引 言
建筑能耗占社會總能耗比例在 30% 左右，降低建筑能耗對于社會綠色可持續發展有重要意義。在此背景下德國 Feist 教授提出的被動式低能耗建筑理念，對于降低建筑能耗、減輕環境污染具有極大的積極作用。根據相關標準要求，被動式低能耗建筑采暖 / 制冷需求為 15W/(m2a)，相較傳統建筑其能耗明顯降低。
降低建筑能耗關鍵在于降低建筑與環境之間的熱量耗散，而外墻處熱量耗散在建筑整體熱量耗散中占比最大，改善外墻的保溫措施可以明顯提高建筑節能效果。目前外墻保溫多采用多孔材料，是指多孔固體骨架構成的孔隙空間中充滿單相或多相介質，固體骨架遍及多孔介質所占據的體積空間，孔隙空間相互連通，其內的介質可以是氣相流體、液相流體或氣液兩相流體 。其孔隙處水分的蒸發 - 冷凝過程，會對材料的保溫性能產生明顯影響，并可能對材料造成結構性破壞，故需要對保溫材料內部冷凝問題進行研究。
本文以成都、北京、哈爾濱代表三種典型的冬冷氣候條件，研究單層巖棉條結構和巖棉條 - 石墨聚苯板雙層結構作為被動式低能耗建筑外保溫結構時，在三種典型氣候條件下的冬季內部冷凝問題，保溫層厚度根據《被動式超低能耗綠色建筑技術導則 ( 試行 )》中對外墻傳熱系數的要求確定，為巖棉條和石墨聚苯板作為被動式低能耗建筑外墻保溫材料提供設計參考依據。
分析方法及設計計算參數
1.保溫結構內部冷凝問題分析方法
根據傅里葉定律計算第三類邊界條件下一維無熱源熱傳導過程中各交界面溫度公式如下：
表 1 三個典型城市冬季室內外氣象參數和熱工設計參數
表 2 保溫材料基本物理性質
表 3 圍護結構構造及分層熱阻和蒸汽滲透阻
表 4 圍護結構總厚度、總熱阻及總蒸汽滲透阻
為了便于分析說明，將圍護結構界面由內向外依次編號，如圖 1 所示。
圖 1 圍護結構界面劃分示意圖
圖 2 單層巖棉條結構飽和蒸汽壓及實際蒸汽壓分布
2.飽和蒸汽壓和實際蒸汽壓分布
根據冬季室內外溫度Tin、Tout 和公式（1）、公式（2），確定兩種圍護結構各界面溫度 Tw，通過查 GB50176-2016《民用建筑熱工設計規范》附錄 B8 可得各界面飽和水蒸氣分壓力 Ps。再根據冬季室內外相對濕度 fin、fout確定冬季室內外實際水蒸氣分壓力，進而通過公式（3）得到兩種圍護結構各界面實際水蒸氣分壓力 Pj。將 Tw、Ps 和 Pj 的計算結果繪制成圖表，如圖 2 和圖 3 所示。
結 論
（1）在外墻傳熱系數相同的情況下，石墨聚苯板的加入有利于減少圍護結構總厚度；
（2）圍護結構材料的排序對內部冷凝現象有明顯影響，最容易出現冷凝的界面位于關鍵保溫材料低溫側，故應在保溫材料前加入蒸汽滲透阻高的材料，有利于降低冷凝現象出現的可能性；
（3）在滿足被動式低能耗建筑外墻傳熱系數要求的情況下，由單層巖棉條結構和巖棉條 - 石墨聚苯板雙層結構構建的被動式低能耗建筑外圍護結構，在三種典型氣候區冬季時，均未出現冷凝現象；
圖 3 巖棉條 - 石墨聚苯板雙層結構飽和蒸汽壓及實際蒸汽壓分布
（4）從內部冷凝角度分析，單層巖棉條結構和巖棉條 - 石墨聚苯板雙層結構均可作為被動式低能耗建筑的外墻保溫結構。
標簽： 被動式
