【模擬研究】?jì)戎帽卦趪篮涞貐^被動(dòng)房上的實(shí)施方案

1.1   結構挑板外側無(wú)保溫

采用Flixo熱橋計算軟件進(jìn)行線(xiàn)性熱橋值和內表面溫度模擬，結構挑板（外側無(wú)保溫）部位構造模型如圖1所示。結構形式為鋼筋混凝土剪力墻，中間保溫層厚240mm，外側防護層為50mm厚細石混凝土，樓板和結構挑板均為120mm厚，模型高度為2.2m，樓板基本居中。由于熱橋計算軟件無(wú)法考慮系統修正系數，故本模擬僅考慮保溫材料修正系數（石墨聚苯板熱導率為0.030W/(m·K)，修正系數為1.05），線(xiàn)性熱橋值模擬結果如圖2所示。

2.1   能耗模擬

本文選取河北省某典型高層居住建筑項目，采用DeST能耗模擬軟件，以DB13（J）/T 273—2018《被動(dòng)式超低能耗居住建筑節能設計標準》能效指標為基準，設定幾個(gè)外墻傳熱系數分別進(jìn)行能耗模擬計算。建筑類(lèi)型為高層居住建筑，總建筑面積9326.81㎡。地下1層，層高為5.40m，建筑面積743.58㎡，主要功能為儲藏間；地上17層，建筑面積8583.23㎡，主要功能為住宅，每層4戶(hù)，共68戶(hù)，建筑高度為53.30m，結構形式為剪力墻結構。

采用寒冷B區氣象條件（饒陽(yáng)），室內環(huán)境參數包括供熱、供冷時(shí)間，人員密度、人員在室率，家電功率密度、電器設備開(kāi)啟率，照明功率密度、照明開(kāi)啟率，通風(fēng)系統等均按DB13（J）/T 273—2018《被動(dòng)式超低能耗居住建筑節能設計標準》相關(guān)要求設置。模擬結果見(jiàn)表4。

2.2   內置保溫系統保溫厚度

由上節模擬計算結果可知，當能耗模擬計算時(shí)采用外墻平均傳熱系數K為=0.22W/(㎡·a)左右，建筑能效指標基本可以滿(mǎn)足DB13（J）/T 273—2018《被動(dòng)式超低能耗居住建筑節能設計標準》規定的限值要求。

現以外墻平均傳熱系數為K≤0.22W/(㎡·a)核算內置保溫系統保溫材料（石墨聚苯板）的厚度。根據GB 50176—2016《民用建筑熱工設計規范》中3.4.1,3.4.2,3.4.4,3.4.5,3.4.6可得到以下公式：

外墻平均傳熱系數=圍護結構平壁的傳熱系數×系統修正系數+建筑整體線(xiàn)性熱橋產(chǎn)生的傳熱系數附加值+結構挑板熱橋部位產(chǎn)生的傳熱系數附加值   （2）

根據JGJ/T 451—2018《內置保溫現澆混凝土復合剪力墻技術(shù)標準》，復合剪力墻保溫層材料的熱導率及蓄熱修正系數的綜合修正系數宜取1.3；復合剪力墻上懸挑構件應進(jìn)行二次保溫處理，并應進(jìn)行冷凝驗算，且應按結構性熱橋計入外墻平均傳熱系數。由于內置保溫各系統構造的連接件、斜腹絲規格和數量均不同，且主體部位傳熱系數降低后熱橋對整體傳熱影響更為顯著(zhù)。因此，本文計算依據GB 50176—2016《民用建筑熱工設計規范》，并參考JGJ/T 451—2018《內置保溫現澆混凝土復合剪力墻技術(shù)標準》，將石墨聚苯板熱導率修正系數按1.05計，內置保溫系統修正系數取1.2。此外，由被動(dòng)式超低能耗建筑實(shí)際項目熱橋計算經(jīng)驗可知，建筑整體線(xiàn)性熱橋產(chǎn)生的傳熱系數附加值按0.03W/(㎡·a)計。則：圍護結構平壁的傳熱系數×1.2+0.03+結構挑板熱橋部位產(chǎn)生的傳熱系數附加值≤0.22。

以上公式存在兩個(gè)變量，一個(gè)是保溫材料（石墨聚苯板）的厚度，另一個(gè)是結構挑板熱橋部位產(chǎn)生的傳熱系數附加值。這兩個(gè)變量是互相關(guān)聯(lián)的，通過(guò)假定保溫材料（石墨聚苯板）厚度這一變量，采用Flixo軟件計算結構挑板熱橋部位產(chǎn)生的傳熱系數附加值，研究在嚴寒寒冷地區被動(dòng)式超低能耗建筑外墻保溫系統應用內置保溫系統的可行性方案。

考慮現有技術(shù)實(shí)施的難度，內置保溫系統保溫材料（石墨聚苯板，熱導率按0.030W/(m·K)計）的厚度在240mm～300mm之間取值，代入式（2）分別計算得到內置保溫系統石墨聚苯板厚度為240，250，260,270,280,290,300（mm）時(shí)，結構挑板熱橋部位產(chǎn)生的傳熱系數附加值最大分別為0.0388,0.0448,0.0496,0.0544,0.0592,0.0640,0.0676[W/(㎡·a)]。

根據1.3節的研究結果，層間結構受力挑板厚度按60mm設定；由1.1節和1.2節計算結果可考慮在結構挑板外側粘貼保溫板并上下延伸不同尺寸。從采用Flixo熱橋計算軟件模擬得到的結果可知，內置保溫系統石墨聚苯板厚度增加，層間結構受力挑板外貼20mm厚真空絕熱板且板上下各延伸500mm的熱橋部位線(xiàn)性熱橋值幾乎無(wú)變化，僅內表面最低溫度稍有增加。

按建筑層高3m計算，根據式（1）得到結構挑板（外側粘貼保溫不同的優(yōu)化方案）這一熱橋部位產(chǎn)生的傳熱系數附加值。由前述研究計算可知，當內置保溫系統石墨聚苯板厚度為240mm時(shí)，層間結構受力挑板外側粘貼保溫板且板上下各延伸不同尺寸的方案均無(wú)法達到能耗模擬計算時(shí)外墻平均傳熱系數≤0.22W/(㎡·a)；當內置保溫系統石墨聚苯板厚度為250mm時(shí)，層間結構受力挑板外側粘貼20mm厚真空絕熱板且板上下各延伸500mm高的方案可滿(mǎn)足能耗模擬計算時(shí)外墻平均傳熱系數≤0.22W/(㎡·a)；當內置保溫系統石墨聚苯板厚度為260mm時(shí)，層間結構受力挑板外側粘貼50mm厚石墨聚苯板且板上下各延伸500mm高、層間結構受力挑板外側粘貼20mm厚真空絕熱板且板上下各延伸400mm,500mm高的方案均可滿(mǎn)足能耗模擬計算時(shí)外墻平均傳熱系數≤0.22W/(㎡·a)；當內置保溫系統石墨聚苯板厚度為270mm時(shí)，層間結構受力挑板外側粘貼30mm厚石墨聚苯板且板上下各延伸500mm高、層間結構受力挑板外側粘貼50mm厚石墨聚苯板且板上下各延伸400mm,500mm高、層間結構受力挑板外側粘貼20mm厚真空絕熱板且板上下各延伸300mm,400mm,500mm高的方案均可滿(mǎn)足能耗模擬計算時(shí)外墻平均傳熱系數≤0.22W/(㎡·a)；當內置保溫系統石墨聚苯板厚度為280mm時(shí)，層間結構受力挑板外側粘貼30mm厚和50mm厚石墨聚苯板且板上下各延伸300mm,400mm,500mm高、層間結構受力挑板外側粘貼20mm厚真空絕熱板且板上下各延伸300mm,400mm,500mm高的方案均可滿(mǎn)足能耗模擬計算時(shí)外墻平均傳熱系數≤0.22W/(㎡·a)；當內置保溫系統石墨聚苯板厚度為290mm時(shí)，層間結構受力挑板外側粘貼30mm厚和50mm厚石墨聚苯板且板上下各延伸200mm,300mm,400mm,500mm高、層間結構受力挑板外側粘貼20mm厚真空絕熱板且板上下各延伸200mm,300mm,400mm,500mm高的方案均可滿(mǎn)足能耗模擬計算時(shí)外墻平均傳熱系數≤0.22W/(㎡·a)；當內置保溫系統石墨聚苯板厚度為300mm時(shí)，層間結構受力挑板外側粘貼30mm厚和50mm厚石墨聚苯板且板上下各延伸100mm,200mm,300mm,400mm,500mm高、層間結構受力挑板外側粘貼20mm厚真空絕熱板且板上下各延伸100mm,200mm,300mm,400mm,500mm高的方案均可滿(mǎn)足能耗模擬計算時(shí)外墻平均傳熱系數≤0.22W/(㎡·a)。

（1）層間結構受力挑板（外側無(wú)保溫）這一熱橋部位產(chǎn)生的傳熱系數附加值較大，且內表面溫度較低、有結露風(fēng)險。

（2）增加層間結構受力挑板這一熱橋部位外表面的保溫性能和延長(cháng)保溫高度，均對線(xiàn)性熱橋值的降低有較明顯作用；且保溫高度越增加，外貼保溫層的厚度（或使用更好的保溫材料）對線(xiàn)性熱橋值的降低越顯著(zhù)，但從安全耐久角度出發(fā)應慎重考慮。

（3）層間結構受力挑板的厚度對線(xiàn)性熱橋值和內表面溫度影響顯著(zhù)。挑板厚度減小，其產(chǎn)生的線(xiàn)性熱橋值逐漸降低，同時(shí)內表面溫度逐漸升高。

（4）內置保溫系統石墨聚苯板厚度增加，層間結構受力挑板外貼20mm厚真空絕熱板且板上、板下延伸500mm，這一熱橋部位的線(xiàn)性熱橋值幾乎無(wú)變化，僅內表面最低溫度稍有增加。

（5）當內置保溫系統石墨聚苯板厚度為240mm時(shí)，層間結構受力挑板外側粘貼保溫板且板上、板下延伸不同尺寸的方案均無(wú)法滿(mǎn)足DB13（J）/T 273—2018《被動(dòng)式超低能耗居住建筑節能設計標準》規定的能效指標要求；當內置保溫系統石墨聚苯板厚度為250mm～300mm時(shí)，可通過(guò)增加層間結構受力挑板這一熱橋部位外表面的保溫性能和延長(cháng)保溫高度、減小結構挑板厚度的方案實(shí)現被動(dòng)式超低能耗建筑標準中的能效指標要求。