對(duì)重慶地區(qū)建筑外墻保溫節(jié)能技術(shù)路線的探討

龍?jiān)矗瞵u，李懷玉

（中煤國(guó)際工程集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院 重慶 400016）

對(duì)重慶地區(qū)建筑外墻保溫節(jié)能技術(shù)路線的探討

龍?jiān)矗瞵u，李懷玉

（中煤國(guó)際工程集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院 重慶 400016）

為深入研究重慶地區(qū)建筑外墻保溫的節(jié)能技術(shù)體系，本文結(jié)合該地區(qū)的氣候特點(diǎn)，采用動(dòng)態(tài)能耗模擬軟件DeST-h，對(duì)典型建筑的外墻按三種不同保溫體系進(jìn)行能耗分析。研究不同保溫體系的負(fù)荷特性、能耗特性以及室內(nèi)環(huán)境的熱穩(wěn)定性，探討適合重慶地區(qū)的建筑外墻保溫形式。

重慶地區(qū)；建筑外墻；保溫形式；節(jié)能設(shè)計(jì)

引言

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能就是通過(guò)開(kāi)發(fā)具有高效保溫隔熱性能的建筑材料及產(chǎn)品，并采用一定的建筑構(gòu)造形式來(lái)增強(qiáng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，以降低建筑能耗。目前常見(jiàn)的外墻保溫方式有：外保溫、自保溫、內(nèi)保溫三種形式。重慶市自2005年10月10日發(fā)布 《重慶市建設(shè)委員會(huì)關(guān)于加強(qiáng)民用建筑節(jié)能管理工作的通知》，全面啟動(dòng)執(zhí)行節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)，基本形成了以外保溫技術(shù)為主導(dǎo)的建筑節(jié)能技術(shù)路線[1][2]。但是幾年來(lái)的實(shí)踐反映出外保溫系統(tǒng)存在與主體建筑不同壽命、施工過(guò)程相對(duì)復(fù)雜、防火性能較差、工程造價(jià)相對(duì)較高、用于高層建筑的安全隱患比較突出等諸多問(wèn)題[3][4]，成為影響重慶市推進(jìn)建筑節(jié)能工作的主要矛盾。因此，有必要針對(duì)重慶的氣候特點(diǎn)選擇適宜的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)路線。

1 重慶地區(qū)氣候特點(diǎn)

重慶地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候區(qū)，冬暖夏熱，夏季最高氣溫平均在25.5~29.6℃，冬季最低氣溫平均在3.8~ 7.8℃，全年平均相對(duì)濕度為78~83%，冬季盛行偏北風(fēng)，夏季偏南風(fēng)明顯增多，全年平均日照數(shù)為980~1580小時(shí)，比同緯度的武漢、南京、上海等地明顯偏少，且主要集中在夏季（5月~ 9月）。

2 建筑模型

針對(duì)重慶地區(qū)的氣候特點(diǎn)，采用建筑動(dòng)態(tài)能耗模擬軟件DeST-h[5][6]，對(duì)典型建筑在三種不同保溫體系下進(jìn)行分析，研究不同保溫體系的傳熱特性、能耗特性以及室內(nèi)環(huán)境的熱穩(wěn)定性，探討適合重慶地區(qū)的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫形式。

2.1 計(jì)算模型及基本參數(shù)

選定一棟典型的多層居住建筑作為研究對(duì)象，本文使用清華大學(xué)的建筑能耗模擬軟件DeST-h進(jìn)行了詳細(xì)的負(fù)荷模擬及分析，建筑模型見(jiàn)圖1。

建筑共3層，建筑面積為578.61m2，體形系數(shù)為0.391。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能參數(shù)及不同的保溫體系構(gòu)造參數(shù)見(jiàn)表1~表4。由于DeST-h模擬軟件不能處理熱橋傳熱，因此，此處給出的外墻內(nèi)保溫和外墻自保溫構(gòu)造按保溫的等效值輸入。

表1 建筑屋頂與外窗參數(shù)

表2 外保溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

表4 自保溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

2.2 模擬結(jié)果及討論

利用動(dòng)態(tài)模擬軟件，采用上述計(jì)算模型及參數(shù)，分別對(duì)三種保溫體系進(jìn)行模擬分析。比較不同保溫體系的建筑全年冷熱負(fù)荷、全年能耗特性以及房間熱穩(wěn)定性。

2.2.1 建筑全年冷熱負(fù)荷分析

模擬得出不同保溫體系下建筑全年累計(jì)冷熱負(fù)荷如圖2所示。

由模擬結(jié)果可以看出，在有效傳熱系數(shù)相等的情況下，三種保溫墻體的產(chǎn)熱量無(wú)明顯區(qū)別，建筑全年累計(jì)冷熱負(fù)荷無(wú)顯著差異。

從建筑負(fù)荷總量角度考慮，不同的墻體保溫形式差別不大，而目前常見(jiàn)的內(nèi)、外保溫墻體存在一系列的不足。

墻體外保溫的缺陷。

（1）施工技術(shù)難度較大，工序較多，施工質(zhì)量較難把握，需專(zhuān)業(yè)施工隊(duì)伍承擔(dān)。

（2）施工周期較長(zhǎng)。

（3）對(duì)外飾材料要求高，不宜選用重質(zhì)的、較大規(guī)格的外飾材料，如面磚類(lèi)，否則易存在安全隱患。

（4）存在防火安全的隱患。

墻體內(nèi)保溫的缺陷：

（1）“熱橋處理”困難，難以避免“熱橋”的影響，墻體內(nèi)表面易產(chǎn)生結(jié)露潮濕現(xiàn)象。

（2）與外保溫相比，不利于建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保護(hù)。

（3）二次裝修時(shí)容易被破壞。

（4）減少了房屋使用面積。

針對(duì)上述現(xiàn)象，一些業(yè)內(nèi)人士建議推廣墻體自保溫形式，引起普遍關(guān)注。下面筆者對(duì)三種保溫墻體做進(jìn)一步的比較分析。

2.2.2 房間內(nèi)熱穩(wěn)定性分析

本節(jié)比較分析三種保溫體系對(duì)房間熱穩(wěn)定性的影響，選取三層的主臥室作為典型房間，進(jìn)行負(fù)荷分析，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖3、圖4。

模擬結(jié)果表明，在夏季工況下，三種保溫形式的墻體下，室內(nèi)溫度波動(dòng)幅度一致，且變化很小。說(shuō)明對(duì)于單個(gè)房間，室內(nèi)溫度動(dòng)態(tài)變化較小，保溫效果較佳。

對(duì)于冬季工況，外保溫墻體相較于其他兩種保溫形式，室內(nèi)溫度波動(dòng)稍大，但其室內(nèi)平均溫度較高，

2.2.3 能耗特征分析

從上節(jié)分析中可以看出，在采用不同保溫系統(tǒng)時(shí)，外墻的傳熱特性是不同的。本節(jié)將分析在重慶地區(qū)，采用間歇式空調(diào)與采暖情況下，三種保溫體型的能耗特征。圖5為三種不同保溫體系在重慶地區(qū)的全年累計(jì)能耗比較。

可以看出，自保溫體系與內(nèi)保溫體系年空調(diào)能耗量略高于墻體外保溫情況，但是超過(guò)量不大。說(shuō)明在外墻等效傳熱系數(shù)相同情況下，雖然三種保溫體系外墻動(dòng)態(tài)傳熱特性有差別，但全年能耗量基本相等。

通過(guò)對(duì)三種保溫體系的模擬計(jì)算分析可以得出：在外墻有效傳熱系數(shù)相等的情況下，雖然三種保溫體系的外墻動(dòng)態(tài)傳熱特性不同，但在重慶地區(qū)從全年能耗和房間穩(wěn)定性角度來(lái)看，這三種保溫體系基本上是等效的。另一方面，自保溫方式熱惰性指標(biāo)較其他兩種材料大，室內(nèi)溫度受外界環(huán)境的影響較明顯，在夏季更容易實(shí)現(xiàn)利用夜間室外溫度較低的空氣來(lái)降低室內(nèi)溫度。因此，從能耗和房間熱穩(wěn)定性來(lái)講，自保溫方式是適合重慶地區(qū)的。

3 結(jié)論

本文結(jié)合重慶地區(qū)的氣候特點(diǎn)，利用動(dòng)態(tài)能耗分析軟件DOE-2，通過(guò)對(duì)三種保溫體系的模擬計(jì)算分析得出以下結(jié)論：

（1）在有效傳熱系數(shù)相等的情況下，三種保溫墻體的傳熱量無(wú)明顯區(qū)別，建筑全年累計(jì)冷熱負(fù)荷無(wú)顯著差異。

（2）在外墻有效傳熱系數(shù)相等的情況下，雖然三種保溫體系的外墻動(dòng)態(tài)傳熱特性不同，但在重慶地區(qū)從全年能耗和房間穩(wěn)定性角度來(lái)看，這三種保溫體系基本上是等效的。

（3）自保溫方式熱惰性指標(biāo)較其他兩種材料大，室內(nèi)溫度受外界環(huán)境的影響較明顯，在夏季更容易實(shí)現(xiàn)利用夜間室外溫度較低的空氣來(lái)降低室內(nèi)溫度。因此，從能耗和房間熱穩(wěn)定性來(lái)講，自保溫是更適合重慶地區(qū)的。

綜上，對(duì)于重慶地區(qū)而言，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的自保溫將是一個(gè)較佳的節(jié)能途徑。因此，今后應(yīng)積極開(kāi)發(fā)質(zhì)量可靠、性能優(yōu)良、價(jià)廉物美的新型墻體自保溫材料，以確保該地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造的有效進(jìn)行，降低能耗。

[1]DBJ01-6212005[S]，公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).

[2]RISN-TG001-2005[S]，建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所.建筑外墻外保溫技術(shù)導(dǎo)則.

[3]江億，楊秀.我國(guó)建筑能耗狀況及建筑節(jié)能工作中的問(wèn)題[J].中華建筑，2006，(2):12-18.

[4]俞宏偉.我國(guó)外墻外保溫技術(shù)的應(yīng)用安全分析[J].住宅科技，2005，10:32-34.

[5]顧駿強(qiáng)，楊軍，陳海燕，胡吉士.建筑能耗動(dòng)態(tài)模擬氣象資料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2008，(01).

[6]吳志敏，許錦峰，等.自保溫墻體在夏熱冬冷地區(qū)的應(yīng)用［J］.建筑節(jié)能，2009（5）：8-12.

Studies on Heat Preservation and Efficient Energy-Saving Designs Concerning the Exterior Walls in Chongqing

In order to find out the technology system of energy efficiency design of Exterior Wall in depth,this article studies different insulation system,the energy consumption characteristics of heat transfering and thermal stability of the indoor environment by combining the characteristics of the area's climate with the dynamic energy simulation software DeST-h used in typical Exterior Wall building according to three different insulation systems.In this way the author explores adaptive Exterior Wall insulation forms in Chongqing.

Chongqing area's;exterior wall;insulation forms;energy efficiency design

TU201.5

A

1671-9107（2011）02-0021-04

基金論文：本文來(lái)源于課題《新型節(jié)能?chē)o(hù)結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用技術(shù)研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)》（項(xiàng)目編號(hào)：CSTC，2008AA4023）

10.3969／j.issn.1671-9107.2011.02.021

2010-12-31

龍?jiān)矗?980-），建筑、結(jié)構(gòu)工程師，主要從事建筑節(jié)能研究。

責(zé)任編輯:余詠梅