的推动下，建筑节能工作取得了长足的发展，尤其以外墙外保温为主的外墙节能保温做法，对于改善建筑功能，减少能源消耗发挥了重要作用。但是，经过多年的实践，外墙外保温的缺陷逐渐显现出来，外墙饰面开裂，保温板脱落的事故经常发生，加之外墙外保温的设计寿命只有二十五年，与建筑物主体寿命有很大的矛盾。鉴于此，国家及时调整政策导向，大力推广建筑节能与结构一体化技术。在此政策的引导下，建筑节能与结构一体化技术不断涌现。

作为建筑填充墙使用的一种复合保温砌块，通过微孔混凝土和聚苯乙烯泡沫板浇注成型，无缝镶嵌，建筑围护结构一次砌筑成型，主断面无需再进行外墙保温施工，完全满足建筑节能与结构一体化要求。对这种特定的复合保温砌块热工性能——热阻，我们用理论的方法进行了计算。

1 复合保温砌块热阻的理论计算

复合保温砌块根据节能要求的不同，有系列产品，我们选取其中厚度最小的规格来进行计算。该复合保温砌块的规格尺寸和材料组成见图1。

根据GB50176-2016《民用建筑热工设计规范》附录“C.1 非匀质复合围护结构的热阻”计算的规定，由两种以上材料组成的、二（三）向非匀质围护结构，当相邻部分热阻的比值小于1.5时，复合围护结构的热阻可按下列公式计算（公式中符号的意义参考该规范）：

在计算中，平行于热流方向的热阻按材料不同叠加计算，垂直于热流方向的热阻分层计算，各层按不同材料所占面积百分比加权计算。为了叠加计算，将砌块平行于热流方向划分成a、b、c、d、e五个部分，垂直于热流方向划分成一、二、三、四、五层，见图2。各部分和各层的尺寸对应图1。

图1 复合保温砌块的结构及材料构成

图2 复合砌块传热计算图示

对砌块的构成材料和结构进行分析，在热流方向上，第a部分与第b部分、第d部分与第e部分为相邻部分，这两个相邻部分热阻的比值是最大的，根据估算，两相邻部分热阻的比值大于1.5。但热阻较大的部分在传热上面积占比不是很大，且两相邻部分热阻的比值虽然超过1.5，但并不是很显著，为了减少更繁琐的计算，暂不考虑第a部分和第d部分作为冷桥对传热的影响。

复合保温砌块组成材料中微孔混凝土导热系数取0.20 W/m.K，聚苯乙烯泡沫板导热系数取0.041W/m.K。按划据规范，内表面换热组和外表面换热阻分别取0.11m2k/w和0.04m2k/w。

1）按部分计算热阻如下第a部分热阻Roua=0.2/0.2=1.0（ m2k/w）分图，计算得到第a、b、c、d、e各部分的面积占比f分别为fa=0.083、fb=0.40、fc=0.033、fd=0.40、fe=0.083；70mm厚聚苯乙烯泡沫板热阻为1.707m2k/w，70mm厚微孔混凝土热阻为0.35m2k/w，20mm厚微孔混凝土热阻为0.10 m2k/w。根据规范，内表面换热组和外表面换热阻分别取0.11m2k/w和0.04m2k/w。

1）按部分计算热阻如下

第a部分热阻Roua=0.2/0.2=1.0（ m2k/w）

第b部分热阻

Roub=0.1+1.707+0.1+1.707+0.1=3.714（ m2k/w）

第c部分热阻

Rouc=0.1+0.35+0.1+1.707+0.1=2.357（ m2k/w）

第d部分热阻

Roud=0.1+1.707+0.1+1.707+0.1=3.714（ m2k/w）

第e部分热阻Roue=0.2/0.2=1.0（ m2k/w）

按各部分面积占比计算的复合保温砌块的传热阻Ruu

相见顶部计算公式。

2）按分层计算热阻如下：

第二层热阻

第四层热阻

按各层热阻叠加计算的复合保温砌块的热阻

3）非匀质复合保温砌块的热阻如下：

2 结论

1）复合保温砌块浇注成型，生产工艺灵活，可以生产不同厚度规格的产品，具有优异的热工性能，以厚度最小的砌块计算的热阻已能满足我国大部分地区现行标准对围护结构主断面的热工要求。

2）计算中合理划分各部分各层，可以给计算带来很大的方便，可保证计算的准确性。

3）计算中应充分理解公式中各符号和参数的意义，做到准确使用。