预制夹心保温外墙板由内叶墙板、保温层和外叶墙板组成，在我国大部分地区被广泛应用。然而，这种夹心保温体系具有不可避免的结构性热桥，是住宅建筑外墙保温的薄弱部分，提高了整个建筑围护系统的能耗。各气候区对冷热桥效应敏感程度不同，本文主要探讨在夏热冬冷地区装配式住宅应用的预制夹心保温外墙板热桥部位构造优化的一些方法，以削减预制夹心保温外墙板的热桥效应。仅代表凤九西个人思考和观点，如有不同观点欢迎联系笔者探讨交流。

一、装配式建筑与预制夹心保温外墙板

装配式建筑外墙的保温有哪些做法？

装配式建筑外墙通常有三种做法：预制外墙+外保温，预制外墙+内保温和预制夹心保温外墙板。

预制外墙+外保温的做法几乎没有热桥，能够为居住者提供良好舒适的室内热环境。但是近年来随着外墙保温层脱落事件频发和对其防火性能的担忧，使得外墙外保温技术体系屡遭质疑。另一方面，是作为装配式建筑，预制外墙+外保温的保温层没有和预制构件在工厂一体化生产，需要后期吊篮或爬架施工安装，没有发挥装配式建筑部品集成化和施工装配化的优势。

预制外墙+内保温的做法施工方便快捷，并且造价相对较低。但是相对不利的内保温的做法占用了居住者的使用面积，在寸土寸金的地区，相对较低的得房率是不能够为开发商在与竞品的竞争中带来优势的。

预制夹心保温外墙板相比于其他两种装配式建筑外墙做法，集成化程度较高，现场安装施工方便一次成型，保温与结构同等寿命，防火性能好。然而，夹心保温墙体也存在着无法避免的热桥，特别是在夏热冬冷地区带有混凝土封边的预制夹心保温外墙板体系。

表1.三种装配式外墙做法对比 ?2019 Jiarui

夏热冬冷地区的预制夹心保温外墙板

夏热冬冷地区的预制混凝土夹心墙板通常是由两层混凝土墙体和墙体之间的保温层组成，两层混凝土墙体之间由拉结件互相拉结。下图（图1）为预制夹心保温外墙板构造示意图，该墙板体系继承了夹心墙防火性能好，保温耐久性好，同时改善了施工复杂，结构不安全的劣势。

图1.夏热冬冷地区预制夹心保温外墙板拆解

预制夹心保温外墙板在全国应用较为广泛，虽然其造价相对较高，但部分地区有容积率奖励，使得这一技术应用较为广泛。

夏热冬冷地区与严寒和寒冷地区的预制夹心保温外墙板有所不同。相比于其他地区所采用的无封边或不燃保温材料封边预制夹心保温外墙板，夏热冬冷地区采用的预制夹心保温外墙板采用混凝土封边的预制夹心外墙。这样的封边做法主要是考虑到构件生产施工管理的方便，并且为保温层提供了一个密闭防水的工作环境。然而，不利的一方面是，从建筑热工学角度创造出了围护结构保温的薄弱环节，提高了整个建筑的能耗。

二、建筑热桥部位与危害

建筑热桥有什么危害？

建筑热桥是一个热工学的概念，可以简单理解为室内外热量传热的桥梁。热桥效应是一种不利的建筑构造。在宏观层面上增加了建筑的能耗，室内的热量通过热桥流失，造成了能源的巨大浪费；在人居层面上，建筑外墙热桥部位处理不当造成室内墙体结露。在建筑外围护结构的内表面，热桥部位的温度会显著低于其他部位。当外墙热桥部位内表面温度低于空气的露点温度时，水蒸气就会凝结在热桥部位的内表面上，进而引起墙体表面霉变（图2），影响墙面的观感和居住者的健康。

图2. 建筑热桥部位墙面发霉

热桥能否避免以及如何评价？

建筑的围护结构单元由围护结构平壁和热桥部位组成。寒冷的冬日，建筑内部的热量在室内外温差的作用下，通过围护结构平壁和热桥部位，的从高温向低温传播。其中，围护结构平壁有保温层覆盖一般热阻较大，热量损失少。热桥部位由于保温层不连续或其他的构造原因，热阻一般较小，热量损失大。完全阻断热桥的方法理论上就是用足够厚的绝热材料包裹整个建筑外围护结构，包括屋面、外墙面、基础和选用高性能的节能门窗，使之每个部位断面都能够满足断面的传热系数限值。

建筑围护结构中的热桥部位是没有必要完全消除的。建筑节能的目的是为了减少建筑的能耗提高人居舒适度。一方面，如果通过减少建筑其他部位的热量消耗，平衡热桥部位的热量损失的方法也是可行的。热桥部位所以存在，是因为建筑系统工程上的难以避免的缺陷，热桥部位的加强远比围护结构平壁部位不容易实现。另一方面，避免热桥部位的初衷是为居住者提供更好的室内热环境，避免外墙内表面不结露，远比实现理论上完全断桥来的更加实际和可行。

预制夹心保温外墙板的热桥在哪？

热桥几乎存在于每一种保温形式的类型的建筑中。住宅建筑常见的热桥部位（图3）包括外墙-屋面、外墙-内墙、外墙-阳台板、外墙-楼板、外墙-窗和外墙角。

图3.建筑常见热桥部位

装配式住宅在建筑热工学上与普通住宅相比并没有显著的不同，只在热桥部位的构造细节上的处理存在一定差异。应用了预制夹心保温外墙板的装配式住宅考虑的热桥部位（图4）这主要包括建筑外墙阳角（WC）、T型墙（WP）、层间楼板（WF）、预制外墙平窗口（WW）、预制外墙凸窗口（WW）、预制阳台板（WB）、女儿墙（WR）和预制空调板（WB）。

图4.预制夹心保温外墙板建筑热桥部位

三、热桥部位的优化方法探讨

预制夹心保温外墙板热桥该如何优化？

基于夏热冬冷地区采用预制夹心保温外墙板的砼封边构造，从减少热量传递的角度出发，凤九西在本研究中提出三种构造优化方法，包括构造优化方法一：改变预制构件接缝位置、构造优化方法二：改变窗（门）框安装位置和构造优化方法三：改变墙/板位置。

一、所述的优化方法是否可行？

选取夏热冬冷地区某采用预制夹心保温外墙板住宅项目典型热桥构造，包括外墙阳角、T型墙、层间楼板、预制外墙平窗口、预制凸窗口、预制阳台板、女儿墙和空调板，分别对所述优化方法进行建模分析。

1 构造优化方法一：改变预制构件接缝位置

图5. 改变预制构件接缝位置示意图

对于外墙阳角部位（图5-1）改变预制构件接缝位置，调整位置取值范围为接缝处距外墙夹心保温层内边0/50/100/150/200/250/300/350mm；对于T型墙部位（图5-2）改变预制构件接缝位置，调整位置取值范围为接缝处距内墙一侧边线100/120/140/160/180/200/220/240mm；对于层间楼板部位（图5-3）改变预制构件接缝位置，调整标高取值范围为H-0.00/H-0.02/ H-0.04/ H-0.06/ H-0.08/ H-0.10/ H-0.12/ H-0.14。

图6.外墙阳角接缝位置改变温度趋势

外墙阳角部位接缝位置距保温内边变化范围0~350mm（图6），温差1.2°C，外墙内表面最低温低趋势先减低后增高，在100~200mm时温度表现较差。

图7.T型墙接缝位置改变温度趋势

T型墙部位接缝处距内墙一侧边线变化范围100~240mm（图7），温差0.4°C，外墙内表面最低温度趋势逐步降低，在大于180mm时温度保持稳定，改变接缝位置对热桥部位温度调整影响不明显。

图8.层间楼板接缝位置改变温度趋势 ?2019 Jiarui

层间楼板部位接缝处竖向标高变化从H-0.00~H-0.21（图8），温差0.4°C，外墙内表面最低温度趋势呈正态分布，H-0.04时温度表现较佳，改变竖向标高对热桥部位温度调整影响不明显。

2 构造优化方法二：改变窗（门）框安装位置

图9. 改变窗（门）框安装位置示意图

对于平窗窗口部位（图9-1）改变窗框安装位置，调整位置取值范围为窗框内边距离外墙外边距离60/90/105/120/150/200/250/290mm；对于预制凸窗窗口部位（图9-2）改变窗框安装位置，调整位置取值范围为窗框内边距离外墙外边线距离60/90/105/120/150/200/250/290mm；对于预制阳台门口部位（图9-3）改变位置，调整门框安装位置取值范围为门框内边距离外墙外边线距离60/90/105/120/150/200/250/290mm。

图10.平窗窗框安装位置改变温度趋势

预制外墙平窗窗口部位窗框安装位置变化从60~290mm（图10），温差4.6°C，外墙内表面最低温度趋势先上升后下降，中段趋于平稳，150mm时表现较佳，改变窗框安装位置对热桥部位温度调整影响明显。

图11. 凸窗窗框安装位置改变温度趋势

预制凸窗窗口部位窗框安装位置变化从60~290mm（图11），温差2.8°C，外墙内表面最低温度趋势先上升趋于平稳，120~150mm时表现较佳，改变窗框安装位置对热桥部位温度调整影响明显。

图12. 阳台门框安装位置改变温度趋势

预制阳台门口部位门框安装位置变化从60~290mm（图12），温差3.1°C，外墙内表面最低温度趋势先迅速上升后平稳上升再剧烈下降，250mm时表现较佳，改变门框安装位置对热桥部位温度调整影响明显。

3 构造优化方法三：改变预制墙（板）位置

图13. 改变预制构件墙板位置示意图

对于女儿墙部位（图13-1）改变女儿墙墙体位置，调整位置取值范围为墙体外边距离外墙外边线距离0/50/100/150/200/250/300/350mm；对于预制空调板部位（图13-2）改变空调板顶面标高，调整标高取值范围为H-0.00/H-0.03/H-0.06/H-0.09/H-0.12/H-0.15/H-0.18/H-0.21。

图14.预制女儿墙墙体位置改变温度趋势 ?2019 Jiarui

预制女儿墙部位墙体位置变化从0~350mm（图14），温差3.6°C，外墙内表面最低温度趋于线性平稳下降，改变墙体位置对热桥部位温度调整影响明显。

图15.预制空调板竖向标高改变温度趋势 ?2019 Jiarui

预制空调板部位板面竖向标高位置变化从H-0.00~H-0.21（图15），温差0.1°C，外墙内表面最低温度几乎没有变化。

四、热桥优化方法有什么意义？

在设计之前，为某一地区常用做法提出单个的节点详细构造并不容易。实际工程中预制夹心保温外墙板保温材料、厚度、封边宽度、窗框位置、装饰线条、安装方式、接缝位置和系统性热桥等不同组合，理论上最佳的构造形式是全然不同的。附加以地方政策、施工和生产等因素，为某一热桥节点，确定一个或几个有着详细数据标注的标准理论最佳构造形式是难以实现的。

凤九西在做热桥部位优化方法的探讨这项研究中，并不在于提出一个或者几个具体的构造形式，而是提供出一系列有据可依、有理可证的局部构造优化设计方法。这是一种定性的探讨，而非定量的研究，让设计人员在面对单个节点可能发生热桥效应时的调整有了明确的应对法则。在设计中，按常规的方法设计，当节点热桥验算不能够满足相应的条件时，提供一种有效的调整方案。

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知识点：浅谈预制夹心保温外墙板热桥部位优化

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