为什么瓷砖的导热性比木板的导热性好

在北方严寒冬季，外墙内表面的温度低于室内空气露点温度时，外墙的内表面就产生结露引发内墙面长霉现象。这种现象不但会影响人们舒适和健康，同时也造成室内用具及房屋结构损坏。 1 理论传热系数验算要解决外墙内表面结露问题，必须选择传热系数小、足够厚的外围护结构，使它的内表面温度不会太低，保证它的表面不产生凝结水，即外墙的传热系数K值小于当地冬季传热系数的最大值Kmax。外墙的传热系数K值大小与外墙厚度以及外墙采用的材料等有直接关系。K=1／〔1／αβ+∑(δ／λ)+1／αH〕 (1) 式中：αβ为感热系数；λ为导热系数；δ为墙厚；αH为散热系数。 Kmax=αβ×〔tβ-(τ+1.5)〕／(tβ-tH) 以沈阳地区为例，冬季室内采暖最低温度(tβ)16℃，室外最低温度(tH)-33℃，感热系数αβ取7.5，在室内的相对湿度50%，室内温度为16℃，结露温度τ=6℃，可得出Kmax=1.51W/(m2.K) 2 外围护结构采用粘土砖法2.1 370mm厚粘土砖外墙传热系数验算现阶段沈阳地区外墙大部分采用370mm厚粘土砖墙，内墙面抹20mm厚混合砂浆，外墙面抹20mm厚水泥砂浆或水刷石，它的传热系数如下：(1)没有圈梁、构造柱部位墙体 按公式(1)计算，K1=1.51W／(m2.K) (2)有圈梁、构造柱部位墙体 按公式(1)计算，K2=1.94W/(m2.K) 以上得知采用370mm厚粘土砖墙传热系数与该地区传热系数的最大值相等，刚满足不结露最低条件；如果室内温度低于16℃时，外墙内表面即产生结露现象，而圈梁和构造柱处的传热系数大于该地区传热系数最大值，从而给外墙内表面结露引发的长霉现象埋下隐患。我们在实际调查中也发现当外墙采用370mm厚粘土砖墙，外墙内表面结露引发长霉部位首先是从圈梁和构造柱部位开始，逐渐向墙面其它部位扩散。由此可见外墙采用370mm厚粘土砖墙只能满足结构强度要求，不能保证外墙内表面结露保温要求。2.2 490mm厚粘土砖外墙传热系数验算 当外墙采用490mm厚粘土砖时，经验算传热系数，没有圈梁、构造柱部位K1=1.236W/(m2.K)，有圈梁、构造柱部位K2=1.51W/(m2.K)，K1,K2 虽然采用加厚外墙是解决结露问题简而易行的方法，但增加外墙厚度室内的使用面积会相应的减少，同时整体建筑物重量也增加，地基的承载能力也必须相应的提高，整个工程造价也相应需要提高。 3 外围护结构采用复合材料法3.1 外墙砌筑时采用夹填聚苯板法以墙体外侧采用240mm粘土砖墙，中间夹50mm厚聚苯板，内侧采用120mm粘土砖墙，内抹20mm厚混合砂浆，外抹20mm厚水泥砂浆为例进行传热系数验算，没有圈梁、构造柱部位K1=0.55W/(m2.K)，满足条件；有圈梁、构造柱部位K2=1.85W/(m2.K)不满足条件，同时施工操作麻烦，墙体整体性差，结露问题没有得到解决。3.2 在外墙内表面喷聚氨酯硬泡沫法3.2.1 外墙构造以外墙采用370mm厚粘土砖，内墙面喷25mm厚聚氨酯硬泡沫保温材料，内墙面抹20mm厚混合砂浆，外墙面抹20mm厚水泥砂浆(见图1)为例进行传热系数验算均满足不结露条件，保温性能好，强度高，附着力强，由于采用现场施工，整体墙面密封性好，操作简单。 图1 外墙构造示意 3.2.2 施工方法①将墙面上的洞口堵好，浮灰用条帚清扫干净。②将聚氨酯稀释调配好装入喷枪内，用空气压缩机作为动力。准备工作完成后即可施工，其厚度可采用挂线进行控制，喷聚氨酯泡沫24h后，即可进行下一道工序施工。③在喷聚氨酯泡沫墙上，喷按比例调配水泥灰浆(由水泥、EC胶、水组成)，干后，即可进行内墙面粉饰。④内墙面粉饰材料可以用混合砂浆、水泥砂浆，也可进行大理石镶贴。3.2.3 传热系数验算没有圈梁、构造柱部位墙体K1=0.523W/(m2.K)；有圈梁、构造柱部位墙体：K2=0.558W/(m2.K)，K1、K2 由于实际传热系数小于理论计算的最大值，也小于以上两种方法的传热系数，因此采用内墙喷25mm厚聚氨酯泡沫方法不但解决防结露，而且能减少室内热损耗，具有保温节能效果。 4 效益分析及工程实例4.1 效益分析 以层高2.7m为例，为保证内墙面不结露，采用上述不同材料保温，经济分析如表1所示。 表1 外墙采用不同材料保温作法经济分析 采用方法 每延米费用(元／m) 优点 缺点 面积增减的影响(以1800 元／m2计) (元) 综合分析(元) 490mm砖墙 55.73 一次性投资少 减少有效面积基础需加大 减少收入216 减少收入271.73 240mm砖墙+ 50mm聚苯板+120mm砖墙 57.2 室内面积增加保温性能较好 圈梁、构造柱部位结露未解决 增加收入126元 增加收入68.8 370mm砖墙+ 25mm厚聚氨酯泡沫保温材料 81 室内面积增加保温性能最好节能后期效果好 一次性投资较大 增加收入180元 增加收入99 4.2 工程实例 沈阳宏信大厦，建筑面积27277m2，框剪结构，地下2层，地上22层。该大厦外墙内表面采用喷聚氨酯泡沫保温材料，并在聚氨酯泡沫上抹水泥砂浆、混合砂浆、镶贴大理石。经3年多检验墙面无空鼓龟裂现象，不但防止结露现象，而且保温节能。

2、传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定名为传热系数。传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度(K，℃)，1s内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/(平方米·度)(W/㎡·K，此处K可用℃代替)。

3、传热系数换算

1千卡/米2·时（kcal/m2·h）=1.16279瓦/米2（w/m2）

1千卡/（米2·时·℃）〔1kcal/(m2·h·℃)〕＝1.16279瓦/（米2·开尔文）〔w/(m2·K)〕

1英热单位/（英尺2·时·°F）〔Btu/(ft2·h·°F)〕=5.67826瓦/（米2·开尔文）〔（w/m2·K）〕

1米2·时·℃/千卡（m2·h·℃/kcal）=0.86000米2·开尔文/瓦（m2·K/W）

4、粘土砖也称为烧结砖，是建筑用的人造小型块材，粘土砖以粘土(包括页岩、煤矸石等粉料)为主要原料，经泥料处理、成型、干燥和焙烧而成，有实心和空心的分别。2012年9月26日，国家发展和改革委员会宣布，我国将在"十二五"期间在上海等数百个城市和相关县城逐步限制使用粘土制品或禁用实心粘土砖。

物理性质相对分子质量140.28.灰色、白色或灰白色.六方晶系.晶体呈六面体.密度3.44.硬度9~9.5,努氏硬度约为2200,显微硬度为32630MPa.熔点1900℃（加压下）.通常在常压下1900℃分解.比热容为0.71J/(g·K).生成热为-751.57kJ/mol.热导率为16.7W/(m·K).线膨胀系数为2.75×10-6/℃(20~1000℃).不溶于水.溶于氢氟酸.在空气中开始氧化的温度1300~1400℃.比体积电阻,20℃时为1.4×105 ·m,500℃时为4×108 ·m.弹性模量为28420~46060MPa.耐压强度为490MPa（反应烧结的）.1285摄式度时与二氮化二钙反应生成二氮硅化钙,600度时使过渡金属还原,放出氮氧化物.抗弯强度为147MPa.可由硅粉在氮气中加热或卤化硅与氨反应而制得.可用作高温陶瓷原料.

答： 2.1.1 混凝土多孔砖perforated concrete brick

以水泥为胶结材料，以砂、石为主要骨料，加水搅拌、成型、养护制成的一种多排小孔的混凝土砖，主规格尺寸为240 mm×115 mm×90mm。

水泥砖可能是习惯称呼，‍应该是混凝土多孔砖吧？它的传热系数λ是0.738［W/（m·K）］。

根据傅里叶定律,K=Q*h/（△t*S）

Q是加热的功率,就是你加热内墙温度在140度时向外传的热量,K是导热系数,h是厚度,S是面积.想你这种情况只能是假设热量完全传导,知道加热功率,计算出△t,然后就可以算出另一端的温度.

1 理论传热系数验算

要解决外墙内表面结露问题,必须选择传热系数小、足够厚的外围护结构,使它的内表面温度不会太低,保证它的表面不产生凝结水,即外墙的传热系数K值小于当地冬季传热系数的最大值Kmax.外墙的传热系数K值大小与外墙厚度以及外墙采用的材料等有直接关系.

K=1／〔1／αβ+∑(δ／λ)+1／αH〕

(1)

式中：αβ为感热系数；λ为导热系数；δ为墙厚；αH为散热系数.

Kmax=αβ×〔tβ-(τ+1.5)〕／(tβ-tH)

以沈阳地区为例,冬季室内采暖最低温度(tβ)16℃,室外最低温度(tH)-33℃,感热系数αβ取7.5,在室内的相对湿度50%,室内温度为16℃,结露温度τ=6℃,可得出Kmax=1.51W/(m2.K)

2 外围护结构采用粘土砖法

2.1 370mm厚粘土砖外墙传热系数验算

现阶段沈阳地区外墙大部分采用370mm厚粘土砖墙,内墙面抹20mm厚混合砂浆,外墙面抹20mm厚水泥砂浆或水刷石,它的传热系数如下：

(1)没有圈梁、构造柱部位墙体 按公式(1)计算,K1=1.51W／(m2.K)

(2)有圈梁、构造柱部位墙体 按公式(1)计算,K2=1.94W/(m2.K)

以上得知采用370mm厚粘土砖墙传热系数与该地区传热系数的最大值相等,刚满足不结露最低条件；如果室内温度低于16℃时,外墙内表面即产生结露现象,而圈梁和构造柱处的传热系数大于该地区传热系数最大值,从而给外墙内表面结露引发的长霉现象埋下隐患.

我们在实际调查中也发现当外墙采用370mm厚粘土砖墙,外墙内表面结露引发长霉部位首先是从圈梁和构造柱部位开始,逐渐向墙面其它部位扩散.由此可见外墙采用370mm厚粘土砖墙只能满足结构强度要求,不能保证外墙内表面结露保温要求.

2.2 490mm厚粘土砖外墙传热系数验算

当外墙采用490mm厚粘土砖时,经验算传热系数,没有圈梁、构造柱部位K1=1.236W/(m2.K),有圈梁、构造柱部位K2=1.51W/(m2.K),K1,K2

虽然采用加厚外墙是解决结露问题简而易行的方法,但增加外墙厚度室内的使用面积会相应的减少,同时整体建筑物重量也增加,地基的承载能力也必须相应的提高,整个工程造价也相应需要提高.

3 外围护结构采用复合材料法

3.1 外墙砌筑时采用夹填聚苯板法

以墙体外侧采用240mm粘土砖墙,中间夹50mm厚聚苯板,内侧采用120mm粘土砖墙,内抹20mm厚混合砂浆,外抹20mm厚水泥砂浆为例进行传热系数验算,没有圈梁、构造柱部位K1=0.55W/(m2.K),满足条件；有圈梁、构造柱部位K2=1.85W/(m2.K)不满足条件,同时施工操作麻烦,墙体整体性差,结露问题没有得到解决.

3.2 在外墙内表面喷聚氨酯硬泡沫法

3.2.1 外墙构造

以外墙采用370mm厚粘土砖,内墙面喷25mm厚聚氨酯硬泡沫保温材料,内墙面抹20mm厚混合砂浆,外墙面抹20mm厚水泥砂浆(见图1)为例进行传热系数验算均满足不结露条件,保温性能好,强度高,附着力强,由于采用现场施工,整体墙面密封性好,操作简单.

图1 外墙构造示意

3.2.2 施工方法

①将墙面上的洞口堵好,浮灰用条帚清扫干净.

②将聚氨酯稀释调配好装入喷枪内,用空气压缩机作为动力.准备工作完成后即可施工,其厚度可采用挂线进行控制,喷聚氨酯泡沫24h后,即可进行下一道工序施工.

③在喷聚氨酯泡沫墙上,喷按比例调配水泥灰浆(由水泥、EC胶、水组成),干后,即可进行内墙面粉饰.

④内墙面粉饰材料可以用混合砂浆、水泥砂浆,也可进行大理石镶贴.

3.2.3 传热系数验算

没有圈梁、构造柱部位墙体K1=0.523W/(m2.K)；有圈梁、构造柱部位墙体：K2=0.558W/(m2.K),K1、K2

由于实际传热系数小于理论计算的最大值,也小于以上两种方法的传热系数,因此采用内墙喷25mm厚聚氨酯泡沫方法不但解决防结露,而且能减少室内热损耗,具有保温节能效果.

4 效益分析及工程实例

4.1 效益分析 以层高2.7m为例,为保证内墙面不结露,采用上述不同材料保温,经济分析如表1所示.

表1 外墙采用不同材料保温作法经济分析

采用方法 每延米

费用

(元／m) 优点 缺点 面积增减的

影响(以1800

元／m2计)

(元) 综合分析

(元)

490mm砖墙 55.73 一次性投资少 减少有效面积

基础需加大 减少收入

216 减少收入

271.73

240mm砖墙+

50mm聚苯板

+120mm砖墙 57.2 室内面积增加

保温性能较好 圈梁、构造柱部

位结露未解决 增加收入

126元 增加收入

68.8

370mm砖墙+

25mm厚聚氨酯泡沫保温材料 81 室内面积增加

保温性能最好

节能后期效果好 一次性投资较大 增加收入

180元 增加收入

99

4.2 工程实例 沈阳宏信大厦,建筑面积27277m2,框剪结构,地下2层,地上22层.该大厦外墙内表面采用喷聚氨酯泡沫保温材料,并在聚氨酯泡沫上抹水泥砂浆、混合砂浆、镶贴大理石.经3年多检验墙面无空鼓龟裂现象,不但防止结露现象,而且保温节能.

2、导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，℃），在1秒钟内（1S），通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米·度 （W/(m·K)，此处为K可用℃代替）。导热系数仅针对存在导热的传热形式，当存在其他形式的热传递形式时，如辐射、对流和传质等多种传热形式时的复合传热关系，该性质通常被称为表观导热系数、显性导热系数或有效导热系数（thermal transmissivity of material）。

《民用建筑热工设计规范》GB50176-2016的砌体中也找不到240厚混凝土实心砖导热系数，只能找到相近的240厚混凝土多空砖导热系数（λ）＝0.738〔w/（m·k）〕，但估计还是还是硅酸盐砖砌体的导热系数（λ）＝0.87［w/（m·k）］更接近。因为240厚混凝土实心砖都用于基础，不会用于墙砌体，所以找不到其瓦特每米开尔文的值。

参考资料：《民用建筑热工设计规范》GB50176-2016、《居住建筑节能设计计标准》DB33/ 1015-2003

200mm厚，则热阻=材料厚度/导热系数=0.2/0.18=1.11

墙体传热系数U=1/(内表面换热阻+总热阻+外表面换热阻）=1/（0.11+1.11+0.04）=0.793