蒸壓?加氣混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱系數(shù)
蒸壓加氣混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱系數(shù)（1）
在實際生產(chǎn)和應(yīng)用中，蒸壓加氣混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)在各種不同的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中要求和取值不同，容易產(chǎn)生誤解；而傳熱系數(shù)和平均傳熱系數(shù)也較容易混淆。本文嘗試用簡單明了的語言，對有關(guān)概念和取值進(jìn)行闡釋和說明。若有不對之處，請批評指正。
1 導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱系數(shù)
根據(jù)資料[1]，導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱系數(shù)的物理意義是，
—— 導(dǎo)熱系數(shù)λ：在穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下當(dāng)材料層厚度為1m、兩表面的溫差為1℃（1K）時，在單位時間內(nèi)通過1m2截面積的導(dǎo)熱量[W/(m·K)]。
—— 傳熱系數(shù)K：當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)（空氣）溫度差1℃（1K）時，在單位時間里通過平壁單位面積的傳熱量[W/(m2·K)]。
各種物質(zhì)（氣體、液體、固體）的導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)值范圍和性質(zhì)有所不同，而且一般地說，各種物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)還分別與當(dāng)時的壓力、溫度、密度、含濕量有關(guān)。因此，導(dǎo)熱系數(shù)是某物質(zhì)（在建筑工程中就是某種建筑材料）本身的物理指標(biāo)，只與材料本身性質(zhì)有關(guān)；而傳熱系數(shù)是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的指標(biāo)，與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造層次、各層次的材料等因素有關(guān)。
2 蒸壓加氣混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)設(shè)計計算值
2.1蒸壓加氣混凝土導(dǎo)熱系數(shù)要求
在砌塊標(biāo)準(zhǔn)GB11968-2006《蒸壓加氣混凝土砌塊》中，規(guī)定了加氣砌塊宏觀和外在的質(zhì)量指標(biāo)：外觀質(zhì)量和強(qiáng)度、容重，還規(guī)定了內(nèi)在的質(zhì)量指標(biāo)：干燥收縮值、抗凍性和導(dǎo)熱系數(shù)（摘錄在表1中）。因此，在加氣砌塊標(biāo)準(zhǔn)中，導(dǎo)熱系數(shù)是評價蒸壓加氣混凝土質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。
表1 蒸壓加氣混凝土導(dǎo)熱系數(shù)要求
干密度級別 | B03 | B04 | B05 | B06 | B07 | B08 |
導(dǎo)熱系數(shù)（干態(tài)） /[W/(m·K)] ≤ | 0.10 | 0.12 | 0.14 | 0.16 | 0.18 | 0.20 |
在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了以干態(tài)為測試的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，是因為測試時應(yīng)有統(tǒng)一的基準(zhǔn)，而干態(tài)是公認(rèn)的、而且是容易達(dá)到的基準(zhǔn)。
2.2 蒸壓加氣混凝土導(dǎo)熱系數(shù)設(shè)計計算值λc
上面已說明，材料的導(dǎo)熱系數(shù)與許多因素有關(guān)。在實際使用過程中的加氣砌塊，與GB11968規(guī)定的干態(tài)基準(zhǔn)有差異，即實際使用時，加氣砌塊不是絕干的，是含有一定水份的。眾所周知，加氣砌塊在出釜時是含有大約30%~40%（重量含水率）的水份的。在砌成墻體后，水份散發(fā)，逐漸達(dá)到平衡狀態(tài)，即墻體散發(fā)和吸收（空氣中）水份達(dá)到平衡態(tài)（氣干狀態(tài)）。此時，墻體仍含有部分水份，稱為平衡含水率。
在JGJ/T17-2008《蒸壓加氣混凝土建筑應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中考慮了加氣墻體的平衡含水率，認(rèn)為（認(rèn)定、假設(shè)）墻體的平衡含水率為3%（體積含水率）。體積含水率為3%時，換算成重量含水率時，與其干密度有關(guān)。假設(shè)加氣砌塊的干密度為500kg/m3，則體積含水率為3%相當(dāng)于重量含水率為6%。這與通常認(rèn)為的加氣墻體平衡含水率在2%~6%是相符合的。
當(dāng)加氣墻體不處于絕干狀態(tài)，而處于平衡含水狀態(tài)時，就不能采用表1中加氣材料本身的數(shù)值了。這是一方面。
另一方面是，加氣墻體是加氣砌塊采用砂漿砌筑起來的。而砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)比加氣砌塊的導(dǎo)熱系數(shù)大許多。當(dāng)采用砌筑灰縫厚度為15mm時，灰縫占墻面面積的8%左右。這會影響到墻體的傳熱量，也不能采用表1中加氣材料本身的的數(shù)值。
為此，考慮以上實際情況，在JGJ/T17-2008的表6.1.2中給出了導(dǎo)熱系數(shù)和蓄熱系數(shù)（進(jìn)行修正的道理相同）的設(shè)計計算值，摘錄在表2中。
表2 蒸壓加氣混凝土材料導(dǎo)熱系數(shù)和蓄熱系數(shù)設(shè)計計算值
圍護(hù)結(jié)構(gòu) 類別 | 干密度 | 理論計算值 （體積含水量3%條件下） | 灰縫影響系數(shù) | 設(shè)計計算值 | ||
導(dǎo)熱系數(shù)λ [W/(m·K)] | 蓄熱系數(shù)S [W/(m2·K)] | 導(dǎo)熱系數(shù)λc [W/(m·K)] | 蓄熱系數(shù)Sc [W/(m2·K)] | |||
單一結(jié)構(gòu) | 400 | 0.13 | 2.06 | 1.25 | 0.16 | 2.58 |
500 | 0.16 | 2.61 | 1.25 | 0.20 | 3.26 | |
600 | 0.19 | 3.01 | 1.25 | 0.24 | 3.76 | |
700 | 0.22 | 3.49 | 1.25 | 0.28 | 4.36 | |
JGJ/T17-2008表6.1.2的注是值得關(guān)注的。原文如下：
“當(dāng)加氣混凝土砌塊和條板之間采用粘結(jié)砂漿，且灰縫≤3mm時，灰縫影響系數(shù)取1.00。”
該注的意義是，當(dāng)灰縫很薄時，灰縫對墻體傳熱的影響可以忽略不計，即不予修正。
綜合來說，根據(jù)砌筑方法的不同（即灰縫厚度不同），加氣混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的設(shè)計計算值是不同的。為更明了化，再次列在表3中。
表3 不同砌筑方法時加氣材料的導(dǎo)熱系數(shù)和蓄熱系數(shù)設(shè)計計算值
砌筑方法 | 薄層砌筑 （灰縫≤3mm） | 普通砌筑 （灰縫約15mm） | |||
圍護(hù)結(jié)構(gòu) 類別 | 干密度 | 導(dǎo)熱系數(shù)λc [W/(m·K)] | 蓄熱系數(shù)Sc [W/(m2·K)] | 導(dǎo)熱系數(shù)λc [W/(m·K)] | 蓄熱系數(shù)Sc [W/(m2·K)] |
單一結(jié)構(gòu) | 400 | 0.13 | 2.06 | 0.16 | 2.58 |
500 | 0.16 | 2.61 | 0.20 | 3.26 | |
600 | 0.19 | 3.01 | 0.24 | 3.76 | |
700 | 0.22 | 3.49 | 0.28 | 4.36 | |
采用表中的數(shù)據(jù)，可以計算出不同容重蒸壓加氣混凝土、在不同砌筑方法時，不同厚度外墻的傳熱阻、傳熱系數(shù)和熱惰性指標(biāo)。表4給出了兩個級別、不同砌筑方法的墻體的傳熱系數(shù)和熱惰性指標(biāo)的計算結(jié)果。
從表4中可以看出，外墻熱阻是與墻體厚度成正比關(guān)系的，但應(yīng)注意，傳熱系數(shù)與厚度不成反比。
墻體熱惰性指標(biāo)反應(yīng)了墻體的熱穩(wěn)定性，其值越大，則墻體熱穩(wěn)定性越好。通常認(rèn)為，重質(zhì)材料構(gòu)成的墻體熱穩(wěn)定性好，輕質(zhì)材料構(gòu)成的墻體熱穩(wěn)定性差。與計算結(jié)果并不完全一致。但從表4中看出， B05級薄層砌筑墻體的熱惰性指標(biāo)比相同厚度的、B06級普通砌筑墻體還高，與傳統(tǒng)概念不完全一致。計算結(jié)果也反映了加氣砌塊在外墻應(yīng)用時（≥200mm）具有較好的熱穩(wěn)定性。
