程杰等：热冷循环下外墙外保温系统耐候性能数值模拟 ·759· 料在外保温系统中起到了重要的隔热作用 energy saving measures in a common type of Greek building.Appl (2)冷热环境条件下，涂料饰面层经历拉压循 Ener,2009,86(12):2550 [7]Clarke J A,Johnstone C M,Kelly N J,et al.The role of built en- 环，温度低时承受拉应力，温度高时承受压应力，应 vironment energy efficiency in a sustainable UK energy economy. 力变化幅度为-0.58~0.46MPa.基层墙体内由于 Energy Policy,2008,36(12)4605 温度变化不大，其应力变化幅度较小.在整个循环 ] Yang C,Liao S K,Zhuang W C,et al.Impact of thermal insula- 过程中基层墙体内表面始终承受压应力，基层墙体 ting layer upon wall insulating effect.Shanxi Arch,2013,39 内表面应力变化的幅度为-3.06~-2.71MPa. (10):210 (杨晨，廖绍凯，庄伟晨，等.保温层对墙体保温效果的影响 (3)热应力分布呈阶梯状.热冷循环升温阶 山西建筑，2013,39(10)：210) 段，墙体各功能层均承受压应力，最大压应力约为 9] Qin SS,Liu Y Z,Li Z,et al.Study on temperature effect on 4.17MPa:热冷循环降温阶段，基层墙体及内饰面层 walls with thermal insulation mortar system.Eng Mech,2011,28 受到压应力，保温浆料层之外的功能层受到拉应力， (Suppl 1)64 在循环过程中保温浆料层应力几乎为零. (秦尚松，刘元珍，李珠，等.保温砂浆培体保温系统温度效 (4)与保温浆料层相比，界面砂浆层在热冷循 应研究.工程力学，2011,28（增刊1）：64) [10]Zhao M,Yin M,Zou W X.Finite element analysis of exterio 环中所受应力较大.从胶粉聚苯颗粒外墙外保温系 wall extemal insulation system under temperature difference 统整体来讲，保温浆料层与界面砂浆层连接处是墙 Constr Arch,2016(11):62 体保温层易于发生破坏的薄弱位置，在此处可能出 (赵敏，殷明，邹卫雄.温差作用下的外墙外保温系统的有 现应力集中现象，界面砂浆层断裂是造成保温材料 限元分析.建筑，2016(11)：62) 破坏的主要原因. [11]ChengT,Yan K Q.Application of finite element method of com- (5)沿墙厚方向最大位移出现在保温浆料层. posite wall insulation system.Ady Mater Res,2012,594597: 2158 在周期性冷热温度荷载的作用下，保温层内出现显 [12]Zhang HH,Zhu JJ.Heat conduction analysis of the composite 著温度变化，易发生热变形.为保证外墙外保温系 wall by the extended finite element method /5th International 统整体耐久性能，保温浆料层应具备抵抗温度变形 Conference on Civil Engineering and Transportation.Paris,2016: 及疲劳热应力的能力. 642 [13]Li JG.Thermal stress performance analysis for a new external wall insulation system.Appl Mech Mater,2011,718:1929 参考文献 14]Huo Y T,Li Z,Liu YZ,et al.Finite element analysis on the [Zhu J J.Zhang HH.Recent advances in experimental and numer- exterior insulation systems with thermal insulation glazed hollow ical study on thermal conductivity of the composite wall.Appl Mech bead mortar.China Sciencepaper.2015,10(15):1845 Mater,2013,361363:296 (霍英涛，李珠，刘元珍，等.玻化微珠保温砂浆外保温系统 Ruan F,Qian X Q,Qian K L,et al.Anti-insulation behavior for 有限元分析.中国科技论文，2015,10(15)：1845) exterior wall external insulation on residential buildings in hot sum- [15]Ministry of Construction,People's Republic of China.JGJ 144- mer and cold winter zone.J Zhejiang Univ Eng Sci,2016,50 2004 Technical Specification for External Thermal Insulation on (12):2343 Walls.Beijing:China Architecture Building Press,2005 (阮方，钱晓倩，钱匡亮，等.夏热冬冷地区居住建筑外墙外 (中华人民共和国建设部.JGJ144一2004外墙外保温工程技 保温的反节能现象.浙江大学学报（工学版），2016,50(12)： 术规程.北京：中国建筑工业出版社，2005) 2343) [16]Beijing Zhenli Company of Energy Saving and Environmental B]Zhu G H,Deng L,Zhang C C,et al.Thermal simulation and Protection.Exterior Wall Thermal Insulation Technology Theory structural optimization of self-insulation block of gypsum.Central and Application.Beijing:China Architectural Industry Press, South Univ Sci Technol,2015,46(1)107 2011 (朱桂华，邓玲，张春成，等.自保温石膏基砌块传热模拟及 (北京振利节能环保科技股份有限公司.外保温技术理论与 结构优化.中南大学学报（自然科学版），2015,46(1)：107) 应用.北京：中国建筑工业出版社，2011) Niu F S,Ni W,Liang YY.Numerical simulation of heat conduc- [17]Wu J L.Elastic Mechanics.Beijing:Higher Education Press, tion in polyfoam-ly ash thermal insulation materials.J Unir Sci 2001 Technol Beijing,2009,31(1)103 (吴家龙.弹性力学.北京：高等教有出版社，2001) (牛福生，倪文，梁银英.粉煤灰泡沫塑料复合保温材料传热 18] Ministry of Housing and Urban-Rural Development,People's Re- 过程的数值模拟.北京科技大学学报，2009,31(1)：103) public of China.GB 50176-2016 Code for Thermal Design of [5]Herring H.National building stocks:addressing energy consump- Ciril Buildings.Beijing:China Planning Press,2016 tion or decarburization.Build Res Inf,2009,37 (2):192 (中华人民共和国建设部.GB50176一2016民用建筑热工设 [6]Nikolaidis Y,Pilavachi P A,Chletsis A.Economic evaluation of 计规范.北京：中国计划出版社，2016)程 杰等: 热冷循环下外墙外保温系统耐候性能数值模拟 料在外保温系统中起到了重要的隔热作用． ( 2) 冷热环境条件下，涂料饰面层经历拉压循 环，温度低时承受拉应力，温度高时承受压应力，应 力变化幅度为 － 0. 58 ～ 0. 46 MPa． 基层墙体内由于 温度变化不大，其应力变化幅度较小． 在整个循环 过程中基层墙体内表面始终承受压应力，基层墙体 内表面应力变化的幅度为 － 3. 06 ～ － 2. 71 MPa． ( 3) 热应力分布呈阶梯状． 热冷循环升温阶 段，墙体各功能层均承受压应力，最大压应力约为 4. 17 MPa; 热冷循环降温阶段，基层墙体及内饰面层 受到压应力，保温浆料层之外的功能层受到拉应力， 在循环过程中保温浆料层应力几乎为零． ( 4) 与保温浆料层相比，界面砂浆层在热冷循 环中所受应力较大． 从胶粉聚苯颗粒外墙外保温系 统整体来讲，保温浆料层与界面砂浆层连接处是墙 体保温层易于发生破坏的薄弱位置，在此处可能出 现应力集中现象，界面砂浆层断裂是造成保温材料 破坏的主要原因． ( 5) 沿墙厚方向最大位移出现在保温浆料层． 在周期性冷热温度荷载的作用下，保温层内出现显 著温度变化，易发生热变形． 为保证外墙外保温系 统整体耐久性能，保温浆料层应具备抵抗温度变形 及疲劳热应力的能力． 参 考 文 献 ［1］ Zhu J J，Zhang H H． Ｒecent advances in experimental and numer￾ical study on thermal conductivity of the composite wall． Appl Mech Mater，2013，361-363: 296 ［2］ Ｒuan F，Qian X Q，Qian K L，et al． Anti-insulation behavior for exterior wall external insulation on residential buildings in hot sum￾mer and cold winter zone． J Zhejiang Univ Eng Sci，2016，50 ( 12) : 2343 ( 阮方，钱晓倩，钱匡亮，等． 夏热冬冷地区居住建筑外墙外 保温的反节能现象． 浙江大学学报( 工学版) ，2016，50( 12) : 2343) ［3］ Zhu G H，Deng L，Zhang C C，et al． Thermal simulation and structural optimization of self-insulation block of gypsum． J Central South Univ Sci Technol，2015，46( 1) : 107 ( 朱桂华，邓玲，张春成，等． 自保温石膏基砌块传热模拟及 结构优化． 中南大学学报( 自然科学版) ，2015，46( 1) : 107) ［4］ Niu F S，Ni W，Liang Y Y． Numerical simulation of heat conduc￾tion in polyfoam-fly ash thermal insulation materials． J Univ Sci Technol Beijing，2009，31( 1) : 103 ( 牛福生，倪文，梁银英． 粉煤灰泡沫塑料复合保温材料传热 过程的数值模拟． 北京科技大学学报，2009，31( 1) : 103) ［5］ Herring H． National building stocks: addressing energy consump￾tion or decarburization． Build Ｒes Inf，2009，37( 2) : 192 ［6］ Nikolaidis Y，Pilavachi P A，Chletsis A． Economic evaluation of energy saving measures in a common type of Greek building． Appl Energy，2009，86( 12) : 2550 ［7］ Clarke J A，Johnstone C M，Kelly N J，et al． The role of built en￾vironment energy efficiency in a sustainable UK energy economy． Energy Policy，2008，36( 12) : 4605 ［8］ Yang C，Liao S K，Zhuang W C，et al． Impact of thermal insula￾ting layer upon wall insulating effect． Shanxi Arch，2013，39 ( 10) : 210 ( 杨晨，廖绍凯，庄伟晨，等． 保温层对墙体保温效果的影响． 山西建筑，2013，39( 10) : 210) ［9］ Qin S S，Liu Y Z，Li Z，et al． Study on temperature effect on walls with thermal insulation mortar system． Eng Mech，2011，28 ( Suppl 1) : 64 ( 秦尚松，刘元珍，李珠，等． 保温砂浆墙体保温系统温度效 应研究． 工程力学，2011，28( 增刊 1) : 64) ［10］ Zhao M，Yin M，Zou W X． Finite element analysis of exterior wall external insulation system under temperature difference． Constr Arch，2016( 11) : 62 ( 赵敏，殷明，邹卫雄． 温差作用下的外墙外保温系统的有 限元分析． 建筑，2016( 11) : 62) ［11］ Cheng T，Yan K Q． Application of finite element method of com￾posite wall insulation system． Adv Mater Ｒes，2012，594-597: 2158 ［12］ Zhang H H，Zhu J J． Heat conduction analysis of the composite wall by the extended finite element method / / 5th International Conference on Civil Engineering and Transportation． Paris，2016: 642 ［13］ Li J G． Thermal stress performance analysis for a new external wall insulation system． Appl Mech Mater，2011，71-78: 1929 ［14］ Huo Y T，Li Z，Liu Y Z，et al． Finite element analysis on the exterior insulation systems with thermal insulation glazed hollow bead mortar． China Sciencepaper，2015，10( 15) : 1845 ( 霍英涛，李珠，刘元珍，等． 玻化微珠保温砂浆外保温系统 有限元分析． 中国科技论文，2015，10( 15) : 1845) ［15］ Ministry of Construction，People's Ｒepublic of China． JGJ 144— 2004 Technical Specification for External Thermal Insulation on Walls． Beijing: China Architecture ＆ Building Press，2005 ( 中华人民共和国建设部． JGJ 144—2004 外墙外保温工程技 术规程． 北京: 中国建筑工业出版社，2005) ［16］ Beijing Zhenli Company of Energy Saving and Environmental Protection． Exterior Wall Thermal Insulation Technology Theory and Application． Beijing: China Architectural Industry Press， 2011 ( 北京振利节能环保科技股份有限公司． 外保温技术理论与 应用． 北京: 中国建筑工业出版社，2011) ［17］ Wu J L． Elastic Mechanics． Beijing: Higher Education Press， 2001 ( 吴家龙． 弹性力学． 北京: 高等教育出版社，2001) ［18］ Ministry of Housing and Urban-Ｒural Development，People's Ｒe￾public of China． GB 50176—2016 Code for Thermal Design of Civil Buildings． Beijing: China Planning Press，2016 ( 中华人民共和国建设部． GB 50176—2016 民用建筑热工设 计规范． 北京: 中国计划出版社，2016) · 957 ·