鋼絲網架聚苯板導熱系數修正研究

□文/李勝英 陳翠紅 郭 磊 杜家林

□陳翠紅、郭 磊、杜家林/天津住宅科學研究院有限公司。

鋼絲網架聚苯板導熱系數修正研究

□文/李勝英 陳翠紅 郭 磊 杜家林

以鋼絲網架聚苯板為研究對象，分析研究外墻和屋面用鋼絲網架聚苯板中聚苯板(芯板)導熱系數的修正值。研究發現，外墻和屋面用鋼絲網架聚苯板導熱系數的修正系數差異較大；屋面用鋼絲網架聚苯板導熱系數的修正系數大于外墻用鋼絲網架聚苯板導熱系數的修正系數。

鋼絲網架；聚苯板；導熱；系數；修正

鋼絲網架聚苯板是以模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）板為芯材，兩側外覆高強鋼絲網片，網片用鍍鋅鋼絲斜插穿過聚苯板，點焊連接而成的三維空間組合板材[1]。鋼絲網架聚苯板因具有質量輕、抗震性好、施工簡便、耐候性好，在我國北方應用較為廣泛[2]。

在建筑節能設計階段，要對材料的基本參數充分掌握，其中最重要的是材料導熱系數。導熱系數是材料本身所固有屬性，表征物質傳遞熱量能力的大小[3]。

但將其用于外墻或屋面保溫系統后，由于施工誤差、環境、工藝等的影響[4]，會造成外墻屋面保溫系統實際節能效果普遍低于預期。再者材料導熱系數的測定是在絕干狀態或一定的標準狀況下進行的，與實際使用情況不一致，因此就需要進行修正[5]。為此，天津市出臺了多項標準，對不同種類、不同施工工藝、不同使用部位的保溫材料導熱系數的修正系數作了明確規定，以供設計人員使用，但這些沒有經過實際驗證得出的導熱系數修正值絕大部分帶有經驗性質，缺乏數據支持，有可能會與實際情況出現偏差。

DB29-1—2010《天津市公共建筑節能設計標準》以及DB29-153—2010《天津市居住建筑節能設計標準》對外墻外保溫系統和屋面外保溫系統中的鋼絲網架聚苯板導熱系數設定為0.039W/(m·K)并設定了外墻1.5，屋面1.6的修正系數[6～7]，即鋼絲網架聚苯板有效導熱系數0.0585W/(m·K)和0.0624W/(m·K)。這2項鋼絲網架聚苯板的修正系數由于帶有一定的經驗性，需要進行實際驗證來確定其有效性，而國家標準GB 50176—1993《民用建筑設計規范》中對鋼絲網架聚苯板的導熱系數并沒有提及，綜上研究鋼絲網架聚苯板導熱系數修正，非常有現實意義。

1 鋼絲網架聚苯板

本研究中使用的鋼絲網架聚苯板，由于使用部位不同，鋼絲網架的自身結構也是不同的，見圖1和圖2。用于墻體保溫的鋼絲網架聚苯板兩側保護的鋼絲均為φ2mm細絲交織組成，而用于屋面的鋼絲網架聚苯板由于要受到一定載荷，故一面(受拉面)要由強度較好φ4 mm粗鋼絲和φ2mm細鋼絲交替編織，另一面(受壓面)為φ2mm細絲組成，網片用鍍鋅鋼絲斜插穿過聚苯板，點焊連接而成。

圖1 鋼絲網架聚苯板外墻板

圖2 鋼絲網架聚苯板屋面板

2 試驗部分

為全面研究鋼絲網架聚苯板導熱系數的修正系數，采用用于外墻芯板厚度最小為50mm、最大為130 mm以及屋面厚度最小為70mm、最大140mm的鋼絲網架聚苯板及相同厚度材質的聚苯板裸板，力求在目前使用的鋼絲網架聚苯板厚度范圍內，對不同厚度鋼絲網架聚苯板導熱系數進行對比研究。

鋼絲網架聚苯板芯板和裸板兩側各輔以40mm厚細石混凝土制備試驗試件，進行傳熱系數的試驗，測得的傳熱系數，再根據式（1）～（3）計算芯板的導熱系數以及裸板的導熱系數。鋼絲網架聚苯板導熱系數的修正系數按式（4）計算。

式中：Uwall為試驗測得試件的傳熱系數，W/(m2·K)；Ri為試件內表面換熱阻，0.11m2·K/W；Re為試件外表面換熱阻，0.04m2·K/W；d1、d3為鋼筋混凝土厚度，mm；λ1、λ3為鋼筋混凝土導熱系數，1.74W/(m·K)；λ2為芯板導熱系數，W/(m·K)；λ2為裸板導熱系數，W/(m·K)；d2為芯板厚度，mm；α為導熱系數修正系數。

采用建筑墻體保溫性能檢測設備，應用穩態熱傳遞法對試驗試件的傳熱系數進行檢測，試件預制成型后，在標準試驗環境下養護至恒重，檢測試件的傳熱系數。

測得試驗用墻體的傳熱系數及計算所得的導熱系數相關數據見表1。

表1 鋼絲網架聚苯板導熱系數修正系數

由表1可知，測試計算得到鋼絲網架聚苯板導熱系數較聚苯板裸板的導熱系數略顯增加，外墻用鋼絲網架聚苯板的導熱系數修正系數整體上小于屋面用鋼絲網架聚苯板導熱系數的修正系數，即試驗得到外墻用鋼絲網架聚苯板導熱系數小于屋面用鋼絲網架聚苯板導熱系數。究其原因，是因為2種鋼絲網架聚苯板的結構造成的，屋面用鋼絲網架的一個側面是由粗的鋼絲和細鋼絲交織而成，兩側面的鋼絲網有穿透的鋼絲連接形成傳熱橋，而粗鋼絲的傳熱能力必然會大于細鋼絲的傳熱能力，導熱系數的修正值較大是符合科學規律的。

對于聚苯板鋼絲網架系統，聚苯板被鋼絲包裹和穿插，鋼絲具有較好的導熱性能，整個體系中鋼絲的熱橋效應明顯，現行的建筑設計標準中，鋼絲網架聚苯板的導熱系數的修正系數就為1.5，對于外墻用鋼絲網架聚苯板，厚度最大和最小的鋼絲網架聚苯板（芯板）的導熱系數修正值分別為1.51和1.52，相差不大，與天津節能設計標準中的鋼絲網架聚苯板（芯板）的導熱系數的修正系數較為一致。屋面用厚度最大和最小的鋼絲網架聚苯板（芯板）導熱系數修正系數分別為1.57和1.60，平均值為1.59，這也與標準中的鋼絲網架聚苯板（芯板）導熱系數修正系數一致。

3 結論

1）屋面用鋼絲網架聚苯板與外墻用鋼絲網架聚苯板由于結構不同，其導熱系數的修正系數有差異，屋面用鋼絲網架聚苯板導熱系數修正系數大于外墻用鋼絲網架聚苯板的修正系數。

2）本研究得到外墻用鋼絲網架聚苯板（芯板）的修正系數為1.52，屋面用鋼絲網架聚苯板的修正系數為1.59，與目前天津市所使用的鋼絲網架聚苯板（芯板）導熱系數的修正系數一致。

[1]JGJ/T269—2012，輕型鋼絲網架聚苯板混凝土構件應用技術規程[S].

[2]楊 晨.鋼絲網架聚苯板外墻外保溫施工技術[J].山西建筑，2005，（24）：142-143.

[3]楊強勝，蒲保榮.高等傳熱學[M].2版.上海：上海交通大學出版社，2004.

[4]鄧朝暉.建筑材料導熱系數的影響因素及測定方法[J].工程質量，2008，（7）：21-24.

[5]劉朝賢.對建筑材料導熱系數與蓄熱系數修正問題的探討[J].建筑科學，2010，（10）：224-226.

[6]DB29-153—2010，天津市公共建筑節能設計標準[S].

[7]DB29-1—2010，天津市居住建筑節能設計標準[S].

TU502.4

C

1008-3197（2013）06-01-02

10.3969/j.issn.1008-3197.2013.06.001

天津市建交委科技項目

2013-08-13

李勝英/男，1979年出生，高級工程師，天津住宅科學研究院有限公司，從事建筑節能技術和材料研究工作。

□陳翠紅、郭 磊、杜家林/天津住宅科學研究院有限公司。