各測(cè)試墻板的保溫厚度和拉結(jié)件連接方式情況如表2。
（2）夾心保溫外墻板的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)熱箱測(cè)試結(jié)果對(duì)比
此試驗(yàn)研究中，1 # ~4 # 測(cè)試墻板的混凝土和保溫厚度均一致，只是使用的保溫拉接件形式不同，也就是所形成的熱橋與差別，通過(guò)測(cè)試結(jié)果可以對(duì)比反映不同的拉結(jié)件所形成的熱橋損失，由于美國(guó)使用o F 和 ft 、Btu作為溫度和尺寸、熱量單位，為了方便國(guó)內(nèi)讀者參考，根據(jù)其試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，翻譯和換算結(jié)果摘錄如下表3（1h.f t2 . o F/Btu=0.1761m 2 .K/W）。
在以上表格中，我們假定采用 GFRP 保溫拉結(jié)件的1# 墻板熱阻值為 100%；2# 墻板采用了碳鋼拉接件，導(dǎo)致墻板熱阻下降 25%；3# 墻板采用混凝土肋穿過(guò)保溫，導(dǎo)致墻板熱阻下降40%；4# 墻板同時(shí)采用碳鋼金屬拉結(jié)件和混凝土肋穿過(guò)保溫，導(dǎo)致墻板的熱阻下降 50%。
從以上試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果可以看出，金屬拉結(jié)件和混凝土穿過(guò)保溫板時(shí)，雖然所形成的熱橋面積只有墻板面積的0.025%~0.26%，也會(huì)導(dǎo)致墻板的熱工性能下降25%~50%，墻板的熱阻值就是人們花錢(qián)所購(gòu)買(mǎi)得到的保溫隔熱性能，如果保溫拉接件設(shè)計(jì)有問(wèn)題，一旦形成了熱橋就會(huì)極大地降低墻板熱工性能，不但損失了投資成本，還會(huì)造成長(zhǎng)期的能源浪費(fèi)，因此，在進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，不能夠忽視熱橋的影響。
4. 夾心保溫外墻熱橋損失對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)的影響分析
通過(guò)前面兩個(gè)檢測(cè)報(bào)告的對(duì)比以及美國(guó)對(duì)夾心保溫外墻板熱橋試驗(yàn)研究的報(bào)告可以看出，熱橋的存在會(huì)導(dǎo)致墻板熱工性能指標(biāo)下降，為了滿(mǎn)足正常的建筑節(jié)能要求，在對(duì)夾心保溫外墻板設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該注意哪些問(wèn)題？
首先，應(yīng)該重視保溫拉接件的選型。根據(jù)常識(shí)，金屬材料具有較高的導(dǎo)熱性能，應(yīng)該盡量選用導(dǎo)熱系數(shù)較低的 GFRP 保溫拉接件，有利于徹底消除熱橋。
如果采用金屬材質(zhì)制作的保溫拉接件，應(yīng)盡量選用導(dǎo)熱系數(shù)較低的不銹鋼材料，可以比普通碳鋼減少1/2~2/3 左右的熱橋損失。
其次，陽(yáng)臺(tái)和空調(diào)板由于受力要求，鋼筋和混凝土往往要穿過(guò)夾心保溫外墻，也會(huì)形成較大的熱橋，當(dāng)室內(nèi)外溫差較大時(shí)，甚至?xí)鹁植坷淠Y(jié)露或墻體發(fā)霉，應(yīng)該采取措施進(jìn)行治理。通過(guò)以上分析，只要有不到 3%的墻板保溫缺失，形成的內(nèi)外混凝土聯(lián)通，就會(huì)使墻板的保溫性能下降 40%~50%，一般陽(yáng)臺(tái)和空調(diào)板的熱橋面積分別占?jí)Π宓?6%~7% 和 2% 左右，必須引起重視，應(yīng)該采取措施避免聯(lián)通橋?qū)Π宓谋匦阅苡绊?，如采用哈芬的?yáng)臺(tái)斷橋連接器，隔絕陽(yáng)臺(tái)板與室內(nèi)的熱交換（圖7）。必要時(shí)，也可以將空調(diào)板改為不銹鋼室外支架，直接掛裝在外葉墻上，既輕便也有利于施工，并節(jié)省造價(jià)。
另外，通常門(mén)窗洞口部位往往是墻體熱阻的薄弱環(huán)節(jié)，容易形成熱橋。對(duì)夾心保溫外墻板的設(shè)計(jì)，應(yīng)該用保溫材料完全阻斷內(nèi)外層混凝土的連接。除了門(mén)窗的節(jié)能性達(dá)標(biāo)以外，門(mén)窗洞口的構(gòu)造方法非常重要，夾心保溫外墻板的內(nèi)外表面溫度不同，因此產(chǎn)生的熱脹冷縮也有差異，應(yīng)該用保溫層完全隔開(kāi)，如果在洞口部位把混凝土聯(lián)通，不但會(huì)存在嚴(yán)重的熱橋，同時(shí)也無(wú)法避免聯(lián)通橋混凝土的開(kāi)裂，上海地區(qū)大量三明治外墻曾經(jīng)采用鋼筋混凝土封邊，所出現(xiàn)的問(wèn)題也證實(shí)了這一點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量避免室內(nèi)外混凝土聯(lián)通。
03采用不同類(lèi)型拉接件的夾心保溫外墻板熱橋?qū)Ρ扔?jì)算分析
假設(shè)有三個(gè)實(shí)心山墻的尺寸均為 3600*2800mm，采用“200 厚混凝土內(nèi)葉墻 +50厚 XPS+50 厚混凝土外葉墻”構(gòu)造的夾心保溫外墻，如果分別采用Thermomass 截面5*10mm 的 GFRP 保溫拉結(jié)件和截面直徑 8mm 不銹鋼保溫拉接件、碳鋼拉結(jié)件制作，布置間距均為500*600mm，試分別計(jì)算三個(gè)墻板的熱阻值和熱橋造成的熱阻值損失率。（導(dǎo)熱系數(shù)取值：混凝土為1.28W/m.K，XPS為0.03W/m.K，GFRP為0.4W/m.K，不銹鋼為17W/m.K，普通碳鋼為 48W/m.K。）
▼（1）GFRP 夾心保溫外墻板的熱工性能指標(biāo)計(jì)算
250 厚混凝土的熱阻為：R 砼 =0.25/1.28=0.195m 2 .K/W
50 厚 XPS 的熱阻為：R XPS =0.05/0.03=1.67m 2 .K/W
外空氣幕熱阻為：R e =0.04m 2 .K/W
內(nèi)空氣幕熱阻為：R i =0.11m 2 .K/W
總熱阻為：R 總 =R 砼 R XPS +R e +R i =1.67+0.195+0.04+0.11=2.015m 2 .K/W
墻板主體的傳熱系數(shù)為：Kp=1/R 總 =0.49W/m 2 .K
GFRP 拉結(jié)件的傳熱系數(shù)為：Kb1=0.4/0.05=8W/m 2 .K
不銹鋼拉接件的傳熱系數(shù)為：Kb1=17/0.05=340W/m 2 .K
普通碳鋼拉接件的傳熱系數(shù)為：Kb1=48/0.05=960W/m 2 .K
（2）計(jì)算熱橋損失后的墻板平均傳熱系數(shù)
考慮熱橋損失后的墻板平均傳熱系數(shù)，按照以下公式計(jì)
Km=(KpFp+Kb1Fb1 )/( Fp + Fb1)
其中 Fp 和 Fb1 分別為墻板面積和熱橋面積（墻板中的拉結(jié)件面積）。
GFRP 拉結(jié)件為：3600*2800/(500*600)*5*10=1680mm 2
不銹鋼拉結(jié)件為：3600*2800/(500*600)*42*3.14=1688mm 2
經(jīng)計(jì)算，GFRP 夾心墻的平均傳熱系數(shù)為：
Km=（0.49*3600*2800+8*1680）/（3600*2800+1680）=0.491W/m 2 .K
熱阻損失率 =（Km-Kp）/Kp=（0.491-0.49）/0.49=0.02%
用 GFRP 做拉結(jié)件，熱橋損失為 0.2%，幾乎可以忽略。
不銹鋼拉接件夾心墻的平均傳熱系數(shù)為：
Km=（0.49*3600*2800+340*1688）/（3600*2800+1688）=0.54W/m2.K
熱阻損失率 =（Km-Kp）/Kp=（0.54-0.49）/0.49=10.2%
用不銹鋼做拉結(jié)件，熱橋損失為 10.2%，有一定的影響。
碳鋼拉接件夾心墻的平均傳熱系數(shù)為：
Km=（0.49*3600*2800+960*1688）/（3600*2800+1688）=0.65W/m 2 .K
熱阻損失率 =（Km-Kp）/Kp=（0.65-0.49）/0.49=32.6%
用普通碳鋼做拉結(jié)件，熱橋損失為32.6%，影響很大。
從以上對(duì)比可以看出，用FRP拉結(jié)件制作的夾心保溫外墻板，幾乎沒(méi)有熱橋損失，采用金屬材料拉結(jié)件制作的夾心保溫外墻板，熱橋損失為10~30%左右。
對(duì)于不銹鋼拉接件的熱阻值損失率，計(jì)算為10.2%，與國(guó)外的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)基本吻合，而國(guó)內(nèi)試驗(yàn)檢測(cè)卻高達(dá)30%，幾乎接近普通碳鋼拉結(jié)件的理論計(jì)算值，出現(xiàn)了較大的差異，經(jīng)過(guò)分析，可能是由于不銹鋼材質(zhì)不同所致。
04熱橋治理對(duì)于建筑節(jié)能的意義
1. 我國(guó)建筑外墻的節(jié)能發(fā)展情況
上世紀(jì)90年代以前，中國(guó)的建筑處于房屋短缺的階段，對(duì)于房屋的舒適性和建筑節(jié)能都重視不夠，由于北方地區(qū)冬季普遍需要采暖，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和物質(zhì)水平的提高，“節(jié)能墻改”工作逐漸提上議事日程，2000 年前后，北方地區(qū)首先提高了外墻保溫標(biāo)準(zhǔn)，制定了節(jié)能 50% 的技術(shù)目標(biāo)，這促進(jìn)了外墻保溫性能的提高，外墻的外保溫技術(shù)得到快速發(fā)展，盡管在外墻防火、外裝飾面開(kāi)裂、保溫脫落等方面還存在很多的問(wèn)題，但對(duì)于建筑節(jié)能起到了很大的作用，具有顯著的意義。
在一些夏熱冬冷地區(qū)，外墻外保溫和外墻內(nèi)保溫技術(shù)并存，當(dāng)采用外墻內(nèi)保溫型式時(shí)，陽(yáng)臺(tái)、空調(diào)板部位會(huì)形成嚴(yán)重的冷熱，導(dǎo)致了能量的大量流失，無(wú)形中白白浪費(fèi)了能源。
南方地區(qū)由于不需要采暖，但在夏季需要使用空調(diào)，特別是 2000 年以后，新建的建筑幾乎都安裝了空調(diào)，多數(shù)以使用電能為主，由于不是采用集中能源供應(yīng)，外墻的保溫性能不足所導(dǎo)致的能源損失始終沒(méi)有引起足夠的關(guān)注，每年夏天空調(diào)使用高峰期都會(huì)發(fā)生拉閘限電停產(chǎn)等情況，近幾年這一現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。其實(shí)在南方地區(qū)，提高外墻的熱阻，也是提升建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的重要手段。
但由于南方地區(qū)多雨和臺(tái)風(fēng)的影響，外墻一般難以采用外保溫的形式，大多數(shù)建筑都是采用外墻內(nèi)保溫形式，以?；⒅?a href="http://tgrunv7.cn/sell/list/3872/" target="_blank">保溫砂漿為主，雖然 90% 以上使用保溫砂漿的建筑，并不能真正滿(mǎn)足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求，且外墻內(nèi)側(cè)無(wú)法釘掛重物，但由于缺乏技術(shù)而得不到改變；甚至很多項(xiàng)目交工后，住戶(hù)裝修前的第一件事情就是鏟除外墻的內(nèi)保溫，不但花掉了基建成本，而且沒(méi)有得到一點(diǎn)節(jié)能的效果，同時(shí)產(chǎn)生了大量的建筑垃圾，這一現(xiàn)象應(yīng)該引起重視。
夾心保溫外墻的保溫材料是夾在兩層不燃的混凝土之間，在滿(mǎn)足墻板節(jié)能要求的同時(shí)，徹底地避免了火災(zāi)危險(xiǎn)和保溫材料受潮失效，經(jīng)過(guò)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家近五十年的實(shí)踐，技術(shù)已經(jīng)非常成熟，是一種非?？煽康谋毓?jié)能技術(shù)，可以適合于我國(guó)任何氣候的地區(qū)，也適用于多雨和臺(tái)風(fēng)地區(qū)，詳見(jiàn)深圳市住建局《深圳市 PC 建筑外墻節(jié)能集成技術(shù)研究》課題報(bào)告，本文不再贅述。
2. 夾心保溫外墻板熱橋治理的意義
隨著國(guó)內(nèi)裝配式建筑的興起，夾心保溫外墻的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這一技術(shù)應(yīng)用成功的關(guān)鍵是保溫拉結(jié)件的設(shè)計(jì)、選型，通過(guò)前文的對(duì)比試驗(yàn)和計(jì)算分析可以發(fā)現(xiàn)，熱橋?qū)τ趭A心保溫外墻板的熱工性能影響非常大，特別是金屬材料保溫拉接件所形成的熱橋，會(huì)使墻板的熱阻損失高達(dá) 10%~30%，樓板和陽(yáng)臺(tái)等混凝土聯(lián)通橋形成的熱橋更是高達(dá) 40%~50%，使業(yè)主在外墻保溫節(jié)能方面造成巨大的浪費(fèi)，有必要進(jìn)行治理。
我國(guó)的建筑節(jié)能經(jīng)歷了節(jié)能 30%、節(jié)能 50%、節(jié)能65% 幾個(gè)階段，北方地區(qū)已經(jīng)上升到節(jié)能 75% 的標(biāo)準(zhǔn)，每一次標(biāo)準(zhǔn)的提升，都是在前一標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能基礎(chǔ)之上提高了 30% 的要求，如果不重視熱橋的影響，一旦熱橋損失過(guò)大，就會(huì)使保溫節(jié)能成為自欺欺人的“安慰性計(jì)算”，而實(shí)際效果卻大打折扣。
南方地區(qū)由于沒(méi)有采暖的要求，節(jié)能主要體現(xiàn)在節(jié)省空調(diào)的電耗方面，如果外墻存在較大的熱橋，同樣地會(huì)大大降低節(jié)能的效果；如果東、西墻體的蓄熱能力較強(qiáng)，由于白天外墻表面的溫度已經(jīng)非常高，即使是在夜晚也還會(huì)大量消耗空調(diào)能源，因此熱橋治理對(duì)于南方地區(qū)同樣重要。
最有效的措施就是盡量避免內(nèi)外葉墻的鋼筋和混凝土形成聯(lián)通，聯(lián)通材料只能使用導(dǎo)熱系數(shù)較低的高強(qiáng)度材料，才能防止造成熱橋損失，達(dá)到較高的熱阻和較低的墻體傳熱系數(shù)，真正地實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。
05總結(jié)
1. 在夾心保溫外墻板設(shè)計(jì)時(shí)，必須采用有一定強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)性材料穿透保溫層時(shí)，由于熱橋而產(chǎn)生的熱阻損失率，并不與熱橋面積率成正比，而與穿透材料的導(dǎo)熱系數(shù)關(guān)系很大。熱橋的導(dǎo)熱系數(shù)越大，損失率越大，反之則越小。
2. 連接內(nèi)外葉墻板保溫拉接件宜采用 GFRP 等低導(dǎo)熱系數(shù)的高強(qiáng)度材料制作，所形成的熱橋損失小于 1%，可以忽略不計(jì)。
3. 如果采用金屬材料保溫拉結(jié)件（不銹鋼、普通碳鋼），即使拉結(jié)件總面積達(dá)到墻板總面積的0.2%~0.3%時(shí)，金屬拉結(jié)件熱橋會(huì)導(dǎo)致墻板傳熱系數(shù)增大 10%~30%，不容忽視，應(yīng)該適當(dāng)加厚保溫厚度。
4. 不銹鋼材料的種類(lèi)很多，并且化學(xué)成分和分子結(jié)構(gòu)的差異會(huì)造成導(dǎo)熱系數(shù)變化很大，對(duì)用于制作保溫拉結(jié)件的不銹鋼材料，應(yīng)該進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)檢測(cè)，提供其熱工參數(shù)后方可計(jì)算。
5. 如果有鋼筋混凝土穿過(guò)夾心保溫外墻板保溫層時(shí)，會(huì)形成嚴(yán)重的熱橋，當(dāng)熱橋的面積達(dá)到墻板面積的3%左右時(shí)，將造成墻板熱阻值下降40%~50%，在對(duì)夾心保溫外墻板設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)熱橋影響進(jìn)行分析，經(jīng)計(jì)算確定保溫厚度，并進(jìn)行防結(jié)露驗(yàn)算。
在采用夾心保溫外墻的裝配式建筑中，對(duì)于陽(yáng)臺(tái)、空調(diào)板的熱橋影響，如果不采用斷橋措施，應(yīng)該計(jì)算熱橋損失。
