严寒地区真空绝热板外墙外保温应用传湿研究_夏赟.pdf

低温建筑技术Dec.2022 No.294-建筑材料研究及应用DOI：10.13905/ki.dwjz.2022.12.016严寒地区真空绝热板外墙外保温应用传湿研究THE APPLICATION OF VACUUM INSULATION BOARD FOR EXTERNAL INSULATION IN COLD AREAS夏赟1，田野1，周斌琦2，张一恒1，孙嘉畦1，王熠鹏1，周洪淼1，樊春亭1（1.黑龙江省寒地建筑科学研究院，哈尔滨 150080；2.黑龙江农业工程职业学院，哈尔滨 150088）XIA Yun1,TIAN Ye1,ZHOU Binqi2,ZHANG Yiheng1,SUN Jiaqi1,WANG Yipeng1,ZHOU Hongmiao1,FAN Chunting1（1.Heilongjiang Province Academy of Cold Area Building Research,Harbin 150080,China;2.Heilongjiang Agricultural EngineeringVocational College,Harbin 150088,China）【摘要】为了进一步研究严寒地区真空绝热板应用于外墙外保温传湿效果，文中利用冷凝验算方法及二维稳态传热计算软件PTemp模拟对比分析在严寒A区和B区的两种墙体构造，从而得到实际水蒸气分压P线和饱和蒸汽分压Ps线，验证在STP板处及板缝处水蒸气分压的情况，从而判定围护结构内部是否冷凝，并通过对应用项目双鸭山市经开发区科创中心大厦墙体进行实地的温湿度测试，进而研究STP板在外墙外保温系统的实际应用的传湿效果，也为STP板在严寒地区设计和施工提供参考。【关键词】真空绝热板（STP板）；板缝；冷凝；外保温【中图分类号】TU55【文献标志码】A【文章编号】1001-6864（2022）12-0070-05Abstract：The effectiveness of vacuum insulation board applied to exterior wall insulation and moisture transfer incold regions is investigated.Two kinds of wall structures in cold regions A and B are simulated and analyzed by thecondensation checking method and the two-dimensional steady-state heat transfer calculation in PTemp software.The actual steam partial pressure curve and saturated steam partial pressure curve are observed.The partial pressure of water vapor at the STP board and the board joint is verified the condensation inside the envelope structure.Through the field temperature and humidity measurement on the wall of the application project of Shuangyashan Development Zone Kechuang Center Building,the humidity transfer effectiveness of the actual application of STPboard in the exterior insulation system is studied,which may provide the reference for the design and construction ofSTP board in the cold areas.Key words：vacuum insulation board(STP board);plate seam;condensation;external thermal0引言随着我国碳达峰碳中和战略的全面实施，建筑业作为碳排放重点领域，正在面临一场深刻的系统性变革。在此背景下，为黑龙江省发展适应严寒气候特征的超低能耗建筑带来了前所未有的契机。黑龙江省地区从地理位置上来看处于高纬度严寒地区，有明显的气候特殊性，应用已有的超低能耗建筑技术体系具有一定风险和技术问题，因此需要积极引进新的绿色产品通过示范应用、经验总结，发展适用于严寒地区超低能耗建筑技术体系，而STP是建筑用真空绝热板（VIPB）的其中一种，作为一种新型高效绿色的保温材料，他已有50多年的发展历史1，但STP板本身具有不透气的特点，在冬季极易引发其内部冷凝、内表面结露、发霉等，使建筑物的使用寿命降低。由于传湿过程比传热过程复杂得多，在围护结构内部冷凝验算时，只考虑稳定条件下单纯的水蒸气渗透过程，不考虑围护结构内部液态水分的转移，不考虑热湿交换过程之间的相互影响2。文中通过研究STP板在严寒A区“漠河”、严寒B区“哈尔滨”两种墙体构造中传湿效果及STP板在保温装饰板外墙外保温系统的实际应用情况，从而分析并提出有效的防止墙体内部出现冷凝现象的措施。1计算软件模拟1.1严寒 B 区“哈尔滨”二维稳态传热计算软件PTemp模拟文中利用冷凝验算方法得到实际水蒸气分压P线和饱和蒸汽分压Ps线分布图3的基础上，结合二维稳态传热计算软件PTemp模拟两种不同墙体构造，其墙体构造形式为“5mm抗裂砂浆+20mm抹面保温砂浆+（27mm/22mm）STP 板+（200mm 钢筋混凝土墙体/240mm轻集料小型空心砌块）墙体材料+20mm水泥砂浆”，模拟图见表1。基金项目 住建部科学技术计划项目（2019-K-057）70根据模拟图的温度分布，可以粗略的得到两种墙体构造在各层的界面温度，精度到0.5见表2、表3。通过查GB 50176-2016 民用建筑热工设计规范4中B.8，可以得到各层界面温度所对应的标准大气压时的饱和水蒸气分压见表4、表5。针对板缝处不同的处理方式，分3种情况分析，即情况1：板缝处无任何填充材料，为封闭空气腔；情况2：直接在板缝内压满保温砂浆；情况3：板缝处采用填充PE棒（PE棒材料为聚乙烯）。1.2计算结果分析与整理根据文中的计算结果，可以绘制围护结构实际水蒸气分压P线和饱和蒸气分压Ps线分布图，其中Ps（1）线为利用冷凝验算方法计算得到的各层饱和蒸气分压，Ps（2）线为二维稳态传热计算软件PTemp模拟得到的各层饱和蒸气压见图1、图2。表1二维稳态传热计算软件PTemp模拟温度标尺钢筋混凝土墙体轻集料小型空心砌块墙体18.0C15.8C13.6C11.4C9.2C7.0C4.8C2.5C0.3C-1.9C-4.1C-6.3C-8.5C表2基墙为钢筋混凝土墙体各层界面温度位置STP板处情况1情况2情况3i18.0216.7314.214.515.015.54-7.8-1.0-5.45-8.1-6.4-7.0-7.5e-8.5注：表2、表3、表6、表7中i为室内温度，2为水泥砂浆与基墙的界面温度，3为基墙与STP板的界面温度，4为STP板与保温砂浆的界面温度，5为保温砂浆与抗裂砂浆的界面温度，e为室外温度。表3基墙为轻集料小型空心砌块墙体各层界面温度位置STP板处情况1情况2情况3i18.0216.8311.37.78.310.24-7.5-2.5-4.0-6.35-8.0-7.3-7.5-7.9e-8.5表4Pa基墙为钢筋混凝土墙体各层饱和水蒸气压位置STP板处情况1情况2情况3Pi2062.5P21899.8P31618.51650.51703.91759.9P4314.6562.6388.0P5306.6356.0337.3456.0Pe296.0基墙为轻集料小型空心砌块墙体各层饱和水蒸气压位置STP板处情况1情况2情况3Pi2062.5P21911.8P31338.61050.61094.61243.2P4324.0496.0473.3595.9P5309.3329.3324.0312.0Pe296.0表5Pa（a）STP板处3000200010000水蒸气分压力/Pa123456界面Ps（1）PPs（2）3000200010000水蒸气分压力/PaPs（1）PPs（2）123456界面（b）情况13000200010000水蒸气分压力/PaPs（1）PPs（2）123456界面（c）情况23000200010000水蒸气分压力/PaPs（1）PPs（2）123456界面（d）情况3图1基墙为钢筋混凝土围护结构内部冷凝情况（室内环境相对湿度60%）（a）STP板处3000200010000水蒸气分压力/PaPs（1）PPs（2）123456界面71低温建筑技术Dec.2022 No.294-建筑材料研究及应用由图1、图2可知，当墙体材料为钢筋混凝土时，无论是通过冷凝验算方法还是二维稳态传热计算软件PTemp模拟，在STP板处和板缝处3种情况均不会发生冷凝，当墙体材料为轻集料小型空心砌块时，利用冷凝验算方法得出的各层饱和蒸气压，在STP板处不会发生冷凝现象，但在板缝处会出现实际的水蒸气分压力大于饱和水蒸气分压的情况，而利用二维稳态传热得出各层的饱和蒸气压，只有在板缝处1时，会出现Ps线和P线会出现相交的情形。1.3严寒A区“漠河”模拟计算分析与结果利用上述两种方法计算分析相同墙体构造，根据GB 50176-2016 民用建筑热工设计规范 附录A及DB 23/T2473-2019 黑龙江省建筑外墙用真空绝热板（STP）应用技术规程5，取漠河采暖期室外平均温度为-14.7，相对湿度为67%，室内温度和相对湿度与严寒B区“哈尔滨”取值相同，从而可以得到两种墙体的各层界面温度见表6、表7；进而，可得到实际水蒸气分压P线和饱和蒸汽分压Ps线的曲线见图3、图4。3000200010000水蒸气分压力/PaPs（1）PPs（2）123456界面（c）情况23000200010000水蒸气分压力/PaPs（1）PPs（2）123456界面图2基墙为轻集料小型空心砌块围护结构内部冷凝情况（室内环境相对湿度60%）（d）情况3表6基墙为钢筋混凝土墙体各层界面温度位置STP板处情况1情况2情况3i18216.5313.511.514.315.24-13.5-5-11.15-14.1-12.8-13-14.2e-14.7基墙为轻集料小型空心砌块墙体各层界面温度位置STP板处情况1情况2情况3i18216.5354.5164-12-9-10-10.85-14-13.5-14-14.3e-14.7表73000200010000水蒸气分压力/PaPs（1）PPs（2）123456界面（b）情况1（a）STP板处3000200010000水蒸气分压力/PaPs（1）PPs（2）123456界面3000200010000水蒸气分压力/PaPs（1）PPs（2）123456界面（a）STP板处3000200010000水蒸气分压力/PaPs（1）PPs（2）123456界面（b）情况13000200010000水蒸气分压力/PaPs（1）PPs（2）123456界面（c）情况23000200010000水蒸气分压力/PaPs（1）PPs（2）123456界面（d）情况3图3基墙为钢筋混凝土围护结构内部冷凝情况（室内环境相对湿度60%）72由图3、图4可以清晰地看出，当基墙为钢筋混凝土时，在STP板处和板缝处3种情况均不会发生冷凝，而基墙为轻集料小型空心砌块时，冷凝验算方法得到的结果在STP处不会出现冷凝，板缝处的1、2、3种情况在界面3开始出现了实际的水蒸气分