【導(dǎo)讀】上海地區(qū)建筑外墻保溫構(gòu)造節(jié)點(diǎn)研究。二O一一年十一月。科研項(xiàng)目基本信息表。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人陳華寧項(xiàng)目起止年限。第一完成單位上海建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司。單位名稱項(xiàng)目組成員。現(xiàn)代都市建筑設(shè)計(jì)院王文治

　　

【正文】 知，上海市相對(duì)濕度超過 90%的天數(shù)占全年總天數(shù)的 10%。 上海過渡季節(jié)的高濕氣候特 征對(duì)居住建筑的影響很大 . 研究內(nèi)容及目標(biāo) : 本節(jié)主要對(duì)墻體外保溫對(duì)夏季（過渡季）自然通風(fēng)條件下墻體內(nèi)表面結(jié)露的影響進(jìn)行 。 根據(jù)結(jié)露的原理可以知道，當(dāng)房間內(nèi)墻壁的溫度低于室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度時(shí)，便會(huì)發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象。當(dāng)自然通風(fēng)時(shí)間 足夠長時(shí)，墻面溫度逐漸接近風(fēng)溫，結(jié)露發(fā)生的可能性就會(huì)降低。因此 夏季（ 過渡季）自然通風(fēng)條件下，最有可能結(jié)露的情況就是房間內(nèi)溫度較低， 室外氣溫 或 相對(duì)濕度突然升高，此時(shí)墻體溫度有可能低于室外空氣露點(diǎn)溫度，從而在自然通風(fēng)時(shí)造成結(jié)露現(xiàn)象。 當(dāng)墻體采用外保溫時(shí)，由于墻體的傳熱系數(shù)、熱惰性指標(biāo)等參數(shù) 均發(fā)生變化，因此必然會(huì)對(duì)上述結(jié)露現(xiàn)象產(chǎn)生影響，本節(jié) 將通過數(shù)值模擬的方法， 對(duì)此進(jìn)行分析研究 。 研究方法概述 （ 1）使用 airpark*軟件，根據(jù) CAD 圖紙建立模型 如下： 第 3 章 建筑外墻保溫構(gòu)造模擬分析 31 *說明： FLUENT 由美國 FLUENT 公司于 1983 年推出，是目前功能最全面、適用性最廣、國內(nèi)使用最廣泛的 CFD 軟件之一。 FLUENT 可以使用結(jié)構(gòu)化及非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，可以完成多種參考系下流場模擬、定常與非定常流動(dòng)分析、不可壓流和可壓流計(jì)算、層流和湍流模擬、含有粒子 /液滴的蒸發(fā)、燃燒的過程，多組分介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)過程等， AIRPAK 是 FLUENT 中專門用于通風(fēng)計(jì)算的軟件。 （ 2）設(shè)置各部位材料導(dǎo)熱系數(shù)。本論文研究時(shí)， 墻體外保溫條件下， 外墻保溫材料統(tǒng)一設(shè)置為 50mm 擠塑聚苯板 ，屋面保溫材料統(tǒng)一設(shè)置為擠塑聚苯板 50mm；墻體無保溫情況下，鋼筋混凝土厚度 250mm；所有內(nèi)墻考慮為絕熱條件； （ 3）設(shè)置室內(nèi)外各表面性質(zhì)（為簡化模型，按鋼筋混凝土處理）； （ 4） 按上海 夏季 氣候參數(shù)設(shè)置邊界條件。 上海室外計(jì)算溫度 （根據(jù)氣象庫 GBJ1987） 季節(jié) 溫度 （℃） 相對(duì)濕度 露點(diǎn) 溫度℃ 過渡季節(jié) 33℃ 90%* ℃ *說明： 采用室外相對(duì)濕度 90%作為模擬的邊界條件，此類天數(shù)占全年總天數(shù)的 10%。 （ 5） 模擬初始條件 按照節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求，夏季房間室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)溫度為 26℃。因此 本文假定房間內(nèi)原處于空調(diào)狀態(tài)，初始空氣溫度及墻體溫度均為 26℃，此時(shí)停止空調(diào)，開始開窗通風(fēng) （環(huán)境溫度及相對(duì)濕度見上述邊界條件設(shè)置） ，研究在隨后的 24 小時(shí)內(nèi)房間內(nèi)空氣 、 墻體溫度及 墻體內(nèi)表面處相對(duì)濕度 的變化情況。 由于空氣露點(diǎn)溫度為 26℃ ,因此房間內(nèi)初始條件下便存在結(jié)露可能，本次模擬根據(jù)自然通 風(fēng)一段時(shí)間后，墻體溫度及墻體內(nèi)表面處相對(duì)濕度的變化情況判斷外保溫對(duì)夏季（過渡季）自然通風(fēng)條件下墻體結(jié)露的影響。第 3 章 建筑外墻保溫構(gòu)造模擬分析 32 （ 6） 模擬結(jié)果分析 兩種工況下，不同時(shí)刻 (單位：秒 )溫度場分布如下： 外墻為 250mm 厚鋼筋混凝土， 標(biāo)高 外墻為 50mmxps+200mm 厚鋼筋混凝土， 標(biāo)高 第 3 章 建筑外墻保溫構(gòu)造模擬分析 33 第 3 章 建筑外墻保溫構(gòu)造模擬分析 34 兩種工況下， 不同時(shí)刻 (單位：秒 )含濕量 分布如下： 外墻為 250mm 厚鋼筋混凝土， 標(biāo)高 外墻為 50mmxps+200mm 厚鋼筋混凝土， 標(biāo)高 第 3 章 建筑外墻保溫構(gòu)造模擬分析 35 第 3 章 建筑外墻保溫構(gòu)造模擬分析 36 兩種工況下 ，不同時(shí)刻 (單位：秒 )墻體內(nèi)表面溫度 分布如下： 外墻為 250mm 厚鋼筋混凝土 外墻為 50mmxps+200mm 厚鋼筋混凝土 第 3 章 建筑外墻保溫構(gòu)造模擬分析 37 第 3 章 建筑外墻保溫構(gòu)造模擬分析 38 第 3 章 建筑外墻保溫構(gòu)造模擬分析 39 兩種工況下 ，不同時(shí)刻 (單位：秒 )墻體內(nèi)表面 處相對(duì)濕度分布如下： 外墻為 250mm 厚鋼筋混凝土 外墻為 50mmxps+200mm 厚鋼筋混凝土 第 3 章 建筑外墻保溫構(gòu)造模擬分析 40 第 3 章 建筑外墻保溫構(gòu)造模擬分析 41 第 3 章 建筑外墻保溫構(gòu)造模擬分析 42 第 3 章 建筑外墻保溫構(gòu)造模擬分析 43 第 3 章 建筑外墻保溫構(gòu)造模擬分析 44 由溫度分布圖可知，在相同初始條件下開始自然通風(fēng)時(shí)，有外保溫層的建筑墻體，墻體自身溫度變化小于無保溫的情況，因此夏季（過渡季）自然通風(fēng)條 件下，有保溫層的建筑墻體溫度低于無保溫的情況；由含濕量分布圖可知，相同初始條件下無論有無外保溫，建筑室內(nèi)含濕量均在 30 分鐘內(nèi)與室外環(huán)境相同；由墻體表面溫度分布可知，墻體內(nèi)表面中溫度最低的地方出現(xiàn)在墻體陰角處特別是三面墻體（樓板）相交的地方，這與常識(shí)相符；由墻體內(nèi)表面處相對(duì)濕度分布可知，自然通風(fēng) 5 小時(shí)后，有無墻體外保溫情況下，墻體內(nèi)表面相對(duì)濕度分布情況接近；自然通風(fēng) 小時(shí)后，無保溫的建筑物墻體內(nèi)表面處空氣相對(duì)濕度小于 ，已無結(jié)露可能，但有保溫的情況下，自然通風(fēng) 24 小時(shí)后，在墻角等部位，空氣相對(duì)濕度仍 大于 ，存在結(jié)露可能。 小 結(jié) : ，使自然通風(fēng)條件下墻體溫度變化小于無保溫的情況。在夏季（過渡季）相同的室外、室內(nèi)環(huán)境情況下，墻體溫度越低墻體內(nèi)表面結(jié)露可能性越大，因此墻體外保溫對(duì)夏季（過渡季）墻體內(nèi)表面結(jié)露情況無法起到改善作用，相反會(huì)使結(jié)露情況更加嚴(yán)重； ，在較短時(shí)間不會(huì)受到墻體外保溫的影響，因此出現(xiàn)前面所述自然通風(fēng) 5 小時(shí)后，有無墻體外保溫情況下，墻體內(nèi)表面相對(duì)濕度分布情況接近 ，不會(huì)產(chǎn)生結(jié)露 ； 24 小時(shí)以后 ，由于外保溫的存在，建筑外墻整體溫度低于無保溫的情況，外保溫對(duì)墻體內(nèi)表面結(jié)露的影響才慢慢體現(xiàn)； 夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 或達(dá)到了 上海地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 的節(jié)能建筑 ,不一定能 有效防止過渡季節(jié)自然通風(fēng)情況下 ,外墻內(nèi)表面結(jié)露現(xiàn)象。外保溫的主要作用在于建筑節(jié)能及防止冬季建筑內(nèi)表面結(jié)露現(xiàn)象，在夏季（過渡季）建議注意節(jié)能建筑中的室內(nèi)通風(fēng) /換氣 /排潮 ,這不僅有利于防止結(jié)露 ,還能提高室內(nèi)的空氣質(zhì)量 ,更有利于居住健康 . 第 4 章 結(jié)論 45 第 4章 結(jié)論 本研究通過對(duì)上海地區(qū)建筑外墻保溫構(gòu)造節(jié)點(diǎn)的調(diào)查研究和對(duì)現(xiàn)存通用標(biāo)準(zhǔn) 圖 集 中建筑構(gòu)造節(jié)點(diǎn)模擬分析，以及 保溫層在夏季工況的作用進(jìn)行了研究，得出以下結(jié)論： 1. 冬季 工況下，保溫節(jié)點(diǎn)防結(jié)露建議： 外墻外保溫部分： 1） 為保證建筑頂層冬季不結(jié)露，女兒墻需做 雙面 保溫處理。女兒墻 內(nèi)側(cè)屋面 保溫層需上翻屋面 至少 30cm 高。 2） 陽臺(tái) 板不需要做保溫處理。在陽臺(tái)板 無保溫做法 情況下 ，陽臺(tái)板位置的外墻與樓板連接處的溫度高于室內(nèi)露點(diǎn)溫度，不產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。 3） 架空樓板 需 在外墻外側(cè)、樓板下側(cè) 和 端頭梁兩側(cè)加設(shè)保溫層 。 室內(nèi)樓板與外墻連接處的溫度為 ℃ ,高于室內(nèi)露點(diǎn)溫度，不會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。 4） 空調(diào)室外機(jī)隔板在有外墻保 溫的情況下，不需做保溫處理。 外墻內(nèi)保溫部分： 5） 當(dāng)女兒墻無保溫材料保護(hù)，屋面保溫材料上翻 30cm，外墻內(nèi)保溫材料延伸 30cm 的情況下， 不產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。 6） 外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)在 T 型墻位置，內(nèi)保溫層向內(nèi)墻一側(cè)延伸 30cm。外墻與內(nèi)墻交界處的最低溫度為 ℃ ,略高于室內(nèi)露點(diǎn)溫度，不會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。 7） 當(dāng)架空樓板僅在外墻內(nèi)側(cè)及樓板下側(cè)加設(shè)保溫層，外墻內(nèi)保溫材料向樓板延伸 30cm，端頭梁單側(cè)包保溫層。室內(nèi)樓板與外墻連接處的溫度低于 12℃ ,低于室內(nèi)露點(diǎn)溫度，會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。結(jié)論：此構(gòu)造不滿足規(guī)范要求。端頭梁處的保溫層對(duì)于熱 橋的保護(hù)作用不大。外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)的架空樓板典型冷熱橋需加強(qiáng)室內(nèi)樓第 4 章 結(jié)論 46 板室內(nèi)側(cè)的保溫措施。 8） 凸窗部位做外保溫容易形成結(jié)露。 在對(duì)比針對(duì)凸窗部位的外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)和外墻外保溫系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)，內(nèi)保溫系統(tǒng)的凸窗板低溫區(qū)（低于 12℃）面積更小，更有利于避免結(jié)露。 在降低室內(nèi)溫度和濕度的情況下，雙面保溫在 16oC，相對(duì)濕度 40%情況不會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象； 雙面保溫和單面保溫在 15oC, 相對(duì)濕度 45%情況下不會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。 2. 夏季工況下，保溫墻體 防結(jié)露建議 ： 1） 墻體外保溫對(duì)夏季（過渡季）墻體內(nèi)表面結(jié)露情況無法起到改善作用，相反會(huì) 使結(jié)露情況更加嚴(yán)重。 2）墻體 外保溫 在夏季 墻體內(nèi)表面 可能出現(xiàn) 結(jié)露 現(xiàn)象 ， 特別是 室內(nèi) 長時(shí)間的自然通風(fēng)。 3. 外保溫的主要作用在于建筑節(jié)能及防止冬季建筑內(nèi)表面結(jié)露現(xiàn)象，在夏季（過渡季）建議注意節(jié)能建筑中的室內(nèi)通風(fēng) /換氣 /排潮 ,這不僅有利于防止結(jié)露 ,還能提高室內(nèi)的空氣質(zhì)量 ,更有利于居住健康。 通過本課題對(duì)上海地區(qū)外墻保溫體系的研究，可以看到本地區(qū)的保溫體系受氣候的影響，有自身的特殊性。為了把科研成果進(jìn)一步推廣運(yùn)用于建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐中，建議對(duì)原建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)圖集中外墻保溫的做法進(jìn)行修訂，統(tǒng)一當(dāng)前莫衷一是的做法。 47 參考文 獻(xiàn)： [1] 楊杰 . 建筑外墻外保溫節(jié)能管理研究 [D]。 天津大學(xué) , 2020. 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