模块化轻钢结构超低能耗建筑的热桥分析

葛钊岐 李祥立

大连理工大学建设工程学部

0 前言

轻钢结构模块化建筑是一种新型的建筑结构形式，可以把复杂的系统分解为单一的子系统，便于管理[1]。由于自身体积较小，可随时移动并拆卸，钢框架和围护结构部位都可在工厂预制，只需现场拼接即可，简化了施工程序，对环境无污染。近年来，实现这种模块化轻钢结构建筑的超低能耗是一个研究热点，如果突破了两者技术结合的矛盾点，那么这种建筑是真正意义上的绿色节能建筑。在推进超低能耗建筑的进程中，围护结构起着决定性的作用，所以有很多对于围护结构的传热研究[2-6]。

本文将太阳辐射照度、风速等动态变化因素考虑在内，利用ANSYS 有限元软件进行瞬态模拟[7]，并以最大化减小热桥附加耗热量为计算目标，给出各围护结构的传热系数在寒冷地区的合理值。

1 建筑模型信息

如图1、2 所示，对于单模块建筑来说，南北外墙设置为3 m×3 m，东西外墙设置为6 m×3 m，为减小外门冷风侵入耗热量，此模块建筑单独设置门斗，两层门之间的距离为1.5 m，总建筑面积为22.5 m2。表1 为单模块房屋各围护结构的具体做法，各个围护结构的保温层厚度均选择下文中最佳的保温层厚度。需要注意的是，保温层在铺设时，一定要进行错缝搭接，这样不仅避免了保温板拼接缝隙大的问题，还可以保证保温板的缝隙不再贯通，进一步阻止了热量的传递，提高了建筑气密性的同时，也提高了建筑物的保温性能。

图1 单模块立体图