摘   要：通过研究不同种类及厚度的夹心保温材料、拉结件布置数量及保温板缝隙宽度，分析了其对预制夹心混凝土墙板传热系数的影响。结果表明：夹心层保温材料导热系数越小、夹心层越厚，预制夹心混凝土墙板传热系数越小；非金属拉结件对夹心墙板传热系数的影响约为1.3%～3.2%，夹心层厚度越厚，墙板传热系数越小，拉结件影响越大；夹心层保温板采用定制式保温板可有效降低保温板缝隙对预制墙板传热系数的影响，计算结果可为预制夹心墙板的热工设计提供依据。

关键词：预制夹芯混凝土墙板；传热系数；拉结件；保温板缝隙

0   前言

目前，墙体保温被认为是最行之有效的实施建筑节能措施。在装配式建筑中，降低三明治墙板的传热系数，提升其保温节能效果是非常重要的。在进行预制夹心混凝土墙板设计时，墙板的传热系数除考虑夹心层厚度及保温材料的使用外，还应考虑穿透保温板的拉结件及生产过程中保温板缝隙对传热系数的影响。

1   墙板平均传热系数

1.1   预制夹心混凝土墙板设计

预制夹心混凝土墙板平面尺寸为3 000 mm×3 000 mm，外页墙板厚60 mm，内页墙板厚200 mm，夹心层分别采用挤塑聚苯板和石墨挤塑板，厚度分别为70 mm、80 mm、90 mm、100 mm，拉结件采用金属及GFRP非金属拉结件。墙板构造见图1、图2。

1.2   计算方法

根据预制夹心混凝土墙板构造设计及GB 50176—2016《民用建筑热工设计规范》中的多层材料层热阻公式、双向非匀质围护结构热阻公式及考虑热桥影响的围护结构单元平均传热系数，采用拉结件及保温板缝隙处的传热系数与墙体主断面传热系数的面积加权进行墙体平均传热系数的计算。

1.3   材料参数

所用材料导热系数根据GB 50176—2016中的建筑材料热物理性能计算参数选取，石墨挤塑板导热系数根据试验测试确定。材料的导热系数见表1。

2   计算结果与分析

2.1   非金属拉结件对传热系数的影响

非金属拉结件穿透保温材料，且分别插入夹心墙内外叶墙板中，拉结件布置方案根据构件承载力、脱模吊装承载力进行设计，随着保温层厚度的增加，拉结件的使用数量随之增加。通过夹心墙板传热系数计算研究非金属拉结件对夹心墙板传热系数的影响。图3为非金属拉结件对夹心墙板传热系数的影响。夹心层厚度为70～100 mm，k1、k2分别为夹心层保温材料使用石墨挤塑板、挤塑聚苯板的传热系数，k1′、k2′表示考虑拉结件影响后的夹心墙板传热系数。

由图3可知，当夹心层厚度从70 mm增至100 mm时，k1由0.338 W/（m2·k）降至0.244 W/（m2·k），k2由0.412 W/（m2·k）降至0.300 W/（m2·k），说明夹心墙板保温层材料的导热系数越小、夹心层厚度越厚，墙板的传热系数越小，即保温性能越好。当夹心层厚度从70 mm增至100 mm时，拉结件使用数量随着夹心层厚度的增加而增加，拉结件对k1的影响由1.7%增至3.2%，拉结件对k2的影响由1.3%增至2.6%，说明随着拉结件数量的增加，其对墙板传热系数的影响增大，相同厚度的夹心墙板，传热系数越小，受拉结件的影响越大。

2.2   金属拉结件对传热系数的影响

金属拉结件穿透保温材料，且分别插入夹心墙内外叶墙板中，金属拉结件布置方案根据构件承载力、脱模吊装承载力进行设计，在设计70～100 mm不同厚度夹心墙板时，金属拉结件使用数量没有变化，但金属拉结件尺寸变长，影响拉结件截面处的热阻。通过夹心墙板传热系数计算研究金属拉结件对夹心墙板传热系数的影响。图4为金属拉结件对夹心墙板传热系数的影响。夹心层厚度为70～100 mm，k3、k4分别为夹心层保温材料使用石墨挤塑板、挤塑聚苯板的传热系数，k3′、k4′表示考虑拉结件影响后的夹心墙板传热系数。

由图4可知，当夹心层厚度从70 mm增至100 mm时，金属拉结件对k3的影响由1.7%增至3.1%，拉结件对k4的影响由1.3%增至2.5%。虽然金属拉结件的导热系数约为非金属拉结件的8倍，线传热系数约为非金属拉结件的3倍，但金属拉结件的使用数量与面积远小于非金属拉结件的1/3。根据拉结件的布置方案及GB 50176—2016 中的传热公式，基于一维稳态假设的理论计算，金属拉结件对夹心墙板传热系数的影响与非金属拉结件相当。

2.3   保温板缝隙对传热系数的影响

在夹心墙板生产过程中，经常出现保温板拼接缝隙，取最不利情况，即保温板缝隙被水泥浆填充。目前，保温板拼接有两种方式，第一种为保温板尺寸固定（如600 mm×600 mm），再由现场工人根据墙板构件需求进行裁切；另一种由保温板厂家根据墙板构件尺寸设计保温板拼接方案，长度同墙高，宽度为固定尺寸。

图5、图6为保温板不同拼接方式及不同宽度的保温板缝隙对夹心墙板传热系数的影响。

由图5可知，采用定制保温板时，保温板缝隙对传热系数的影响随着缝隙厚度的增加而增加，当保温板缝隙为1 mm、2 mm、3 mm，夹心墙板传热系数由70 mm增至100 mm时，传热系数分别增加1%～2%、1.9%～2.7%、3%～4%，主要是由于保温板缝隙被水泥浆填充后，该截面处的热阻远低于保温材料截面处的热阻，而保温板缝隙处的热损失不会随着夹心层厚度的增加而增加；当保温板缝隙为1 mm、2 mm、3 mm时，其对传热系数的影响值分别为0.004 W/（m2·K）、0.008 W/（m2·K）、0.012 W/（m2·K），保温板缝隙每增加1 mm，传热系数增加约0.004 W/（m2·K）。但进行比值分析时，墙板夹心层厚度越大，即传热系数越小，保温板缝隙对传热系数的影响越大。因此，在进行夹心墙板热工设计时，可考虑传热系数直接增加保温板缝隙处的影响值，该方法比修正传热系数更能准确反映实际情况。

由图6可知，采用固定保温板时，夹心墙板的保温板缝隙明显增多，特别是水平缝隙。因此，固定保温板的布置方式对传热系数的影响明显大于定制式保温板。当保温板缝隙为1 mm、2 mm、3 mm，夹心墙板传热系数由70 mm增至100 mm时，传热系数分别增加了2%～2.7%、3.9%～5.4%、6%～8%；当保温板缝隙为1 mm、2 mm、3 mm时，其对传热系数的影响值分别为0.007 W/（m2·K）、0.015 W/（m2·K）、0.023 W/（m2·K），保温板缝隙每增加1 mm，传热系数增加约0.008 W/（m2·K），对夹心墙板传热系数的影响约为采用定制保温板的一倍。因此，在进行夹心墙板设计及生产时，应尽量根据墙板尺寸定制夹心保温板，减少保温板缝隙，并保证生产质量，减小保温板缝隙，降低其对传热系数的影响。

3   结论

（1）采用导热系数小的夹心保温材料、提高夹心保温材料厚度可显著提高夹心墙板的热工性能。

（2）非金属拉结件使用数量随着夹心层厚度的增加而增加，其对夹心墙板传热系数的影响也随之大；根据使用的不同夹心保温材料及不同的夹心层厚度，非金属拉结件对夹心墙板传热系数的影响约为1.3%～3.2%。

（3）随着夹心层厚度的增加，金属拉结件的使用数量基本不变，但所用拉结件的尺寸增加；根据使用的不同夹心保温材料及不同的夹心层厚度，金属拉结件对夹心墙板传热系数的影响约为1.3%～3.1%；基于一维稳态假设的理论计算，金属拉结件对夹心墙板传热系数的影响与非金属拉结件相当。

（4）夹心层采用定制式夹心保温板对墙板传热系数的影响小于固定尺寸保温板的夹心墙板，当保温板缝隙为1 mm、2 mm、3 mm时，其对传热系数的影响值分别为0.007 W/（m2·K）、0.015 W/（m2·K）、0.023 W/（m2·K），保温板缝隙每增加1 mm，传热系数增加约0.008 W/（m2·K）。

（5）在夹心墙板生产时，可要求将保温板缝隙控制在2 mm以内；2 mm以上的保温板缝隙建议采用发泡材料填充，以降低其对夹心墙传热系数的影响。

（编辑：奚雅青）