李挺
工作单位 :北京建工新型建材科技股份有限公司
摘要：本文通过热流计的办法测试了上海某住宅楼外墙的整体传热系数，并利用能耗模拟比较了该建筑物的实际建筑与参考建筑的整年空调能耗。试验表明，在外墙内外布置热流表的办法，可以知道通过外墙传热是否达到稳态，从建筑物外墙传热到稳态的实测时间为60 H。测得的建筑物外墙的整体传热系数为0.48 W /（m2·K）。被测建筑物只考虑外墙整体传热系数的变化，与参考建筑物相比，年制冷能耗减少4.1％，年供暖能耗减少30.6％，全年总能耗降低了16.7％。
关键词：装配式建筑 外墙综合传热系数 能耗模拟
组装式建筑是指生产非承重结构，例如车间内建筑物的墙壁和楼板，然后将生产的预制零件运输到施工现场并进行组装。由于组装式建筑物可以减少现场施工浪费，减少原材料消耗，大大缩短施工周期并加快建造速度，因此近年来它们在各国蓬勃发展。目前，国内外对组装式建筑物的开发、耗能耗料、工程成本等方面的研究很多。但是关于其包围式结构的热工性和能耗的讨论仍然很少。为了研究组装式房屋的热性能及其对建筑物能耗的影响，本文对上海一座装配式住宅的综合传热系数进行了现场勘测。根据测试结论，通过能耗模拟办法，比较了仅改变外墙综合传热系数的情况下，参考建筑物与实际建筑物的制冷和制热能耗。
1建筑概况
测试大楼是位于某地区的新建公寓楼，采用完全组装的结构，总建筑面积为4684平方米，其中空调区面积为2940平方米。该建筑物有地上16层，而地下则有2层，其中负一层一直到地上16层是住宅层，而负二层是地下车库，建筑高度为53 m。内部空间包括客厅、卧室、储藏室、餐厅、厨房、浴室、过道、电梯区、楼梯和其他功能空间。而客厅和卧室以及餐厅均在空调区域。建筑物的外墙采用夹层保暖结构。建筑物外墙传热系数的测试点位于建筑物三楼东北角的卧室，而测试墙位于房间的东侧。
2试验测试方法
试验办法参照《住宅建筑节能试验标准》的有关要求，采用热流计法进行试验。试验过程中室内空气温度要求基本保持稳定，围护结构高温侧表面温度比低温侧的表面温度高10℃以上，试验持续时间不少于96 H。 在测试过程中，为了防止室内与外界空气之间进行热交换，必须将室内紧密关闭。为了保持室内温度稳定同时室内外温差满足要求，就需要使用电加热器控制室内温度。
测试卧室位于大楼三层的东北侧，测试参数包括：建筑物的外部空气温度、测试室东部内外侧表面温度、测试卧室旁边卧室的空气温度、内外侧面的热通量密度从试验箱的东外壁开始，获得试验箱加热器的加热功率。在测试过程中，在外壁的内侧和外部中心对称各布置了1个热流点和9个温度测量点。为了隔离来自室内加热器和墙壁的热辐射的影响，可使用敞开的隔热罩来遮挡热流计。隔热罩上的开口帮助空气在热流计附近流通，从而确保热流计周围的空气温度和室内空气温度相同。
3能耗模拟分析工况
本文使用e-QUEST能耗模拟程序来对建筑能耗进行测试。根据建筑图纸，在e-QUEST中建立的三维建筑模型。该建筑位于某区，北纬31.00°，东经121.00°，这个地方夏天炎热而冬天寒冷，美国能源部收集的气象数据用于计算它的典型气象年。根据“住宅能源效率项目标准”的规定指标，咨询要设置的建筑物围护结构的热参数。为了分析仅对外墙的综合传热系数的变化引起的气候能耗变化，根据测试结果设置除墙外的实际建筑物的传热系数。
大楼中的空调客房包括客厅、卧室和饭厅，根据对上海市住宅建筑物各种类型的工作时间和休息时间情况的调查，确定上海各类型住宅在工作日和周末的人员，照明功率密度和设备功率密度的存在情况。房间居住密度为15平方米/人，照明密度为2.8瓦/平方米，设备功率为3.8瓦/平方米。该项目使用空气源热泵型室内空调进行制冷和制热。根据《住宅建筑节能项目标准》，设备冷却的额定效率比值为3.1，而暖气的能效比值为2.5。采暖期为12月1日至2月28日，空调期为6月15日至8月31日。室内设计值冬季为18℃，夏季为26℃。非空调房间的温度在冬天是5℃，在夏天是30℃。
4结果与分析
4.1装配式建筑外墙传热系数测试结果
在测试室的外壁内外的室内空气干球温度和室外空气干球温度随测试时间的变化。由于外部空气温度的变化，被测墙的外壁表面的平均温度也相应地变化，并且内部空气温度和外壁的室内侧壁表面的温度由内部加热器控制，并且相对稳定。
由于该实验基于稳定的测试方法，因此如何判断通过外壁的传热达到稳态是该实验的关键。尽管规范指定了至少96小时的总测试时间，但尚无明确的标准来确定达到稳定状态的时间。在该实验中，热流计布置在外壁的内部和外部，根据两个热流计的测试结果，建议当两侧的热流密度接近并且变化趋势相同时，可以认为通过壁的热传递达到了稳定状态。
外壁内外热流测试结果随测试时间的变化。在测试开始时，内壁表面的热通密度明显高于外壁表面的热通密度，随着测试的进行，这两个值逐渐接近，测试达到约60小时时，两个值彼此接近，两个测试结果的值基本相同，变化趋势一直不变，认为通过外壁的热传递已经达到稳定状态，并且将在94h之后收集的数据用作计算外壁的热传递系数的数据。
4.2装配式建筑能耗模拟结果与分析
参考建筑物和实际建筑物的每月制冷和供暖能耗。就制冷能耗而言，六月份参考建筑物的制冷能耗低于实际建筑物，制冷能耗在七月和八月参考建筑物的消耗量高于实际建筑物的消耗量。这是因为六月的相对温度不高，并且对于住宅建筑物，主要使用时间是在晚上，因此部分时间外部温度将低于室内设定温度，并且热量通过外墙传递到内部情况的发生，这时降低主体的热传递系数增加了热传递到外部的热阻，进而造成冷却能耗的增加。
参考建筑物与实际建筑物之间每年制冷、供暖和空调总能耗的比较。在改变外壁传热系数的条件下，实际建筑物的冷却能耗和热能消耗均低于参考建筑物，实际建筑物的整年空调总能耗比参考建筑物低16.7％。实际建筑物的热能消耗比参考建筑减少百分比要大于制冷消耗减少百分比，实际建筑供暖能耗比参考建筑供暖能减少4.1％，实际建筑供暖能耗比参考建筑供暖能减少30.6％
结语
本文使用热流计测试了上海一栋装配式住宅的外墙的传热系数，根据建筑物外墙的综合传热系数的测试结果，它会根据建筑物的热活动极限来比较参考值。在改变外壁的综合传热系数的条件下，参考建筑物和实际建筑物的空调能耗，以此来得出结论。
参考文献：
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李挺
性别: 男
出生年月:1993.10.12
民族: 汉
籍贯:河北保定
学历:本科
现有职称: 助理
研究方向：混凝土材料，装配式建筑
工作单位 :北京建工新型建材科技股份有限公司
省市:北京
邮编：100000