一种在非稳态传热下隔热性能优良的装配式墙体及建筑

1.本发明涉及建筑墙体技术领域，特别是涉及一种在非稳态传热下隔热性能优良的装配式墙体及建筑。


背景技术：

2.人们在使用温控设备时通常会根据人在房间中的存在情况，通过调节设备运行来减少能耗，这使得室内外温差频繁变化，形成间歇性温控环境，从而致使外围护结构长时间出现非稳态传热，使得传统的以控制传热系数为主要手段的方式不能有效的提升建筑节能的实际效果，需要考虑材料的比热容对热传导产生的影响。
3.在建筑墙体的构造中，尤其是装配式建筑，目前更多采用夹心保温层方式。在墙体中采用中置的隔热保温层(夹心保温构造)，墙体内外两侧的非隔热层 (一般起到建筑结构支撑或墙体自身支撑的作用)密度较大，比热容较高，在非稳态热环境中，能降低热扩散率，而保温层则能降低整体的热量传输速率。然而，采用夹心保温层的方式具有以下缺陷：
4.(1)在非稳态传热的条件下，由于非隔热层的导热率高，导致热量很快传递到非隔热层，形成较高的传热驱动力，非隔热层的高比热容难以发挥作用，使得墙体整体热扩散率仍然较高。
5.(2)内外侧的非隔热层之间需要连接构件进行连接固定，如钢筋、螺栓等，连接构件必然会穿过中间的隔热保温层，从而破坏保温层的整体性，形成贯通的热桥，影响墙体的隔热效率。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明提供了一种在非稳态传热下隔热性能优良的装配式墙体及建筑，能够解决上述技术问题。
7.本发明的技术方案是：
8.第一方面，本发明提供了一种在非稳态传热下隔热性能优良的装配式墙体，包括若干层非隔热层、至少两层隔热层、以及若干连接件，墙体的外侧为所述非隔热层，所述非隔热层与所述隔热层间隔设置；所述连接件用于穿过所述隔热层连接相邻的所述非隔热层，位于相邻层的所述连接件错位设置。
9.上述技术方案的工作原理如下：
10.本发明的装配式墙体包括非隔热层、隔热层及连接件，利用装配式建筑部件的制造灵活性，构建非连续的隔热层对非隔热层进行空间分割，利用多个非连续的隔热层对热量传输进行多层热阻隔，减缓非稳态传热下墙体中的热扩散，在不改变隔热层总厚度甚至显著减小隔热层厚度的情况下，实现建筑物高效隔热；同时，错位设置各相邻的非隔热层间的连接件，以消除贯通式热桥，提升墙体的隔热效率。
11.在进一步的技术方案中，在所述装配式墙体的侧向上，所述连接件沿竖向同为第一间距布置，且相邻层的所述连接件在竖向上错位半个第一间距。
12.如此设置，使得相邻层的连接件的位置距离居中，避免相邻层间连接件在竖向上距离过近，从而有效降低热量在连接件间的传递效率。
13.在进一步的技术方案中，在所述装配式墙体的俯视方向上，所述连接件沿纵向同为第二间距布置，且相邻层的所述连接件在纵向上错位半个第二间距。
14.如此设置，使得相邻层的连接件的位置距离居中，避免相邻层间连接件在纵向上距离过近，从而有效降低热量在连接件间的传递效率。
15.在进一步的技术方案中，所述第一间距与第二间距相等。
16.如此设置，进一步降低热量在连接件间的传递效率。
17.在进一步的技术方案中，所述装配式墙体包括三层所述非隔热层以及两层所述隔热层；或，所述装配式墙体包括四层所述非隔热层以及三层所述隔热层；或，所述装配式墙体包括五层所述非隔热层以及四层所述隔热层。
18.第二方面，本发明提供了一种装配式建筑，采用如上所述的装配式墙体。
19.本发明的有益效果是：
20.本发明的装配式墙体包括非隔热层、隔热层及连接件，利用装配式建筑部件的制造灵活性，构建非连续的隔热层对非隔热层进行空间分割，利用多个非连续的隔热层对热量传输进行多层热阻隔，减缓非稳态传热下墙体中的热扩散，在不改变隔热层总厚度甚至显著减小隔热层厚度的情况下，实现建筑物高效隔热；同时，错位设置各相邻的非隔热层间的连接件，以消除贯通式热桥，提升墙体的隔热效率。
附图说明
21.图1为本发明实施例1中装配式墙体的侧向示意图；
22.图2为图1的俯视图；
23.图3为本发明实施例2中四种不同墙体的模拟环境示意图；
24.图4为图3中四种不同墙体的内部温度随深度变化示意图；
25.图5为图3中四种不同墙体的内表面温度的变化曲线图；
26.图6为本发明实施例3中采用贯通式热桥与错位式热桥的模拟环境示意图；
27.图7为图6中采用贯通式热桥与错位式热桥时墙体的内表面温度变化曲线图。
28.附图标记说明：
29.10-非隔热层；20-隔热层；30-连接件。
具体实施方式
30.下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
31.实施例1
32.第一方面，本发明提供了一种在非稳态传热下隔热性能优良的装配式墙体，包括若干层非隔热层10、至少两层隔热层20、以及若干连接件30。例如，非隔热层10可以为结构层，也可以为非承重填充层，其材料不受限制，本发明不限于此。墙体的外侧为所述非隔热层10，所述非隔热层10与所述隔热层20间隔设置。例如，隔热层20的材料不受限制，只要能够隔热均在本发明的保护范围内。所述连接件30用于穿过所述隔热层20连接相邻的所述非隔热层10，位于相邻层的所述连接件30错位设置。这里，相邻层的所述连接件30错位设置也
指下述的错位式热桥。这里，非隔热层10采用常规的建筑支撑材料，比热容较高。这里，隔热层20则用于减缓热量在非隔热层10之间的传导。例如，连接件30可以为螺栓，也可以为钢筋等其他连接结构，本发明不限于此。例如，整个墙体的厚度可以为常规的墙体厚度，也可以为特制的任意厚度，本发明不限于此。
33.上述技术方案的工作原理如下：
34.本发明的装配式墙体包括非隔热层10、隔热层20及连接件30，利用装配式建筑部件的制造灵活性，构建非连续的隔热层20对非隔热层10进行空间分割，利用多个非连续的隔热层20对热量传输进行多层热阻隔，减缓非稳态传热下墙体中的热扩散，在不改变隔热层20总厚度甚至显著减小隔热层20厚度的情况下，实现建筑物高效隔热；同时，错位设置各相邻的非隔热层10间的连接件30，以消除贯通式热桥，提升墙体的隔热效率。
35.在另外的实施例中，如图1所示，在所述装配式墙体的侧向上，所述连接件30沿竖向同为第一间距l布置，且相邻层的所述连接件30在竖向上错位半个第一间距，即l/2。如此设置，使得相邻层的连接件30的位置距离居中，避免相邻层间连接件30在竖向上距离过近，从而有效降低热量在连接件30间的传递效率。
36.在另外的实施例中，如图2所示，在所述装配式墙体的俯视方向上，所述连接件30沿纵向同为第二间距s布置，且相邻层的所述连接件30在纵向上错位半个第二间距,即s/2。如此设置，使得相邻层的连接件30的位置距离居中，避免相邻层间连接件30在纵向上距离过近，从而有效降低热量在连接件30间的传递效率。
37.在另外的实施例中，所述第一间距l与第二间距s相等。如此设置，进一步降低热量在连接件30间的传递效率。
38.在另外的实施例中，所述装配式墙体包括三层所述非隔热层10以及两层所述隔热层20；或，所述装配式墙体包括四层所述非隔热层10以及三层所述隔热层20；或，所述装配式墙体包括五层所述非隔热层10以及四层所述隔热层20。
39.实施例2
40.如图3所示，计算机模拟本四种不同墙体在非稳态传热条件下的热传导情况，从左到右依次为传统单层夹心保温构造、两层隔热层的装配式墙体、三层隔热层的装配式墙体和四层隔热层的装配式墙体，四种墙体的非隔热层和隔热层总厚度相同，分隔层数不同。墙体左侧模拟施加50摄氏度的热源，模拟15 小时后不同层次墙体内部的温度变化。试验15小时后，墙体的内部温度随深度变化如图4所示，表明分隔层数越多，温度上升越慢，隔热效果越好。当热量扩散率较高时，其温度变化比较平缓，室外的温度稍有变化便很快传递到室内，由此可知，根据图4，四层非隔热层的装配式墙体温度变化快，保温隔热效果好，三层、二层非隔热层的装配式墙体次之，夹心保温构造的温度变化最慢，保温隔热效果差。图5表示墙体外表面加热15小时期间墙体内表面温度的变化，可以看出，分隔层数越多，内表面温度上升越缓慢，隔热效果越好。
41.实施例3
42.如图6所示，贯通式热桥(左)和错位式热桥(右)用同样参数进行热传导模拟，在墙体外表面加热15小时期间，墙体内表面温度的变化如图7所示，可以看出，错位设置连接件(热桥)比贯通式连接件(热桥)温度上升更缓慢，隔热效果更好。
43.实施例4
44.第二方面，本发明提供了一种装配式建筑，采用如上所述的装配式墙体。
45.以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。