混凝土夾層保溫材料在建筑節(jié)能中的應用分析

武 軍

1新疆建筑科學研究院（830054）2新疆建設工程質(zhì)量安全檢測中心（830054）

0 前言

在全球范圍內(nèi)能源的短缺導致社會經(jīng)濟的發(fā)展受到一定的局限，對能源進行科學合理的應用是促進社會可持續(xù)發(fā)展的根本原則。特別是當前我國經(jīng)濟快速地增長和發(fā)展，建筑行業(yè)的能耗占據(jù)了總能耗的30%，此比例仍在不斷的增長。所以在建筑行業(yè)開展節(jié)能降耗的潛力特別大，通過加速建設資源的節(jié)約，進一步確保我國能源的利用和發(fā)展，具有非常重要的作用和意義。在當前建筑節(jié)能材料不斷發(fā)展的情況下，混凝土秸稈塊保溫材料應運而生，廣泛使用在寒冷與炎熱的地區(qū)，并且達到節(jié)能改造的相應要求。

1 試驗的設計分析

1.1 試驗的相關設備

本次試驗主要是溫濕度的采集模塊（型號BES-C、SM1210B）、溫濕度傳感器（型號SLHT4）、散熱片等。

1.1.1 溫度和濕度

本次使用的采集模塊為SM1210B型號的溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊，可以支持1～12路的集成溫濕度傳感器，并且實現(xiàn)較低成本的溫濕度監(jiān)測。此模塊能夠應用在多個方面的溫濕度監(jiān)測，例如建筑內(nèi)部溫濕度、電子設備溫濕度、冷庫溫濕度、倉庫溫濕度、環(huán)境溫濕度、機房溫濕度等[1]。此模塊的特點和技術參數(shù)如下:顯示的范圍較廣，功率較低，具體的顯示范圍為-40℃～123.9℃，精度為±0.5℃，濕度的范圍為0～100 Rh，功率只有2 W、儲存的溫度為40℃～85℃。

1.1.2 溫度與濕度的傳感器

本試驗使用的此類型傳感器主要是由間隙材料加工制作的溫度敏感元件，以及由電容式聚合物濕度計組成，并且可以在同一芯片上無縫銜接14位A/D轉(zhuǎn)換器與串行接口電路。此產(chǎn)品品質(zhì)較高，具有快速的響應性，抗干擾能力強。其測量的精度為:溫度±0.4℃，濕度±3%。

1.1.3 數(shù)據(jù)采集儀

本試驗使用的便攜式BES-C型微機多通道數(shù)據(jù)采集儀常應用在建筑中的現(xiàn)場測試，主要測試墻體表面的溫度、室內(nèi)溫度以及室外溫度，還有熱通量等相關的參數(shù)指標，具有主要集成測量、顯示、通訊等多個功能，并且測量的準確度非常高，操作簡單，主要用在監(jiān)測建筑現(xiàn)場的傳熱系數(shù)、材料熱工、建筑圍護結(jié)構(gòu)熱阻、環(huán)境監(jiān)測等方面。該儀器還具有良好的技術參數(shù)，具有16路的多路熱流量測量通道、監(jiān)測范圍在0～±20 mV，測量的精度低于0.03 mV，并且使用板式熱流計的熱流傳感器。當下在墻體的熱流測量中使用較為廣泛。采樣周期一般在10 s～24 h，能夠存儲12萬8個數(shù)據(jù)[2]。

1.2 試驗方案

本試驗的測試主要分成冬季和夏季兩種測試。把溫濕度采集點布置在運用混凝土夾層塊保溫材料的建筑物房間內(nèi)，一共布置兩個監(jiān)測點，分別為1#和2#。監(jiān)測點和地面大概距離70 cm，監(jiān)測點不直接受到熱源的影響。在室外設置溫濕度的采集點3#不在陽光下。試驗利用儀器詳細記錄測量溫度和濕度的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)全部是三個監(jiān)測采集點的設備監(jiān)測10 min的數(shù)據(jù)。在冬季試驗過程中需要使用暖風機來對混凝土夾層塊建筑進行回熱。在夏季試驗過程中則利用空調(diào)進行冷卻。與此同時，利用電流表詳細記錄在試驗過種的加熱耗電與空調(diào)耗電，試驗時間共計7 d。

1.3 試驗程序

選擇8月為夏季試驗的時間，在使用混凝土夾層塊的建筑內(nèi)利用空調(diào)進行制冷，降低房屋內(nèi)的溫度，設定空調(diào)冷卻的溫度26℃，并利用電流表記錄空調(diào)制冷能耗，由溫濕度采集儀采集測試中室內(nèi)外的溫濕度數(shù)據(jù)。

選擇2-3月為冬季試驗的時間，在使用混凝土夾層塊的建筑內(nèi)運用加熱器進行回熱，在建筑內(nèi)用兩臺大功率的加熱器提升溫度。先開始第一階段，即恒功率加熱；然后開始第二階段，即恒溫加熱，溫度設置18℃，利用電流表記錄加熱過程中的功耗和試驗時室內(nèi)外溫濕度[3]。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 冬季試驗結(jié)果

電力能源在試驗過程中的供熱是保持不變的，加熱器均保持恒定的功率正常運行，結(jié)果測出其平均日耗電量95 kW·h/d。建筑房屋內(nèi)的溫度會伴隨室外的溫度增加而提升。在試驗階段內(nèi)，每日的平均溫度為26.65℃。此時的室內(nèi)溫度過高，而濕度則較低。此種環(huán)境對人們造成一些不適的影響，并且加熱器在恒功率下的功耗也十分巨大，非常不環(huán)保。具體的溫度和濕度變化如圖1和圖2所示。

圖1 冬季恒定功率溫度變化圖

圖2 冬季恒功率濕度變化圖

從圖中可以看出，房屋內(nèi)在恒功率試驗時，濕度相對較為穩(wěn)定，大約在35%，而室外的濕度則表現(xiàn)出較大的變化。由此說明，室外的濕度變化對建筑室內(nèi)的濕度影響比較小[4]。

2.2 夏季試驗結(jié)果

在夏季的試驗中，每日的平均消耗為1.5%。室內(nèi)的溫濕度比較穩(wěn)定。測得室內(nèi)的溫度26℃，濕度平均在70%。

在室外的溫濕度出現(xiàn)的變化較大。室外的濕度發(fā)生的變化，對室內(nèi)的濕度造成的影響比較小。夏季溫度和濕度的變化如圖3和圖4所示。

圖3 夏季溫度變化圖

圖4 夏季濕度變化圖

2.3 結(jié)果分析

依據(jù)對使用混凝土夾層塊的建筑濕度分析，室外的濕度在室內(nèi)造成一定的影響，但這一影響存在一定的滯后情況。在短時間內(nèi)建筑室內(nèi)濕度比較穩(wěn)定。在較長的時間中，室內(nèi)濕度則會受室外濕度的變化而發(fā)生變化，發(fā)展的趨勢大致相同。試驗測試時，影響建筑內(nèi)部的溫度發(fā)生變化原因是制冷與取暖設備造成的。室外溫度對室內(nèi)的影響較為局限。所以，混凝土夾層塊對建筑保溫是十分有效的。

2.3.1 冬季保溫性

依據(jù)國家相關部門制定的住宅建筑節(jié)能設計標準《DBJ 14—2012》，在本次試驗的區(qū)域，冬季的耗熱量為14.8 W/m2。根據(jù)實際的測算，本次試驗的建筑耗熱量在9.35 W/m2，處于恒溫環(huán)境下設定為18℃。所以此次試驗的建筑，在冬季時保溫的效果十分良好。

2.3.2 夏季隔熱性

運用軟件DeST對使用普通混凝土進行建造的建筑夏季能耗進行分析，然后把仿真出的結(jié)果和本試驗的混凝土夾層塊實測的結(jié)果進行對比。在夏季使用混凝土夾層塊的建筑中，實際測出的功耗為1.5 kW·h/d，而運用仿真模擬的結(jié)果13.5 kW·h/d。所以，運用混凝土夾層塊的建筑，在夏季的隔熱性較好，可以減少能源的功耗。

3 結(jié)語

對使用混凝土夾層塊的建筑物進行保溫試驗分析，在短時間內(nèi)的建筑室內(nèi)濕度比較穩(wěn)定，然而室內(nèi)濕度會受室外濕度的變化而發(fā)生變化，但過程相對緩慢，在冬季的熱值可達到相應的標準要求。在夏季的試驗中，混凝土夾層塊具有較好的保溫性和隔熱性，能耗指標較低，節(jié)能效果十分明顯。