钢丝网架聚苯板导热系数修正研究

□文/李胜英 陈翠红 郭 磊 杜家林

□陈翠红、郭 磊、杜家林/天津住宅科学研究院有限公司。

钢丝网架聚苯板导热系数修正研究

□文/李胜英 陈翠红 郭 磊 杜家林

以钢丝网架聚苯板为研究对象，分析研究外墙和屋面用钢丝网架聚苯板中聚苯板(芯板)导热系数的修正值。研究发现，外墙和屋面用钢丝网架聚苯板导热系数的修正系数差异较大；屋面用钢丝网架聚苯板导热系数的修正系数大于外墙用钢丝网架聚苯板导热系数的修正系数。

钢丝网架；聚苯板；导热；系数；修正

钢丝网架聚苯板是以模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）板为芯材，两侧外覆高强钢丝网片，网片用镀锌钢丝斜插穿过聚苯板，点焊连接而成的三维空间组合板材[1]。钢丝网架聚苯板因具有质量轻、抗震性好、施工简便、耐候性好，在我国北方应用较为广泛[2]。

在建筑节能设计阶段，要对材料的基本参数充分掌握，其中最重要的是材料导热系数。导热系数是材料本身所固有属性，表征物质传递热量能力的大小[3]。

但将其用于外墙或屋面保温系统后，由于施工误差、环境、工艺等的影响[4]，会造成外墙屋面保温系统实际节能效果普遍低于预期。再者材料导热系数的测定是在绝干状态或一定的标准状况下进行的，与实际使用情况不一致，因此就需要进行修正[5]。为此，天津市出台了多项标准，对不同种类、不同施工工艺、不同使用部位的保温材料导热系数的修正系数作了明确规定，以供设计人员使用，但这些没有经过实际验证得出的导热系数修正值绝大部分带有经验性质，缺乏数据支持，有可能会与实际情况出现偏差。

DB29-1—2010《天津市公共建筑节能设计标准》以及DB29-153—2010《天津市居住建筑节能设计标准》对外墙外保温系统和屋面外保温系统中的钢丝网架聚苯板导热系数设定为0.039W/(m·K)并设定了外墙1.5，屋面1.6的修正系数[6～7]，即钢丝网架聚苯板有效导热系数0.0585W/(m·K)和0.0624W/(m·K)。这2项钢丝网架聚苯板的修正系数由于带有一定的经验性，需要进行实际验证来确定其有效性，而国家标准GB 50176—1993《民用建筑设计规范》中对钢丝网架聚苯板的导热系数并没有提及，综上研究钢丝网架聚苯板导热系数修正，非常有现实意义。

1 钢丝网架聚苯板

本研究中使用的钢丝网架聚苯板，由于使用部位不同，钢丝网架的自身结构也是不同的，见图1和图2。用于墙体保温的钢丝网架聚苯板两侧保护的钢丝均为φ2mm细丝交织组成，而用于屋面的钢丝网架聚苯板由于要受到一定载荷，故一面(受拉面)要由强度较好φ4 mm粗钢丝和φ2mm细钢丝交替编织，另一面(受压面)为φ2mm细丝组成，网片用镀锌钢丝斜插穿过聚苯板，点焊连接而成。

图1 钢丝网架聚苯板外墙板

图2 钢丝网架聚苯板屋面板

2 试验部分

为全面研究钢丝网架聚苯板导热系数的修正系数，采用用于外墙芯板厚度最小为50mm、最大为130 mm以及屋面厚度最小为70mm、最大140mm的钢丝网架聚苯板及相同厚度材质的聚苯板裸板，力求在目前使用的钢丝网架聚苯板厚度范围内，对不同厚度钢丝网架聚苯板导热系数进行对比研究。

钢丝网架聚苯板芯板和裸板两侧各辅以40mm厚细石混凝土制备试验试件，进行传热系数的试验，测得的传热系数，再根据式（1）～（3）计算芯板的导热系数以及裸板的导热系数。钢丝网架聚苯板导热系数的修正系数按式（4）计算。

式中：Uwall为试验测得试件的传热系数，W/(m2·K)；Ri为试件内表面换热阻，0.11m2·K/W；Re为试件外表面换热阻，0.04m2·K/W；d1、d3为钢筋混凝土厚度，mm；λ1、λ3为钢筋混凝土导热系数，1.74W/(m·K)；λ2为芯板导热系数，W/(m·K)；λ2为裸板导热系数，W/(m·K)；d2为芯板厚度，mm；α为导热系数修正系数。

采用建筑墙体保温性能检测设备，应用稳态热传递法对试验试件的传热系数进行检测，试件预制成型后，在标准试验环境下养护至恒重，检测试件的传热系数。

测得试验用墙体的传热系数及计算所得的导热系数相关数据见表1。

表1 钢丝网架聚苯板导热系数修正系数

由表1可知，测试计算得到钢丝网架聚苯板导热系数较聚苯板裸板的导热系数略显增加，外墙用钢丝网架聚苯板的导热系数修正系数整体上小于屋面用钢丝网架聚苯板导热系数的修正系数，即试验得到外墙用钢丝网架聚苯板导热系数小于屋面用钢丝网架聚苯板导热系数。究其原因，是因为2种钢丝网架聚苯板的结构造成的，屋面用钢丝网架的一个侧面是由粗的钢丝和细钢丝交织而成，两侧面的钢丝网有穿透的钢丝连接形成传热桥，而粗钢丝的传热能力必然会大于细钢丝的传热能力，导热系数的修正值较大是符合科学规律的。

对于聚苯板钢丝网架系统，聚苯板被钢丝包裹和穿插，钢丝具有较好的导热性能，整个体系中钢丝的热桥效应明显，现行的建筑设计标准中，钢丝网架聚苯板的导热系数的修正系数就为1.5，对于外墙用钢丝网架聚苯板，厚度最大和最小的钢丝网架聚苯板（芯板）的导热系数修正值分别为1.51和1.52，相差不大，与天津节能设计标准中的钢丝网架聚苯板（芯板）的导热系数的修正系数较为一致。屋面用厚度最大和最小的钢丝网架聚苯板（芯板）导热系数修正系数分别为1.57和1.60，平均值为1.59，这也与标准中的钢丝网架聚苯板（芯板）导热系数修正系数一致。

3 结论

1）屋面用钢丝网架聚苯板与外墙用钢丝网架聚苯板由于结构不同，其导热系数的修正系数有差异，屋面用钢丝网架聚苯板导热系数修正系数大于外墙用钢丝网架聚苯板的修正系数。

2）本研究得到外墙用钢丝网架聚苯板（芯板）的修正系数为1.52，屋面用钢丝网架聚苯板的修正系数为1.59，与目前天津市所使用的钢丝网架聚苯板（芯板）导热系数的修正系数一致。

[1]JGJ/T269—2012，轻型钢丝网架聚苯板混凝土构件应用技术规程[S].

[2]杨 晨.钢丝网架聚苯板外墙外保温施工技术[J].山西建筑，2005，（24）：142-143.

[3]杨强胜，蒲保荣.高等传热学[M].2版.上海：上海交通大学出版社，2004.

[4]邓朝晖.建筑材料导热系数的影响因素及测定方法[J].工程质量，2008，（7）：21-24.

[5]刘朝贤.对建筑材料导热系数与蓄热系数修正问题的探讨[J].建筑科学，2010，（10）：224-226.

[6]DB29-153—2010，天津市公共建筑节能设计标准[S].

[7]DB29-1—2010，天津市居住建筑节能设计标准[S].

TU502.4

C

1008-3197（2013）06-01-02

10.3969/j.issn.1008-3197.2013.06.001

天津市建交委科技项目

2013-08-13

李胜英/男，1979年出生，高级工程师，天津住宅科学研究院有限公司，从事建筑节能技术和材料研究工作。

□陈翠红、郭 磊、杜家林/天津住宅科学研究院有限公司。