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严寒和冰冷地区蒸压加气混凝土砌块

编辑:admin时间:2019-10-31 14:20点击:

[摘要]拟通过确定蒸压加气混凝土砌块单一材料外墙所需厚度的讨论,指出目前进行蒸压加气混凝土砌块墙体建筑节能设计所采用的导热系数不尽合理之处,根据有关资料提供的实测或经验数据,提出了蒸压加气混凝土不同含水率条件下的热工参数,并建议对现行标准JGJ17-2008所规定的蒸压加气混凝土热工参数进行修订,以保证节能设计达到预期节能效果。
[关键词]导热系数;含水率;节能设计;预期效果

1前言

在严寒或冰冷地区用单一的加气混凝土砌块到底需要多少厚度?能否用单一的砌块实现当地建筑节能65%的要求,笔者就此进行了研究与探讨。

现行行业标准JGJ17-2008《蒸压加气混凝土建筑应用技术规程》规定:墙体厚度“当保温、隔热和节能设计要求的厚度不同时,应采用其中的最大厚度。”所谓满足保温设计要求的墙体厚度,就是要符合GB50176-93《民用建筑热工设计规范》的规定。满足节能设计要求,对于严寒和冰冷地区来说就是要符合JGJ26-2010《严寒和冰冷地区居住建筑节能设计标准》的规定。

蒸压加气混凝土砌块单一材料外墙的厚度设计不仅取决于有关标准的规定,还与块材自身的导热系数密切相关,而材料的导热系数又受到其体积密度和含水率的影响,尤其是含水率又随着所处环境、部位及墙身构造的不同而有较大差异,其影响不可忽略。因此,笔者拟根据影响材料导热系数的因素、有关标准的规定等,对墙体厚度的确定进行讨论,最后列出典型地区建筑墙体的不同厚度、不同干密度级别的蒸压加气混凝土砌块,在不同含水率条件下的单一材料外墙热工性能指标,仅供参考。

2材料的导热系数与干体积密度和含水率的关系

2.1导热系数与干体积密度的关系

国家标准GB11968《蒸压加气混凝土砌块》和GB15762《蒸压加气混凝土板》对蒸压加气混凝土干态(即含水率为0%的)导热系数作出了规定,见表1。

表1蒸压加气混凝土干态导热系数

干密度级别B03B04B05B06B07B08

导热系数(干态)

从表1可知,材料干密度每增加100kg/m3,导热系数增加0.02W/(m·K),表明导热系数与干密度呈正比关系。

图1为蒸压加气混凝土导热系数与干密度

图1蒸压加气混凝土导热系数与干密度的关系

表2蒸压加气混凝土含水率与导热系数的关系

密度级别与含水率B05B06B07的关系,干密度为400kg/m3~800kg/m3,即B04~B08级蒸压加气混凝土与其干态导热系数λ测定值0.093W/(m·K)~0.174W/(m·K)之间呈直线变化关系
2.2导热系数与含水率的关系

蒸压加气混凝土围护结构由于质量轻,并且是多孔构件,在内表面不设隔汽层或外墙采取非透气性饰面并未作排湿构造的情况下,在冬季采暖地区墙体湿度较高,因而材料的导热系数值也必然随之加大。据有关文献查询及实测得知,蒸压加气混凝土砌块围护结构在正温作用下,其含水率与导热系数的关系一般呈正比关系。不同密度级别的蒸压加气混凝土,在不同含水率Ws条件下的导热系数见表2。

从表2可见,质量含水率每增加6%,导热系数增加0.04W/(m·K)~0.05W/(m·K)。文献[5]列举了某一干密度蒸压加气混凝土导热系数与含水率Ws的关系,见表3。

表3蒸压加气混凝土导热系数与含水率的关系

行业标准JGJ17-2008《蒸压加气混凝土建筑应用技术规程》仅规定了的蒸压加气混凝土体积含水率为3%时的导热系数理论计算值,见表5。由于无论是国家标准GB11968-2006和GB15712-2008,还是在建筑应用中,对于蒸压加气混凝土制品的含水率,均要求质量含水率,而非体积含水率。再者国家标准GB/T11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》规定的是质量含水率试验方法,亦非体积含水率试验方法。因此,表5中将与体积含水率相对应的质量含水率一并列入,以便于应用。从表5中看出,B03级蒸压加气混凝土,体积含水率增加3%,相当于质量含水率增加10%,导热系数仅增加0.01W/(m·K),即含水率每增加1%,导热系数仅仅增加0.001W/(m·K);而B07级,体积含水率增加3%,相当于质量含水率增加4.3%,导热系数增加0.04,即每增加1%,导热系数增加0.0093W/(m·K),增长幅度显著高于B03级制品。

目前建筑节能设计对蒸压加气混凝土的导热

表5体积含水量率为3%的蒸压加气混凝土

不同密度级别的导热系数

含水率Ws(%)05101520导热系数[W/(m·K)]0.130.160.190.210.24

密度级别
体积含水率(1)Wv(%)B03B04B05B06B07

从表3可以看出,当材料的含水率增加1%时,其导热系数相应增大0.005W/(m·K)~0.006W/(m·K);

质量含水率Ws(%)107.5654.3

当材料含水率从0(干燥状态)增加到20%时,其导热系数几乎增大一倍。

又如甘肃建材科研设计研究院的实验数据如

湿态导热系数(2)λw[W/(m·K)]

干态导热系数(3)λ0[W/(m·K)]
质量含水率每增加6%,导热系数增加0.04W/(m·K)~0.06W/(m·K)。

表4不同密度级别的蒸压加气混凝土含水率与导热系数的关系

密度级别

含水率Ws(%)

0

B04

612
18

B05B06B07

061218061218061218

导热系数

[W/(m·K)]0.095

0.140.18
0.23

0.1130.1510.200.260.130.170.220.280.140.180.240.31


表6蒸压加气混凝土不同含水率的导热系数及蓄热系数

密度级别

含水率Ws

0%

B04

6%12%
18%

B05B06B07

0%6%12%18%0%6%12%18%0%6%12%18%

导热系数λ[W/(m·K)]蓄热系数S24[W/(m2·K)]

0.121.91

0.172.48
0.212.92
0.263.36

0.142.06

0.192.73
0.233.24
0.283.79
0.162.41
0.213.12
0.253.69
0.304.28
0.182.76
0.233.49
0.274.12
0.324.76

系数,不分地区与部位、不区别墙身构造,笼统地采用JGJ17-2008《蒸压加气混凝土建筑应用技术规程》所规定的蒸压加气混凝土体积含水量为3%的导热系数值,是有误的,也是脱离实际的,按体积含水量为3%的导热系数值进行节能设计,将达不到预期的节能效果。

我国幅员辽阔,各个地区的空气相对湿度大小程度不一,墙身构造又大相径庭,在不同环境湿度及墙体湿迁移作用下,蒸压加气混凝土墙体的平衡含水率(质量)将有较大差异,经过对哈尔滨、北京等一些地区的建筑实测,有的地区墙体含水率约为4%~6%,有的为8%~10%,甚至更高。冬季采暖的严寒和冰冷地区的一些墙体部位的含水率可达15%~25%。众所周知,材料受潮后,导热系数会增大,这在多孔材料中最为明显。这是由于当材料中的孔隙有了水分(包括水蒸气)之后,则孔隙中蒸汽的扩散和水分子的热传导将起主要传热作用,而水的导热系数为0.58W/(m·K),比空气在常温下的导热系数0.025W/(m·K),大20多倍。如果孔隙中的水结成了冰,则冰的导热系数为2.33W/(m·K),相当于水的4倍、空气的90多倍,其结果使材料的导热系数更加增大。

鉴于蒸压加气混凝土的导热系数随着含水率变化的不确定性,进行建筑节能设计均只采用体积
鉴于制品的导热系数受其含水率变化的影响较大,随其含水率的增加而加大,因此在工程应用中,一定要对关键部位做好防水、防潮及排湿构造设计,确保墙体不受水及湿气的侵袭,否则将影响制品的节能保温效果,严重者将发生冻害。

3按JGJ26-2010和GB50176-93确定严寒和冰冷地区蒸压加气混凝土砌块单一材料外墙所需厚度及对比
外墙所需厚度,以B05级蒸压加气混凝土砌块为例进行讨论。分别按JGJ26-2010《严寒和冰冷地区民用建筑节能设计标准》规定的传热系数限值和GB50176-93《民用建筑热工设计规范》规定最小传热阻的规定,确定B05级蒸压加气混凝土砌块外墙所厚度,蒸压加气混凝土的导热系数按JGJ17-2008规定采用。
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