围护体组件的设计关键主要有两个：一个是材料的选择，绝缘材料的“热阻”和“热容”是围护体热工性能的重要保障；另一个则是围护体的冷桥隔断构造处理，即使使用了高性能的绝缘材料，如果不做好构造的绝缘处理，建筑围护体的热工性能也会大受影响，活动板房就是最好的例证。由材料与构造层级形成的“阻”与“容”的热工特性也是“绝热”与“蓄热”构造措施的体现。

在重型结构领域，由于可以大量采用重质的绝缘材料，因此围护体的“蓄热”性能通常可以得到一定程度的保证，但在轻型建造系统，尤其是可移动建筑产品中，考虑到建筑整体轻质的特性，围护体材料通常不能使用普通的重质绝缘材料，如砌块，那么均衡就成为设计需要重点考虑的问题。采用什么样的绝缘材料是合适的，不仅需要考虑建筑产品的功能需求，还要综合环境要素以及特定使用工况的影响。从使用功能上来说，可移动建筑产品主要可以分为居住、办公、展览等功能，其中居住对于热工性能的要求是最高的，而临时办公与展览则略次之。从气候条件来说，要使得建筑产品具有广泛的适应性，应当综合考虑典型的冬冷夏热型气候特征，冬季对南向的采光得热需求较高，夏季则需要有良好的室内通风环境。考虑到不同类型的产品和使用工况，围护体设计团队设计了三种类型的围护体产品，其中两种是铝板复合保温材料的装饰一体化组件，另一种则是木板复合保温材料组件。

在用于灾后紧急建造的单元铝合金房的产品设计中，设计不仅考虑了围护体的热工性能，还考虑到建筑的防火性能，因此围护体组件的绝缘材料考虑了无机保温材料。在对诸多无机保温材料进行性能和工艺比较之后，并在与材料学院的配合下，团队研发了一种铝板复合泡沫混凝土［5］无机保温材料的新工艺。泡沫混凝土具有轻质高强、抗震性强、整体性好、耐久性高、防水效果好的特点，相比较有机保温材料，还具有防火的优势。在此基础上联合铝合金板材生产商研发了铝板复合泡沫混凝土集保温装饰一体化产品的工艺：在工厂内，利用现有的铝板生产技术将不同类型的面板在工厂内加工成带肋的特殊形式（加强铝板的结构强度与泡沫混凝土的结合强度），然后将泡沫混凝土灌入预制的面板中，覆以抗裂网格布，等泡沫混凝土凝结后再附上铝箔形成用于安装的最终产品组件。虽然组件的制作工艺复杂了，但高度集成的构造和工厂化预制工艺提高了最终的装配效率（图F20）。

图F20　工厂预制的铝合金复合无机保温材料墙板

资料来源：铝合金可移动建筑设计团队提供；自摄，作者编辑

虽然泡沫混凝土的蓄热性较好，但由于其密度较大，因此必须对组件的尺寸进行限制。将组件的尺寸限制在一定的范围内一方面避免了泡沫混凝土质量过大而引起铝板变形，另一方面将组件的总体质量控制在两个工人可以操作的范围内，不会影响到安装的便利性。在铝板复合无机保温材料的工艺研发基础上，团队又研发了铝板复合聚氨酯材料的保温装饰一体化组件的生产制造工艺（图F21）。相比较前者，由于聚氨酯的质量轻，铝板的尺寸可以加大，由此可以减少外围护体墙板的缝隙，另外，减少了加强结构强度的带肋构造，铝板的制作工艺也更加简洁。这种围护体产品组件适用于对防火性没有较高要求的可移动建筑产品类型，由于组件的重量大大减轻，装配效率更高。不论是铝合金复合无机保温材料还是有机保温材料，都不是唯一发挥“热阻”与“热容”功能的单一构造措施。不仅组件之间的缝隙采用了绝缘的密封处理，内外围护体之间还增加了一层绝缘材料减少冷桥产生的可能，进一步提高建筑围护体的综合热工性能。

图F21　铝板复合聚氨酯墙板系列产品

资料来源：自绘、自摄(www.daowen.com)

虽然在围护体组件与结构构件连接的时候做了特殊的绝缘构造设计，但过多的金属构件难免会产生一定的冷桥从而影响建筑的热工性能。经过反复的实验和调整，在对热工性能有着较高要求的铝合金可移动居住产品原型——“微排房”的设计中，团队采用了一种新的围护体构造系统设计。考虑到无论采用何种外保温组件设计，都会产生较多的连接间隙，因此内保温成为绝缘设计的基本思路。虽然，将保温层与装饰层分开处理增加了安装工序，但可以使得保温层更好地发挥绝缘作用。鉴于金属板材的热阻性较差，设计采用了热阻性更好的木板作为内保温组件的主要组成，在双层木板的空腔内复合了岩棉材料加强绝缘效果，木板朝向外部环境的一侧还附加了一层铝箔以增强保温组件的“蓄热”性能，材料的构成不仅符合热工学理论原则，还进行了精确的模拟计算。

将墙体、地面、屋顶及门窗等围护结构均设定为虚拟层，以聚氨酯为虚拟层计算围护结构的热阻。在确定基础参数（表F1）后，通过改变聚氨酯的厚度，当达到120mm时住宅的冷热负荷的变化趋势明显减弱。因此从节能角度分析，以聚氨酯为虚拟保温层的围护体厚度的最佳值为120mm。聚氨酯的导热系数K＝0.024W/（m·k），确定厚度L＝0.12m，得传热系数C＝K/L＝0.2W/（m2·k），热阻R＝1/C＝5（m2·k）/W。根据模拟的数值和围护体所采用的材料，设计确立了每一个材料的厚度和相互组合关系，最终确立的围护体构造材料组合从外到内依次为：4mm铝单板＋60mm聚氨酯＋25mm木工板＋70mm岩棉＋25mm木工板。其热阻R＝R1＋R2＋R3＋R4＋R3，R＝L1/K1＋L2/K2＋L3/K3＋L4/K4＋L3/K3。R＝0.004/121＋0.06/0.022＋0.025/0.15＋0.07/0.037＋0.025/0.15≈2.73＋0.17＋1.89＋0.17，得R＝4.96（m2·K）/W≈5（m2·k）/W。从墙体到地板再到天花板形成完整的、高度封闭的内保温层，将冷桥产生的可能性降到最低（图F22）。

表F1　“微排屋”围护体构造材料的导热系数

资料来源：自绘

图F22　双层中空木板复合岩棉保温墙板

资料来源：铝合金可移动建筑设计团队提供，作者编辑；自摄

经过一系列的实验，团队从材料选择、构造层级以及节点处理等综合方面的系统设计有效地改善了围护体的热工性能，较好地平衡了可移动建筑产品建造效率与使用舒适性能之间的矛盾。