朱峰磊，厉盼盼，李红，王梦林

（中国建筑科学研究院有限公司，北京100013）

1 围护结构隔热设计要求

外围护结构的夏季隔热，不仅需要考虑与室外空气的热交换，还需要考虑太阳辐射和室外温度对围护结构的影响。室外温度呈周期性变化，不仅和气象参数有关，还与围护结构朝向和饰面材料有关。气温对各朝向的外墙和屋顶的影响相同，但是太阳辐射热对各部分结构影响有所差异。

GB 50176—2016《民用建筑热工设计规范》（以下简称“热工规范”）提出了新的隔热评价方法，在给定边界条件下分析围护结构本身的隔热性能。标准按照空调房间、自然通风房间给出了不同的限值要求。具体评价的基准条件是外墙的两侧分别给定空气温度和变化规律，外墙外表面为当地的夏季最热月典型日的逐时室外综合温度，自然通风房间外墙内侧空气温度平均值比室外空气温度平均值高1.5℃、波幅小1.5℃；空调房间外墙内侧空气温度为26℃。

由于屋面受到的太阳辐射比外墙更大，并且屋面内表面换热系数小于外墙，因此，屋面内表面温度比外墙更难以控制。在气候相同的条件下，屋面内表面平均辐射温度大于外墙，对室内热环境影响更大，因此，屋面的限值要求比外墙提高了0.5℃。

2 轻质围护结构隔热分析

轻质材料通常具有良好的绝热性能，但是本身蓄热特性和热稳定性较差，温度波幅衰减快，对房间热稳定性不利。因此，目前国家和地方节能设计标准要求对轻质结构的夏季隔热性能进行分析和判定。

本文采用基于Kvalue隔热计算内核的节能软件，选取重庆和南京2座典型城市，对金属夹芯保温体系屋顶和外墙内表面最高温度进行分析。边界条件设置如下：

1）外表面：第三类边界条件，室外空气逐时温度和各朝向太阳辐射按照热工规范提供的重庆、南京夏季最热月典型日气象参数取值，对流换热系数为19.0W/（m2·K）；

2）内表面：第三类边界条件，室内空气温度按照热工规范第3.3.2条的规定取，对流换热系数为8.7W/（m2·K）；

3）其他边界：第二类边界条件，热流密度为0。

计算模型及参数：

1）计算模型选取外墙、屋面的平壁部分；

2）金属夹芯保温体系，由于金属本身热阻极小，分析时可忽略，轻质结构夹芯保温材料选用岩棉，导热系数为0.045W/（m·K），密度为 140kg/m3，蓄热系数为 0.749W/(m2·K)[1]；

3）太阳辐射吸收系数为0.7。

3 轻质结构隔热措施

3.1 隔热反射涂料及浅色饰面

隔热反射涂料的特点是高反射率，可以有效反射可见光和红外波长范围内的太阳辐射，使太阳辐射的热量不在围护结构表面累积升温，反射涂料结合高效围护结构保温，可以有效改善室内热环境，达到良好的隔热效果。

在上述轻质结构隔热计算基础上调整边界条件，外表面太阳辐射吸收系数由0.7修改为0.3并进行分析，计算结果如表1所示。

表1 反射涂料及浅色饰面对隔热计算结果的影响

3.2 采用复合构造

轻质材料一般具有良好的绝热性能，重质材料通常具有良好的蓄热性能和热稳定性，2种材料进行复合可以有效提高围护结构对室外综合温度强扰动的衰减。通常采用复合构造时，外侧宜采用轻质结构，内侧宜采用重质结构。

调整计算模型围护结构，在保温材料内表面增加15mm石膏板进行复合，提高围护结构的蓄热能力。重庆自然通风房间可以降低保温约60mm，南京约降低30mm；重庆和南京空调房间保温厚度约降低5mm。

3.3 通风屋顶和通风外墙

采用通风墙体或空气间层进行隔热的方法，一方面可以通过通风腔体阻挡阳光照射；另一方面可以利用风压热压作用带走空气间层的热量，从而降低外界太阳辐射引起的温差，减少室外热环境对围护结构内表面的影响。

调整计算模型围护结构构造，在保温材料内侧增加20mm空气间层，热阻0.56m2·K/W。重庆自然通风房间可以减少保温层厚度约30mm，南京约减少10mm；重庆和南京空调房间保温厚度约减少15mm。

3.4 其他隔热措施

除上述隔热措施，还可以考虑如屋顶绿化、垂直绿化、采用相变蓄热材料、双层呼吸幕墙、蓄水屋面等措施降低夏季内表面最高温度。

研究表明，屋顶和垂直绿化具有显著的隔热效果，可以净化空气品质，同时可以缓解城市热岛效应，改善热环境。但需要注意种植屋面的阻根和防水处理以及后期的维护。

双层幕墙通常由内外2层玻璃组成，中间为空气间层，夏季可以通过外界太阳辐射加热双层玻璃幕墙间的空气，利用烟囱效应引起空气流动，降低玻璃幕墙表面温度，防止夏季过热的情况。

蓄水屋面在水蒸发时可以带着大量的热量，减少通过屋顶的传热量并降低屋面的内表面温度。但是蓄水屋面设计时需要注意屋顶的防水及屋面荷载，同时需要经常换水。

4 结语

轻质围护结构由于本身的绝热能力较强，有很高的热阻，但是其热稳定性和蓄热能力较差，因此，需要增加隔热措施，才能满足夏季隔热设计的要求。轻质围护结构可以采用如浅色饰面、隔热涂料、空气间层等，通过影响室外空气综合温度和波幅，降低构件内表面最高温度；或通过提高围护结构的蓄热能力，采用复合构造，改变围护结构总衰减程度来达到室内热稳定的要求。