建筑外墻外保溫節(jié)能技術對工程造價的影響研究

孫昭 薛玉雷

1.北京國建聯(lián)信認證中心有限公司，中國·北京 100013

2.北京高能時代環(huán)境技術股份有限公司，中國·北京 100013

1 引言

中國建筑能耗總量逐年增加，中國能源危機日益加劇。隨著城鄉(xiāng)人民生活質(zhì)量的不斷提高，對健康、安全、便利等建筑舒適性要求越來越高，采暖、空調(diào)、照明、廚衛(wèi)以及監(jiān)控等家用電器設施的適用導致能源消耗持續(xù)高速增長，從而加劇了中國能源資源供應與經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展的矛盾，導致全社會的能源短缺危機。

2 中國外墻外保溫節(jié)能技術概述

建筑墻體節(jié)能通過改善墻體的熱工性能，使供給建筑物的熱能在建筑物內(nèi)部得到有效利用，從而達到減少能源消耗的目的[1]。目前中國外墻外保溫技術和保溫材料的研發(fā)及應用都比較成熟，根據(jù)國家住房和城鄉(xiāng)建設部最新發(fā)布的行業(yè)標準JGJ144—2019《外墻外保溫工程技術標準》，外墻外保溫節(jié)能技術可分為粘貼保溫板薄抹灰外保溫系統(tǒng)、膠粉聚苯顆粒保溫漿料外保溫系統(tǒng)、EPS板現(xiàn)澆混凝土外保溫系統(tǒng)、EPS鋼絲網(wǎng)架板現(xiàn)澆混凝土外保溫、 膠粉聚苯顆粒漿料貼砌EPS板外保溫系統(tǒng)等幾大類[2-3]。

3 建筑外墻外保溫節(jié)能技術對工程造價的實證研究

3.1 各種外墻外保溫系統(tǒng)節(jié)約能量的計算和換算

前面假設采暖期內(nèi)室外溫度T1和室內(nèi)溫度T2恒定不變，對于做過外保溫處理的墻體，其熱量傳導處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，因此單位時間內(nèi)通過單位面積現(xiàn)澆混凝土墻體的熱量等于單位時間內(nèi)通過單位面積外保溫材料的熱量，即：

其中：Q表示單位時間內(nèi)通過外墻的熱量；K0表示現(xiàn)澆混凝土的傳熱系數(shù)；K表示外保溫材料的傳熱系數(shù)；T表示外墻墻體和外保溫材料交界面的溫度；T1表示室外溫度；T2表示室內(nèi)溫度。

傳熱系數(shù)K的公式為：

其中：K表示圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)；Ri表示圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面換熱阻；Re表示圍護結(jié)構(gòu)的外表面換熱阻；δ表示材料層厚度；λ表示材料導熱系數(shù)。

查詢相關設計規(guī)范，得到現(xiàn)澆×混凝土墻體和外保溫材料的內(nèi)表面換熱阻Ri和外表面換熱阻Re分別為：0.11（m2×k/w）和0.04（m2×k/w）。

接著把Ri=0.11（m2×k/w），Re=0.04（m2×k/w），δ=0.24m和λ=1.28 W/（m×K）代入式（2），從而得到：現(xiàn)澆混凝土墻體的傳熱系數(shù)K0=2.96w/（m2×k）。

3.2 粘貼保溫板薄抹灰外保溫系統(tǒng)節(jié)約能量計算及換算

計算粘貼保溫板（XPS板）薄抹灰外保溫系統(tǒng)時，將室內(nèi)溫度T2=18℃，室外溫度T1=0.1℃，K0=2.96 w/（m2×k），δ=0.09m和λ=0.03 W/（m×K）代入公式（1），得現(xiàn)澆混凝土墻與XPS板交界面的溫度T=16.25℃。

3.2.1 對于冬季采暖期

做粘貼保溫板（XPS板）薄抹灰外保溫系統(tǒng)時，每年取暖期每平方米能量損失量為：

Q1=24×60×60×114×（18-16.25）×2.96=51020928（J）

不做粘貼保溫板（XPS板）薄抹灰外保溫系統(tǒng)時，每年取暖期每平方米能量損失量為：

Q=24×60×60×114×（18-0.1）×2.96=521871206.4（J）

則做粘貼保溫板（XPS板）薄抹灰外保溫系統(tǒng)的民用建筑采暖期每平方米每年節(jié)約能量為：

△Q=Q-Q1=470850278.4（J），能量節(jié)約率為90.22%

采暖期節(jié)約的能量轉(zhuǎn)化為標準煤是：

3.2.2 對于夏季制冷期

不做粘貼保溫板（XPS板）薄抹灰外保溫系統(tǒng)時，每年損失的能量為：

W=24×60×60×94×2.96=24039936（J）

則做粘貼保溫板（XPS板）薄抹灰外保溫系統(tǒng)的民用建筑制冷期每平方米每年節(jié)約能量為：

△W1=W×90.22%=21688830.26（J）

制冷期節(jié)約的能量轉(zhuǎn)化為電能為：

3.3 膠粉聚苯顆粒保溫漿料外保溫系統(tǒng)節(jié)約能量計算及換算

計算膠粉聚苯顆粒保溫漿料外保溫系統(tǒng)時，將室內(nèi)溫度T2=18℃，室外溫度T1=0.1℃，K0=2.96w/（m2×k），δ=0.09m和λ=0.09W/（m×K）代入公式（1），得現(xiàn)澆混凝土墻與膠粉聚苯顆粒保溫漿料交界面的溫度T=13.93℃。

3.3.1 對于冬季采暖期

每年取暖期每平方米能量損失量為：

Q2=24×60×60×114×（18-13.93）×2.96=118660101.1（J）

每平方米每年節(jié)約能量為：

△Q=Q-Q2=403211105.28（J），能量節(jié)約率為77.26%

采暖期節(jié)約的能量轉(zhuǎn)化為標準煤是：

3.3.2 對于夏季制冷期

每平方米每年節(jié)約能量為：

△W2=W×77.26%=18573254.55（J）

制冷期節(jié)約的能量轉(zhuǎn)化為電能為：

3.4 EPS板現(xiàn)澆混凝土外保溫系統(tǒng)節(jié)約能量計算

計算EPS板現(xiàn)澆混凝土外保溫系統(tǒng)時，將室內(nèi)溫度T2=18℃，室外溫度T1=0.1℃，K0=2.96w/（m2×k），δ=0.09m和λ=0.033W/（m×K）代入公式（1），得現(xiàn)澆混凝土墻與EPS板交界面的溫度T=16.11℃。

3.4.1 對于冬季采暖期

做EPS板現(xiàn)澆混凝土外保溫系統(tǒng)時，每年取暖期每平方米能量損失量為：

Q3=24×60×60×114×（18-16.11）×2.96=55102602.24（J）

則做EPS板現(xiàn)澆混凝土外保溫系統(tǒng)的民用建筑采暖期每平方米每年節(jié)約能量為：

△Q=Q-Q3=466768604.16（J），能量節(jié)約率為89.44%

采暖期節(jié)約的能量轉(zhuǎn)化為標準煤是：

3.4.2 對于夏季制冷期

做EPS板現(xiàn)澆混凝土外保溫系統(tǒng)的民用建筑制冷期每平方米每年節(jié)約能量為：

△W3=W×89.44%=21501318.76（J）

制冷期節(jié)約的能量轉(zhuǎn)化為電能為：

3.5 EPS鋼絲網(wǎng)架板現(xiàn)澆混凝土外保溫系統(tǒng)節(jié)約能量計算

計算時將室內(nèi)溫度T2=18℃，室外溫度T1=0.1℃，K0=2.96w/（m2×k），δ=0.09m和λ=0.041W/（m×K）代入公式（1），得現(xiàn)澆混凝土墻與EPS鋼絲網(wǎng)架板交界面的溫度T=15.73℃。

3.5.1 對于冬季采暖期

每年取暖期每平方米能量損失量為：

Q4=24×60×60×114×（18-15.73）×2.96=66181432.32（J）

則每平方米每年節(jié)約能量為：

△Q=Q-Q4=455689774.08（J），能量節(jié)約率為87.32%

采暖期節(jié)約的能量轉(zhuǎn)化為標準煤是：

3.5.2 對于夏季制冷期

每平方米每年節(jié)約能量為：

△W4=W×87.32%=20991672.12（J）

制冷期節(jié)約的能量轉(zhuǎn)化為電能為：

3.6 膠粉聚苯顆粒漿料貼砌EPS板外保溫系統(tǒng)節(jié)約能量計算

計算時將室內(nèi)溫度T2=18℃，室外溫度T1=0.1℃，K0=2.96w/（m2×k），膠粉聚苯顆粒δ=0.04m和λ=0.09W/（m×K），EPS板δ=0.05m和λ=0.033W/（m×K）代入公式（1），得現(xiàn)澆混凝土墻與膠粉聚苯顆粒漿料貼砌EPS板交界面的溫度T=13.01℃。

3.6.1 對于冬季采暖期

每平方米能量損失量為：

Q5=24×60×60×114×（18-13.01）×2.96=145482531.8（J）

則每平方米每年節(jié)約能量為：

△Q=Q-Q5=376388674.56（J），能量節(jié)約率為72.12%

采暖期節(jié)約的能量轉(zhuǎn)化為標準煤是：

3.6.2 對于夏季制冷期

每平方米每年節(jié)約能量為：

△W5=W×72.12%=17337601.84（J）

制冷期節(jié)約的能量轉(zhuǎn)化為電能為：

4 研究結(jié)論

通過對北京地區(qū)普遍應用的幾種外墻外保溫系統(tǒng)進行了詳細論述，利用工程技術經(jīng)濟理論和北京市建設工程預算定額，計算了各種外墻外保溫系統(tǒng)的單方工程造價，同時對其采暖期和制冷期節(jié)約的能量進行計算和換算，分析評價各種外墻外保溫系統(tǒng)的經(jīng)濟效益，從而為北京地區(qū)民用建筑外墻保溫節(jié)能改造提供借鑒意義。