嚴(yán)寒地區(qū)集裝箱活動房的熱工性能(完)

2013年7月16日

圖3 縫隙部位的熱傳導(dǎo)模型(方案1)

圖4 縫隙部位的熱傳導(dǎo)模型(方案2)

表2 外墻熱橋部位的內(nèi)表面溫度 ℃

從表2的計算數(shù)據(jù)可看出，方案1的門窗框部位以及保溫夾心板垂直交界處的縫隙部位的內(nèi)表面溫度小于室內(nèi)空氣露點溫度，存在結(jié)露隱患。從成本角度來看，2種外墻內(nèi)保溫方案的差別不大，但方案2的保溫效果優(yōu)于方案1，且熱橋部位不存在結(jié)露隱患。因此，嚴(yán)寒地區(qū)使用的干貨箱結(jié)構(gòu)的活動房如果采用保溫夾心板進(jìn)行裝飾，應(yīng)當(dāng)預(yù)先在箱體內(nèi)表面粘貼足夠厚的保溫材料，并消除粘貼層的接縫。

4 底部保溫結(jié)構(gòu)的熱工性能分析

常規(guī)設(shè)計的集裝箱活動房底部保溫結(jié)構(gòu)見圖5。底部架空，直接與室外空氣接觸，因此冬季室外計算參數(shù)與前述相同。由于巖棉與鋼質(zhì)底橫梁的熱導(dǎo)率相差懸殊，二者比值為0.00076，超出《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的兩向非均質(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)平均熱阻公式修正系數(shù)的取值范圍（0.09≤Φ≤0.99），因此其給出的計算方法不適用于輕鋼龍骨復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)，需采用有限元分析方法，模擬復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)的熱流密度和兩側(cè)溫度，按傳熱學(xué)公式λ=qδ/（t₁-t₂）求出復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)的有效熱導(dǎo)率。

圖5 常規(guī)設(shè)計的集裝箱活動房底部保溫結(jié)構(gòu)

相關(guān)文獻(xiàn)表明：龍骨翼面寬度對復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)影響不大，但對復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)的局部多維傳熱影響較大；龍骨高度對復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)影響很大，龍骨高度越小，熱橋現(xiàn)象越嚴(yán)重；復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)隨龍骨壁厚的增加呈線性上升，且龍骨壁厚越大，熱橋現(xiàn)象越嚴(yán)重；復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)隨龍骨間距的增加而減小，龍骨間距對鋼龍骨的熱橋效應(yīng)影響甚微。參照國外輕鋼別墅的熱工資料，在龍骨壁厚2.5mm，高120mm，間距600mm的情況下，龍骨和巖棉平均熱阻的折減系數(shù)約為0.37，集裝箱活動房的底部保溫結(jié)構(gòu)若按常規(guī)設(shè)計，其傳熱阻應(yīng)小于1.4m²·K/W，且底橫梁部位存在明顯的熱橋效應(yīng)（見圖6），即使增加底橫梁高度，也不能滿足嚴(yán)寒地區(qū)的保溫要求。

圖6 常規(guī)設(shè)計的集裝箱活動房底部保溫結(jié)構(gòu)的溫度場分布

參照冷藏集裝箱的保溫結(jié)構(gòu)，嚴(yán)寒地區(qū)的集裝箱活動房采用整體聚氨酯發(fā)泡的底部保溫形式（見圖7），墊木為松木，木紋垂直于熱流方向。松木的導(dǎo)熱系數(shù)為0.14W（/m·K），聚氨酯的導(dǎo)熱系數(shù)為0.023W（/m·K），平均熱阻公式的修正系數(shù)η=0.9，a形式熱橋的內(nèi)表面溫度公式的修正系數(shù)η=0.85。計算得出底部傳熱阻R_o=2.8m²·K/W，符合節(jié)能傳熱阻要求；木枕部位的內(nèi)表面溫度θ_i′=11.5℃，高于室內(nèi)空氣露點溫度。

圖7 聚氨酯整體發(fā)泡的底部保溫結(jié)構(gòu)

5 結(jié)束語

集裝箱活動房的結(jié)構(gòu)與輕鋼住宅建筑類似，只能采用單一的內(nèi)保溫方式。為避免熱橋效應(yīng)，滿足嚴(yán)寒地區(qū)的使用要求，必須改善集裝箱活動房的保溫性能。我國引進(jìn)輕鋼住宅建筑的時間不長，對該領(lǐng)域的熱工研究尚未形成體系。本文結(jié)合《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》和輕鋼復(fù)合墻體的相關(guān)文獻(xiàn)資料，對集裝箱活動房的熱工性能進(jìn)行初步分析，基本確定集裝箱活動房的常規(guī)保溫方式無法滿足嚴(yán)寒地區(qū)的要求。

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