引言为了保护建筑地域特色、延续传统文化，住建部明确指出，传统民居更新要加强对传统建造方式的传承和创新，并注重采用乡土材料、乡土工艺，在传统基础上应用现代建造方式。竹编夹泥墙民居是我国川渝地区极具特色的传统建筑类型之一，因透气性能好导致热稳定性差[1]。为了满足传统建筑更新的综合需求，顺应传统建筑更新“传统在风貌，现代在舒适”[2]的发展方向，文中参考结构保温板(SIPs)的设计方法，对新型竹编夹泥墙的热物理性能进行多样品实验、检测，以探寻一种适用于川渝地区传统民居更新的本土化SIPs墙体，助力传统建筑风貌保护和绿色发展。1传统竹编夹泥墙与SIPs技术1.1竹编夹泥墙传统竹编夹泥墙因建造方式简单、透气性好，十分契合川渝地区湿热的气候环境，因此被广泛应用于民居建造中。竹编夹泥墙的传统做法是在木柱与木枋间，采用竹篾条横竖交错编织成网状的墙片，再涂抹具有黏结作用的草筋泥灰泥浆，以达到稳固墙体围护结构和增强物理性能目的[3]；最后在其表面刷石灰粉白，达成美观和耐用目的。为了提高其居住舒适性，部分学者对竹编夹泥墙体进行了改良，但仅局限于对涂泥材料的创新和对材料配比的优化，与传统构造相比，优化后墙体具有一定的优越性，但未对标现代建筑技术标准，难以实现绿色节能。1.2SIPs技术及应用结构保温板(SIPs)是由两片高性能面板与芯材黏合而成的一种夹芯结构的复合板材，具有预制化程度高、轻质高强、节能环保、安装便捷等特点。目前，该技术主要应用于轻钢结构建筑体系、楼层加建以及对节能具有较高要求的改造项目中，SIPs板替代砌块墙体、屋面板甚至是混凝土楼板具有独特优势。为了更好地适应不同建筑需求，学者们从材料、结构[4]、力学性能[5]等方面对SIPs复合板材进行了创新和改良，相关研究结果为探寻传统竹编夹泥墙的改良方案提供参考。1.3SIPs技术与传统建筑更新的适应性分析传统建筑普遍就地取材、施工简易，而SIPs作为一种复合材料，在材料组合、尺寸设计等方面具有很高的自由度，使其在传统建筑更新中的应用具有很强的适应性。通过改良SIPs结构可以有效解决传统建筑保温和隔热效果不佳、防火性能差、易变形等问题[6-7]。因此，新型SIPs技术可以提供一种更高效、环保的传统建筑更新改造方式，促进节能建筑在乡镇地区的推广。2新型SIPs墙体设计与热物理性能检验2.1试件设计2.1.1材料选择为了保护竹编夹泥墙建筑的传统风貌，新型SIPs墙体设计面材仍沿用竹编夹泥墙；为了提高热物理性能，增加高密度木工板和石膏板等材料，芯材选用具有良好保温性能的岩棉板；龙骨选取C型轻钢龙骨和木龙骨两种材质。2.1.2尺寸设计试件规格根据检测装置的洞口尺寸确定。检测设备为WTRZ-1212稳态热传递性能试验机，其防护热箱洞口尺寸为1 640 mm×1 640 mm×400 mm。对于尺寸较小的试件，检测安装时在其外围增加支撑板材，并利用聚氨酯发泡胶填充板材缝隙，以保证检测效果。2.1.3连接方式设计装配式建筑普遍采用自穿孔铆钉、铆接、自钻螺钉等方式进行构件连接[8]。为了与传统建筑的材料、建构方式相协调，文中设计的SIPs墙体的连接方式主要采用“榫卯”[8]。2.1.4SIPs墙体构造设计为了得到热物理性能优良的新型SIPs墙体设计方案，设计5种不同构造层次的试件进行检测、对比。其中，1~3号试件以竹编夹泥墙为面材，4~5号试件以石膏板为面材。5种试件的构造组成及设计参数如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.11.006.T001表15种试件的构造组成及设计参数编号三维示意图龙骨材质构造层次构造材质层数厚度/mm总厚度/mm1木龙骨①外侧竹编泥夹墙（3mm竹编骨架）120180②高密度木工板（B1级）118③岩棉板（A级）1100④高密度木工板（B1级）118⑤耐水耐火石膏板（B1级）2242C型轻钢龙骨①外侧竹编泥夹墙（3 mm竹编骨架）120150②高密度木工板（B1级）118③岩棉板（A级）1100④耐水耐火石膏板（B1级）1123C型轻钢龙骨①外侧竹编泥夹墙（3 mm竹编骨架）120100②高密度木工板（B1级）118③岩棉板（A级）150④耐水耐火石膏板（B1级）1124木龙骨①耐水耐火石膏板（B1级）112172②高密度木工板（B1级）118③岩棉板（A级）1100④高密度木工板（B1级）118⑤耐水耐火石膏板（B1级）2245C型轻钢龙骨①耐水耐火石膏板（B1级）112172②高密度木工板（B1级）118③岩棉板（A级）1100④高密度木工板（B1级）118⑤耐水耐火石膏板（B1级）2242.2物理性能检验方法试验采用热流计-热箱法进行墙体的热物理性能检测，通过WTRZ-1212稳态热传递性能试验机模拟不同季节建筑围护结构的传热。将试件置于两个不同温度场箱体之间，冷、热箱表面分别布置9个检测探头与试件连接，热箱模拟夏季室外或冬季室内的空气温度、风速等条件；冷箱反之。热箱目标温度设定30 ℃，冷箱目标温度设定-10 ℃，待试件传热达到稳定，每隔30 min采集1次数据，共采集6次。同时，使用HIOKI 8430-21数据记录仪与热电偶采集试件表面温度，以分析温度的分布特征。通过算术平均法计算试件的热阻和传热系数。R=∑i=1nThi-Tci∑i=1nQi (1)K=1Rh+R+Rc (2)式中：R——试件的热阻，(m2·K)/W；Thi、Tci——分别为试件热表面和冷表面第i次采集的温度，℃；n——采集的次数，取6；Qi——试件第i次采集的热流密度，W/m2；K——试件的传热系数，W/(m2·K)；Rh——热表面换热阻，(m2·K)/W；Rc——冷表面换热阻，(m2·K)/W，按照《民用建筑热工设计规范》（GB 50176—2016）标准附录二中的规定取值。3结果分析与评价3.1墙体传热系数及热阻分析5种SIPs墙体的热物理性能检测结果如表2所示。5种SIPs墙体的热物理性能存在较大差异，但试件4、试件5的热阻及传热系数均十分接近，两者仅在龙骨材质上有所区别，表明龙骨材质对墙体的整体热物理性能无显著影响，SIPs墙体的传热系数分析中可以忽略龙骨的影响。试件2比试件1减少一层木工板，热阻由2.165 (m2·K)/W下降至1.942 (m2·K)/W，传热系数由0.462 W/(m2·K)增至0.515 W/(m2·K)，增加了11.47%，表明增加木工板可以在一定限度上提高墙体的热物理性能；与试件2相比，试件3的岩棉板厚度减半，热阻由1.942 (m2·K)/W降至0.763 (m2·K)/W，传热系数由0.515 W/(m2·K)上升至1.311 W/(m2·K)，变化率高达154.56%，表明岩棉板能够有效阻碍热量传递，提高墙体的热物理性能；与试件1相比，试件4将竹编夹泥墙面材更换为石膏板，热阻由2.165 (m2·K)/W下降至0.943 (m2·K)/W，传热系数由0.462 W/(m2·K)升至1.061 W/(m2·K)，提升129.65%，表明与石膏板相比，传统竹编夹泥墙具有更好的隔热效果。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.11.006.T002表25种SIPs墙体的热物理性能检测结果项目热流量/W热导率/[W/(m·K)]热侧表面热阻/[(m2·K)/W]冷侧表面热阻/[(m2·K)/W]热阻/[(m2·K)/W]传热系数/[W/(m2·K)]试件132.5240.4740.069-0.0152.1650.462试件236.2250.5230.042-0.0091.9420.515试件392.4581.6050.018-0.0030.7631.311试件474.7991.2950.027-0.0080.9431.061试件574.861.3110.036-0.0080.9421.0623.2墙体温度分布分析SIPs墙体内部设置了加固龙骨，龙骨因直接与面材相接，成为热量剧烈传递、建筑能耗增加的热桥。为了验证热桥的影响，在墙体冷、热侧分别布置9个测点（热侧：H1~H9；冷侧：C1~C9）。2号、5号、7号、8号、9号测点位于龙骨处，热电偶测点布置方式（热侧）如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.11.006.F001图1热电偶测点布置方式（热侧）墙体传热稳定后各测点的温度分布情况如图2所示。在热侧，龙骨为轻钢材质的试件2、试件3和试件5的各测点温度差异较大，龙骨为木材质的试件1和试件4的各测点的温度差异相对稳定；在冷侧，不同试件在相同位置测点的温度差异较小，但同一试件在不同测点的温度仍存在较大差异。位于热侧龙骨交界处的测点H8的温度明显低于该侧其他测点温度，而冷侧位于龙骨位置的C7、C8、C9测点的温度均高于平均温度，表明龙骨的存在会影响温度的均衡传递。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.11.006.F002图2墙体传热稳定后各测点的温度分布情况为了进一步分析试件内部的传热情况，采用Fluent软件对墙体传热过程进行模拟，得到木龙骨和轻钢龙骨材质墙体热侧、冷侧、截面的温度分布，如图3和图4所示。热侧龙骨处温度略低于四周温度，冷侧反之，与检测数据呈现的规律一致；通过分析截面温度可知，远离龙骨处的等温线平行分布，但距龙骨0.1 m处等温线开始出现弯曲变化，形成以龙骨为中心的“热桥”。从材质角度分析，木龙骨冷、热测的温度变化相对较小且均匀，轻钢龙骨冷热测温度变化较剧烈，热量呈非均匀传导。这表明与轻钢材质相比，木材的热惰性更强，热桥效应更小，更利于建筑内部温度稳定性。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.11.006.F003图3木龙骨材质墙体热侧、冷侧、截面温度分布10.3969/j.issn.1004-7948.2023.11.006.F004图4轻钢龙骨材质墙体热侧、冷侧、截面温度分布3.3热物理性能实现率重庆作为建筑气候Ⅲ区，呈现明显的夏热冬冷特征。检测结果及数据分析表明，5种SIPs墙体均已达到《农村居住建筑节能设计标准》（GB/T 50824—2013）中对该气候区建筑传热系数的最高要求（取热惰性指标D最小的对应值），热物理性能实现率均大于100%；试件1和试件2亦同时达到《公共建筑节能设计标准》（GB 50189—2015）要求，热物理性能实现率分别为130%和116%。这表明现代保温材料的应用可以很好地改善传统建筑墙体的热物理性能。其中，试件1以木材为龙骨，以竹编夹泥墙为面材，用于居住建筑的热物理性能实现率高达325%，高度契合传统建筑更新中对风貌保护和热物理性能改良的综合需求。4结语为了改良传统竹编夹泥墙的热物理性能，设计5种不同构造层次的新型SIPs墙体，并对其热物理性能进行对比分析，得出以下结论：C型轻钢龙骨与木龙骨对复合墙体的整体热物理性能的影响差异不大；木工板和石膏板对墙体热物理性能具有一定影响；加厚岩棉板可以明显提高复合墙体的热物理性能；竹编夹泥墙相较于石膏板具有更显著的保温隔热性能，更适用于川渝地区传统建筑外墙制作；复合墙体龙骨处存在显著的热桥效应，且木龙骨的热传递相对均匀，更有利于建筑内部的温度稳定。文中得到的新型SIPs复合墙体构造方案能够满足绿色建筑、装配式建筑的建造要求，对于传统建筑风貌保护和提升传统建筑热物理性能具有重要意义。但研究仅针对新型SIPs墙体的传热系数、热阻、墙体温度分布等进行了实测和研究，并未对隔声、防火等建筑设计重要指标进行综合分析；未来应开展进一步实验和研究，分析新型墙体如何实现工厂生产的标准化、现场安装的装配化，探究墙体内部管线如何布线、加固、安装。