[實用新型]一種空心保溫砌塊

有效

• 申請號: 201620383303.0
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN206128418U
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 陳沈;張東旭;陳雷
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: E04C1/00
• 分類號: E04C1/00;E04B2/14;E04B1/78
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司21207
• 代理人: 楊乃力

技術領域

本實用新型涉及建筑技術和建筑材料領域，確切地說是一種提高砌筑墻體用空心

砌塊熱工性能的空心保溫砌塊。

背景技術

建筑墻體用砌塊按形式分實心和空心兩類，（圖1）和（圖2）。空心砌塊相較實心砌塊有兩大優勢，一是減少材料消耗、減輕自重；二是保溫隔熱性能更好。也因此相關文件鼓勵建筑中使用空心砌塊，同時限制實心砌塊的使用。所以一個不爭的事實是，空心砌塊是我國今后建筑中砌筑墻體的主要材料?？招钠鰤K按其力學性能也分兩種，一是承重型，空心率控制在25%以下；二是非承重型，空心率控制在25%～50%之間。本實用新型針對非承重型砌塊。

空心砌塊的保溫隔熱性能是其重要的熱工參數指標，所以如何能夠最大限度提高這一性能是空心砌塊型式設計與技術改進的核心目標?？招钠鰤K保溫隔熱性能優于實心砌塊的主要因素在于空心部分，由于它的存在，導致砌塊內部熱流由原來只通過導熱形式滲透轉化為導熱、輻射和對流三種換熱形式同時介入，且相互交織、轉化，空心層和固體部分互為邊界，形成較為復雜的熱流場。這為我們深入挖掘其保溫隔熱性能提供了可能。

針對目前市場上大量使用的或有關標準圖集中制定的空心砌塊標準由于設計與技術處理上的缺陷，沒有充分挖掘其保溫隔熱能力，浪費了大量資源和能源，令人痛惜。因此如何在不增加（或少增加）制作成本的基礎上最大限度提高其保溫隔熱能力是本實用新型追求的目標。因為增加了砌塊自身的保溫隔熱能力就可以提高整個外圍護結構墻體的保溫隔熱性能，從而為建筑節能和減少其它保溫材料的使用奠定基礎，對建筑業的綠色發展貢獻非常大。

目前常用生產空心砌塊的材料有：粘土燒結磚，工業廢料及其輔料（如粉煤灰、爐渣等），輕骨料混凝土等。這里以粉煤灰為主材的空心砌塊為例，其它大同小異，本實用新型重點在如何從型式設計和技術措施上提高砌塊熱工性能，而不牽涉使用何種材料。減少單位時間從砌塊流失的熱量可用兩項指標表達，即增加其熱阻R值（熱量從圍護結構一側空間傳向另一側空間所受到的總阻力大小，單位：），或減小傳熱系數K值（圍護結構兩側溫差為1oC或1K時，單位時間通過單位面積的傳熱量，單位：）。R與K在數值上互為倒數。這里用熱阻R來說明傳熱量問題。R=d/λ——①，式中：d：砌塊厚度，m；λ：砌塊導熱系數，，表示當材料層厚度內的溫差為1K時，在一小時內通過1m2面積的熱量。可見若要提高砌塊熱阻可以有兩個途徑。一是增加砌塊的厚度d值；二是減小導熱系數λ值。由于砌塊尺寸和材料都是固定的，提高其熱阻似乎無能為力。但實際情況是公式①是針對單一材料熱阻值計算，而空心砌塊是復合材料，即空氣與固體材料復合。如果針對兩種材料分別分析，各自找出提高熱阻的方法，則砌塊的總熱阻就會提高（圖3）。以此為切入點，可以為提高砌塊熱工性能而進行的型式設計和采取技術措施提供清晰思路。砌塊的固體部分按導熱形式傳熱。上述三類砌塊固體材料的導熱系數在0.58～0.85之間，而空氣層的導熱系數為0.029，二者相差20多倍。所以單從導熱角度分析熱量傳遞的話，空氣層可看作是絕熱層。即導熱的熱流大部分集中在固體材料中,減少這部分單位時間熱量的滲透量，即提高其熱阻，可采用三個辦法，一是盡量延長熱流路徑的長度，也即相當于增加砌塊的當量厚度。（圖3）中最短的導熱流線長度為300mm，比砌塊自身厚度多110mm，如果以粉煤灰及輔料（λ=0.62）為固體材料，熱阻可提高約0.18；二是在熱流線的恰當位置設置導熱系數更小的材料，如EPS塊（λ=0.042），即在固體導熱路徑上增加一層隔熱層，（圖4）。值得一提的是，EPS塊位置應選擇在不破壞砌塊的整體性與力學性能，同時要在熱流線流經的關鍵節點處，并應盡量靠近熱量流入側，目的是盡可能減小固體內部的熱流密度，以降低單位時間的熱量流失，同時為減小空氣層的傳熱量營造有利的邊界條件；三是在滿足砌塊力學要求的前提下，盡量減少固體導熱部分向內傳熱的熱流通道數量和通道寬度，從源頭上限制熱量滲透。（圖5），經導熱形式向砌塊內部傳熱的熱流通道有四條?？煽紤]通過孔洞的重新排布縮減到三條（圖6），甚至兩條（圖7）。經上述三個方法處理后，砌塊固體部分經導熱而流失的熱量將大幅減少，同時為空氣層的傳熱量減少營造有利的邊界條件。