一种装配式超低能耗建筑外墙板结构及制作方法
阅读：195发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种装配式超低能耗建筑外墙板结构及制作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 装配式超低能耗建筑 外墙板 结构，夹芯保温层由中心一 真空 绝热板组及一组聚 氨 酯板组成，有用于连接件通过的穿孔，穿孔内壁填充辅助肋。连接件穿过辅助肋，一端与外叶板连接，另一端与内叶板连接。在夹芯保温层边围包覆有辅助肋保护夹芯保温层在运输和墙体安装时免受损坏。及制作方法：获取使外墙板整墙平均 传热 系数 不大于标准值的外墙主体传热系数后获取辅助肋占比。根据结构主断面传热系数获取 真空绝热板 厚度。优点：通过改变保温夹芯层的材料和组成方式，降低整墙传热系数。解决由内外叶板连接件处 热桥 引起热量损失的问题。聚氨酯板在真空绝热板两侧紧贴内外叶板，防止真空绝热板被损坏。穿孔内的辅助肋防止连接件安装时破坏真空绝热板。，下面是一种装配式超低能耗建筑外墙板结构及制作方法专利的具体信息内容。
1.一种装配式超低能耗建筑外墙板结构，包括有内叶板、外叶板、夹芯保温层和连接件，其特征在于：
所述夹芯保温层是由中心一真空绝热板组及一组聚氨酯板相互贴合组成；
所述夹芯保温层上开有至少一组用于所述连接件通过的穿孔；
所述各穿孔的内壁填充有辅助肋；
所述夹芯保温层边围包覆所述辅助肋；
所述连接件穿过夹芯保温层上的穿孔内的辅助肋，其一端与外叶板连接，另一端与内叶板连接。
2.根据权利要求1所述的装配式超低能耗建筑外墙板结构，其特征在于，所述真空绝热板组中的一个真空绝热板厚度为40mm。
3.根据权利要求1所述的装配式超低能耗建筑外墙板结构，其特征在于，所述聚氨酯板组中的一个聚氨酯板厚度为20mm。
4.根据权利要求1所述的装配式超低能耗建筑外墙板结构，其特征在于，在所述穿孔处所述辅助肋的横截面积大于所述连接件的横截面积。
5.一种装配式超低能耗建筑外墙板制作方法应用于如权利要求1-4任一项所述的装配式超低能耗建筑外墙板结构，其特征在于，所述方法包括：
获取能够使得外墙板整墙平均传热系数Um不大于标准值的外墙主体的传热系数Up；
根据所述外墙主体的传热系数Up获取不同截面处聚氨酯和真空绝热板的热阻；
根据所述不同截面处聚氨酯和真空绝热板的热阻获取所述真空绝热板的厚度和聚氨酯板的厚度。
6.根据权利要求5所述的装配式超低能耗建筑外墙板制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
真空绝热板横截面占比a大于辅助肋横截面占比b。
7.根据权利要求6所述的装配式超低能耗建筑外墙板制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
根据所述连接件在建筑外墙板上的位置确定穿孔的位置。
8.根据权利要求5或6任一项所述的装配式超低能耗建筑外墙板制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：
根据所述结构主断面传热系数获取聚氨酯板的厚度。
9.根据权利要求5-8任一项所述的装配式超低能耗建筑外墙板制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括，连接件穿透所述辅助肋，将由所述真空绝热板和聚氨酯板组成的夹芯保温层固定于内叶板和外叶板之间。
10.根据权利要求9所述的装配式超低能耗建筑外墙板制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括，所述夹芯保温层由复数个所述真空绝热板和复数个所述聚氨酯板贴合组成。
一种装配式超低能耗建筑外墙板结构及制作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及建筑外墙板制造领域，尤其涉及一种装配式超低能耗建筑外墙板结构及制作方法。
背景技术
[0002] 装配式建筑有利于节约资源能源、减少施工污染，在应对全球气候问题上有着举足轻重的作用。超低能耗建筑是在国内外“零能耗建筑”、“被动式建筑”发展的基础之上提出的一种易于推广，保温性能和气密性好的新型低能耗建筑。目前国内外已经建成实施了大量的装配式建筑和超低能耗建筑，两个领域均形成了相对完善的技术体系，但将两种技术体系进行结合，形成装配式超低能耗建筑的技术还不是很完善，其中的难点主要集中在外墙板的设计。
[0003] 真空绝热板(VIP板，Vacuum Insulation Panel)，是真空保温材料中的一种，是由填充芯材与真空保护表层复合而成，它有效地避免空气对流引起的热传递，因此导热系数可大幅度降低，可达到0.008W/(㎡.k)甚至更低，并且不含有任何消耗臭氧层物质的材料(ODS，Ozone Depleting Substances)，具有环保和高效节能的特性，是目前世界上最先进的高效保温材料。真空绝热板只有在真空状态下才能保证其优良的导热系数，如果真空保护表层受到破坏，其隔热性能将大打折扣。
[0004] 根据《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ1-2014)第8.2.6条：当预制外墙采用夹芯墙板时，应满足以下要求：1外叶墙板厚度不应小于50mm，且外叶墙板应与内叶墙板可靠连接；2夹芯外墙板的夹层厚度不宜大于120mm；3当作为承重墙时，内叶墙板应按剪力墙进行设计。因此，对于预制夹芯墙板，夹芯层的厚度不能大于120mm。
[0005] 从而，现有技术中，通常采用90mm厚的夹芯保温层实现保温和气密的目的。保温层由3层30mm厚的真空绝热板组成。即墙板由室外到室内依次是：60mm厚外叶板(钢筋混凝土)、30mm厚真空绝热板、30mm厚真空绝热板、30mm厚真空绝热板、200mm厚内叶板(钢筋混凝土)。现有技术提供的外墙夹芯板的主视图如图1所示。保温层预留预制墙板内外页连接件(暨连接件)的安装空隙，连接件均需要穿透夹芯保温层才能实现拉结内叶板和外叶板的作用，此空隙直径大于连接件的直径，当连接件穿过上述空隙会与上述夹芯保温层产生缝隙，从而导致热桥的产生，导致外墙传热系数的升高，夏季易造成室内冷量流失，冬季易产生室内热量流失。
[0007] 但是现技术存在如下问题。1)真空绝热板在板边处外露的部分没有任何保护措施，图1边缘处，在生产、施工和运输过程中真空保护表层极易受到破坏。2)现有技术中的常规方案并未考虑预制墙板内外叶板连接件处的热桥引起的热量损失，如图1所示连接件与上述保温层结构有缝隙。3)现有方案中采用的真空绝热板均为异形板，如图1所示各个真空绝热板为了预留连接件空间均为非规则形状，不便于大批量机械化生产，因此其造价远高于矩形板。
[0008] 如何在施工过程中对真空绝热板边缘进行保护，减缓由内、外叶板连接件处的热桥引起的热量损失，以及如何提升由于现有技术中使用的真空绝热板为异形导致的生产力不足成为亟待解决的问题。
发明内容
[0009] 本发明的目的是提供一种装配式超低能耗建筑外墙板结构及制作方法，用以解决现有技术中无法对真空绝热板边缘进行保护，由内、外叶板连接件处的热桥引起的热量损失，以及如何提升对真空绝热板生产力的问题。
[0010] 为了实现上述目的，本发明技术方案提供了一种装配式超低能耗建筑外墙板结构，它包括：内叶板、外叶板、夹芯保温层和连接件；夹芯保温层是由中心一真空绝热板组及一组聚氨酯板相互贴合组成；夹芯保温层上开有至少一组用于连接件通过的穿孔；各穿孔内被辅助肋填满；夹芯保温层边围包覆有辅助肋；连接件穿过夹芯保温层上的穿孔辅助肋，其一端与外叶板连接，另一端与内叶板连接。
[0011] 作为上述技术方案的优选，较佳的，真空绝热板组中的一个真空绝热板厚度为40mm。
[0012] 作为上述技术方案的优选，较佳的，聚氨酯板组中的一个聚氨酯板厚度为20mm。
[0013] 作为上述技术方案的优选，较佳的，在所述穿孔处所述辅助肋的横截面积大于所述连接件的横截面积。
[0014] 为了实现本发明技术目的，本发明还提供了一种装配式超低能耗建筑外墙板制作方法，包括：获取能够使得外墙板整墙平均传热系数Um不大于标准值的外墙主体的传热系数Up。根据外墙主体的传热系数Up获取不同截面处聚氨酯和真空绝热板的热阻。根据所述不同截面处聚氨酯和真空绝热板的热阻获取所述真空绝热板的厚度和聚氨酯板的厚度。
[0015] 作为上述技术方案的优选，较佳的，真空绝热板横截面占比a大于穿孔内填充的辅助肋及夹芯保温层周边包覆的聚氨酯肋横截面占比b。
[0016] 作为上述技术方案的优选，较佳的，根据连接件在建筑外墙板上的位置确定穿孔辅助肋的位置。
[0017] 作为上述技术方案的优选，较佳的，根据结构主断面传热系数获取聚氨酯板的厚度。
[0018] 作为上述技术方案的优选，较佳的，连接件穿透辅助肋，将由真空绝热板和聚氨酯板组成的夹芯保温层固定于内叶板和外叶板之间。
[0019] 作为上述技术方案的优选，较佳的，夹芯保温层由复数个真空绝热板和复数个聚氨酯板贴合组成。
[0020] 本发明技术方案提供了一种装配式超低能耗建筑外墙板结构，由中心一真空绝热板组及一组聚氨酯板相互贴合组成的夹芯保温层，其上开有至少一组用于所述连接件通过的穿孔。各穿孔内填充辅助肋，夹芯保温层边围包覆有辅助肋。连接件穿过夹芯保温层上的穿孔内的辅助肋，其一端与外叶板连接，另一端与内叶板连接。本发明技术方案还提供了装配式超低能耗建筑外墙板制作方法：获取能够使得外墙板整墙平均传热系数不大于标准值的外墙主体的传热系数后，根据外墙主体的传热系数获取不同截面处聚氨酯和真空绝热板的热阻。根据不同截面处聚氨酯和真空绝热板的热阻获取所述真空绝热板的厚度和聚氨酯板的厚度。
[0021] 本发明的优点是，在保证保温夹芯层的厚度在120mm以内的情况下，通过改变夹芯保温层的材料和组成方式，降低整墙传热系数。夹芯保温层由聚氨酯层和真空绝热板层组成。聚氨酯层作为保护层分布在两侧，紧贴内、外叶板，目的是防止在预制夹芯外墙板生产和运输过程中对真空绝热板的损坏。此外在真空绝热板之间设有穿孔，穿孔内填充辅助肋，这些辅助肋与真空绝热板厚度相同。穿孔的位置是根据构件厂提供的连接件的分布图进行设计的，目的是固定真空绝热板；防止连接件安装时破坏真空绝热板。附图说明
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023] 图1为现有技术真空绝热板的俯视图。
[0024] 图2为本发明一实施例提供的一种装配式超低能耗建筑外墙板结构示意图。
[0025] 图3为本发明实施例提供的使用哈芬连接件的夹芯保温层的结构示意图。
[0026] 图4为沿图3中A-A方向的剖视图。
[0027] 图5为图3的右视图。
[0028] 图6为本发明实施例提供的一种超低能耗建筑外墙板制造方法的流程图。
[0029] 图7本发明实施例提供的使用Thermomass连接件的夹芯保温层的俯视图。
[0030] 图8为图7的局部放大图。
具体实施方式
[0031] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032] 在本发明提供的实施例中，辅助肋具体以聚氨酯肋作为辅助肋为例进行说明，但并不以此作为限制。辅助肋材料包括但不限于：挤塑聚苯，石墨聚苯板。
[0033] 首先对本发明提供的一种装配式超低能耗建筑外墙板结构进行说明，图2为本发明提供的一种装配式超低能耗建筑外墙板结构的体系构造图，如图2所示，真空绝热板组内的40mm厚的真空绝热板1和真空绝热板2相互贴合。聚氨酯板组内的厚为20mm的聚氨酯板3和聚氨酯板4分别贴合于上述真空绝热板组的两侧。从而由图示中室外侧到室内侧依次为，20mm厚的聚氨酯板3、40mm厚的真空绝热板1、40mm厚的真空绝热板2和20mm厚的聚氨酯板4，由此组成120mm厚的夹芯保温层7。
[0034] 进一步，如图2所示，由真空绝热板1、真空绝热板2、聚氨酯板3和聚氨酯板4组成的夹芯保温层7两端有与夹芯保温层7同等厚度的辅助肋5覆盖。
[0035] 参考图3-图5，图3为本发明实施例提供的使用哈芬连接件的夹芯保温层的结构示意图。如图3所示，夹芯保温层上有能够使得连接件6通过的穿孔。图示中阴影部分为夹芯保温层上穿孔部分及夹芯保温层周围所包覆的辅助肋5所占面积。如图3所示，辅助肋5的横截面积大于连接件6的横截面积，连接件6从穿孔中穿过时，辅助肋5能够包围连接件6使得连接件6不与夹芯保温层直接接触，起到了对夹芯保温层中真空绝热板的保护作用，减少了材料损耗，节约了施工成本。
[0036] 连接件6穿过穿孔后一端与外叶板连接，另一端与内叶板连接，使用时，将外叶板和内叶板分别固定在预定位置处，此为现有技术不再赘述。
[0037] 现对本发明提供的一种装配式超低能耗建筑外墙板制作方法进行说明，具体的：
[0038] 生产工艺流程：1)模台清理→2)喷涂、画线→3)组装外叶板模板、安装钢筋笼→4)安装连接件→5)一次浇筑、振捣外叶板混凝土→6)组装内叶板模板、安装保温板→7)安装内叶板钢筋→8)将连接件与内叶板钢筋固定→9)安装预留、预埋件→10)二次浇筑、刮平振捣内叶板混凝土→11)构件预养护、板面抹光→12)构件养护→13)构件拆模、起运、清洗、修补等工序。(PPT20-32页)
[0039] 以上生产工艺流程加粗步骤是本发明不同于传统预制夹芯墙板的步骤。
[0040] 步骤101、根据Um获取Up。设Um≤0.15[W/(㎡·K)]。
[0041] 具体的，Um为外墙板整墙平均传热系数[W/(㎡·K)]，Up为外墙不考虑点热桥和线热桥时的整墙(主体部位)平均传热系数[W/(㎡·K)]。
[0042]
[0043] 其中，Ψ：平均每块墙板每平方米水平缝和垂直缝处的线热桥值；X：平均每块墙板每平方米墙板连接件处的点热桥值；Fp：外墙主体部位面积(㎡)；FB1、FB2：外墙连接件处点热桥个数；LC1、LC2：外墙周边线热桥的长度。在实际施工中，上述各个参数能够从图纸及施工标准中直接获取。X和Ψ的值可通过热桥模拟软件得到。
[0044] 步骤102、根据Up获取不同截面处聚氨酯和真空绝热板的热阻R聚氨酯和R真空绝热板。
[0045] 辅助肋横截面积占比b主要由连接件分布确定，真空绝热板面横截面积占比a＝Fp-b。Fp：外墙主体部位面积(㎡)。其中，辅助肋横截面积b为聚氨酯板的横截面积。
[0046] 同种材料不同厚度其热阻也不同。以本发明为例，墙板截面有两种组成形式，一种是60mm钢筋混凝土外叶板+20mm聚氨酯板+40mm真空绝热板+40mm真空绝热板+20mm聚氨酯板+200mm内叶板；另一种是60mm钢筋混凝土外叶板+20mm的聚氨酯辅助肋+80mm的聚氨酯辅助肋+20mm的聚氨酯辅助肋+200mm内叶板。因此此步骤需求得R聚氨酯20、R聚氨酯80、R聚氨酯120和R真空绝热板。
[0047] UP＝(UParallel Path平行路线+UIsothermal Planes等温面)/2 (2)
[0048]
[0049]
[0050] 其中，R：各材料层的热阻(㎡·K/W)；a：真空绝热板的主截面占比；b：辅助肋主截面占比。Rsi：内表面换热阻[㎡·K/W]；Rse外表面换热阻[㎡·K/W]。
[0051]
[0052]
[0053] an:内表面换热系数[W/(㎡·K)]，取值7.7。
[0054] aw:外表面换热系数[W/(㎡·K)]，取值25。
[0055] 因此，R_si＝0.13㎡·K/W；R_se＝0.04㎡·K/W。
[0056] 步骤103、根据步骤102求出的各材料热阻求出真空绝热板的厚度和聚氨酯板的厚度。
[0057] δ＝R·λ (7)
[0058] Rsi＝0.13㎡·K/W；＝0.04㎡·K/W；δ：各材料层的厚度(m)。
[0059] λ：各材料的导热系数计算参数[W/(m·K)],根据材料性能确定。
[0060] 对于λ：在本发明实际计算中，至少需要以下导热系数：
[0061] 钢筋混凝土的导热系数λ＝1.74W/m·K，聚氨酯的导热系数λ＝0.024W/m·K，真空绝热板的导热系数λ＝0.005W/m·K，水泥砂浆的导热系数λ＝0.93W/m·K，橡塑棉的导热系数λ＝0.034W/m·K，PE棒的导热系数λ＝0.42W/m·K。
[0062] 在整个计算过程中，Um是否能达到Um≤0.15[W/(㎡·K)]的要求，取决于辅助肋5的占比b的取值，不同材料厚度δ的取值。
[0063] 由于聚氨酯的导热系数大于真空绝热板，所以辅助肋5的占比越大，越不利于保证整墙的隔热性能。同理，图2中聚氨酯3和聚氨酯4的厚度(δ)越大，越不利于保证整墙的隔热性能。
[0064] 由于b的取值受连接件的种类影响较大，本墙板设计先选择确定b的最不利取值。
[0065] 由于聚氨酯的导热系数大于真空绝热板，所以从剖面来看，真空绝热板的厚度(δ)越厚，越利于保证整墙的隔热性能。
[0066] 在实际施工中，b的取值以及各材料的厚度值δ带入公式(7)(2)(1)，得到满足Um取值要求的b和δ的组合。
[0067] 具体的，本发明实施例中的外墙板选用了哈芬的V型圆钢锚固件。由于墙板窗口大小不同，墙板大小不同时会影响V型圆钢锚固件的分布及数量，进而影响b的取值。因此，本发明计算时先取b的最不利值b＝35％，该取值基本满足任何墙板对聚氨酯辅助肋的需求。
[0068] 根据b的取值可推导出夹心保温层各材料的厚度组合。本发明考虑位于真空绝热板的聚氨酯3和聚氨酯4需要至少20mm厚才能很好的起到保护真空绝热板1的作用).又由于夹心保温层总厚度不宜大于120mm，所以本发明夹芯保温层各材料的厚度组成为20mm的聚氨酯板+40mm厚的真空绝热板+40mm厚的真空绝热板+20mm的聚氨酯板。此时求得Um＝0.151[W/(㎡·K)]。
[0069] 本发明所选用的模型中可将辅助肋5的横截面占比b降低为33.23％。最终该模型的Um＝0.149[W/(㎡·K)]
[0070] 哈芬V型连接件分布如图3所示，中阴影部分为辅助肋5，非阴影部分为夹芯保温层7，中间空白部分为窗体位置，从图3中可以看出。进一步，辅助肋5的截面积大于连接件6的截面积，能够保护图3中所示的夹芯保温层7。
[0071] 若采用Thermomass连接件则辅助肋5的分布如图7示，连接件6分布于矩形夹芯保温层7的拐角处。进一步的，图8为图7的局部放大图，具体的图8中可以看出，连接件6从辅助肋中穿过，辅助肋能够使得连接件6不与夹芯保温层7中的真空绝热板接触，从而避免使其受到破坏丧失保温性性能。
[0072] 本发明技术方案提供了一种装配式超低能耗建筑外墙板结构，由中心一真空绝热板组及一组聚氨酯板相互贴合组成的夹芯保温层，其上开有至少一组用于所述连接件通过的穿孔。各穿孔的内壁与连接件之间设有辅助肋，夹芯保温层边围包覆有辅助肋。连接件穿过夹芯保温层上的穿孔辅助肋，其一端与外叶板连接，另一端与内叶板连接。本发明技术方案还提供了装配式超低能耗建筑外墙板制作方法：获取能够使得外墙板整墙平均传热系数不大于标准值的外墙主体的传热系数后，进一步获取真空绝热板截面占比a和辅助肋截面占比b。根据结构主断面传热系数U获取所述真空绝热板的厚度。最后继续优化b的取值。得到最终的墙板构造。
[0073] 本发明的优点是，在保正保温夹芯层的厚度在120mm以内的情况下，通过改变保温夹芯层的材料和组成方式，降低整墙传热系数。夹芯保温层由聚氨酯层和真空绝热板层组成。聚氨酯层作为保护层分布在两侧，紧贴内外叶板，目的是防止在预制夹芯外墙板生产过程中对真空绝热板的损坏。此外在真空绝热板之间设有辅助肋，这些辅助肋与真空绝热板厚度相同。辅助肋的位置是根据构件厂提供的连接件的分布图进行设计的，目的是固定真空绝热板；防止连接件安装时破坏真空绝热板和防止预制夹芯外墙板在运输过程中损坏真空绝热板。
[0074] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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