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居住建筑外墙外保温厚度的优化分析

发表时间：2021/6/17 来源：《基层建设》2021年第6期作者：卜中山

[导读] 摘要：外墙保温技术作为一种先进的保温形式，已成为建筑节能的主流技术。

        淄博智达建筑设计有限公司山东淄博 255000
        摘要：外墙保温技术作为一种先进的保温形式，已成为建筑节能的主流技术。建筑施工需对外墙保温产品、施工技术和施工质量严把关，强化施工质量监督检查力度，认真执行相关规范和操作规程。本文结合笔者工程实际，对居住建筑外墙外保温厚度优化进行了分析阐述，和同行交流讨论。
        关键词：建筑外墙；保温厚度；优化设计
        1 引言
        根据传热理论，保温材料的导热系数越小，厚度越厚，通过围护结构传递的热量就越少，但保温成本就越高。保温材料的热性能、保温厚度、空调能耗成本和保温成本之间存在一定的关系，以满足室内舒适度水平。既能满足热工性能要求又能使能耗成本最小化的保温厚度称为经济保温厚度。经济保温厚度取决于建筑场地的气候条件、建筑的几何形状、材料性能等因素。
        2墙体结构和墙体材料
        表1是现阶段6种常见类型复合墙体简化后的主要构造形式。

        通过调查发现,以胶粉聚苯颗粒,膨胀聚苯板(EPS)°为保温材料的墙体构造最为常见。
        3保温层厚度和年度费用的关系
        以表1中墙体类型3为例。取膨胀聚苯乙烯的市场价格为400元/m3。其中的保温材料寿命周期N取20年。以2007为例,年通货膨胀率为4.8%贷款利率为7.65%,计算得PWF为15.42。HDD18为1073C•d,CDD26为241C•d1。取家用热泵空调的COP值为3.0,EER为2.6。可按上述公式计算得出图1所示线图。

从图1中可以看出，虽然保温厚度随着厚度的增加而减少能源损失，但是保温厚度随着厚度的增加保温材料费用也会增加。如果保温层厚度为80毫米，总费用将达到最低。超过保温厚度的保温厚度增加总费用。当然，这是比现有的保温用厚度30毫米更厚的厚度。上述结论是在空调的取暖及空调一天运作的情况下得出的。据此，居民空调运行时间按每天8h计算可得出图(2))。

        由图2可知,最优经济保温厚度为40mm,更具有实际工作中的可行性。
        4 居住建筑外墙外保温厚度的优化分析
        4.1 外墙保温材料对建筑能耗的影响与分析
        通过定量的分析，可以得出不同的墙体隔离材料影响建筑的不同能耗这一结论。本设计的方法是采用聚氯乙烯泡沫、聚胺固化剂泡沫、聚苯乙烯细颗粒的绝缘效果。经科学研究，发泡聚苯乙烯板具有同样的耐热性和良好的隔热效果。材料也会影响建筑外观的单位能耗。只要改变墙体保温效果好的材料和类型，设置墙体总厚度为200mm，在墙体内表面涂抹20mm厚的水泥砂浆即可。所有绝缘功能层厚度均为30mm。根据模拟的最终结果，在航拍图像的前提下，对需要材料保温的外墙采用不同标准的节能建筑，获得年累计能耗指标值即热负荷能力指标值和建筑能耗，是节能风机夏秋季过冷负荷能耗的关键指标。经计算证明，在实际情况下，保温效果好的每一层总厚度相同时，采用不同外墙保温材料的节能建筑具有以下特点（1）:同一基材的保温功能对建筑群体的电耗有不同的影响；（2）基本保温材料的导热系数越小，热阻越大，建筑物的散热就越小；（3）当保温层总厚度为30mm时，泡沫复合导热系数最大，建筑能耗低，保温效果好，发泡聚苯乙烯板保温效果好，聚乙烯泡沫能力差，聚苯乙烯颗粒薄保温效果好。实践证明，总厚度相同且导热系数计算方法小的基材具有较好的保温功能和理想的节能效果。
        4.2 保温层厚度对于建筑能耗的影响
        为了更好的研究保温效果，外墙外厚度影响新建筑的能耗，因此要改变保温层的厚度。在不改变工况的情况下，系统模拟空调，建立供暖能耗指标。选用聚苯乙烯板作为保温材料，并采取具体的保温功能措施后，电采暖季节的负热量明显降低。当保温层厚度达到70mm时，环保节能效果最好。因此，当主要保温材料需要固定时，保温功能层的厚度是影响保温整体性能的最重要因素。增加保温层的总厚度将减少围护结构的电力消耗，从而减少新建筑的高负荷。但是盲目跟风会增加保温的总厚度，这样会增加新建建筑投资项目的成本，减少保温寿命的延长。当保温层总厚度可能大于40mm时，保温层的速度会变慢，这证明了保温层材料的作用会逐渐减弱，热负荷能力基本稳定。当泡沫聚苯乙烯厚度为30mm时，板材总厚度为30mm，加热期热指数为13.28W/m2，也低于相关指数50。根据上述计算方法可以得出，在城市中，以500mm粘土空心球空心墙、30mm聚苯乙烯保温层砌体建筑可以满足资本节能高效的最低要求。
        5结语
        在建筑规模不断扩大，建筑能源消耗量迅速增加的严峻现实下，尽可能提高资源利用率，节约能源，减少对环境的污染，是我们在建设过程中必须考虑的重要问题。建筑节能施工对减少建筑物能耗，实现城市建设可持续发展具有重大意义。我们必须向世界展示我国建筑节能发展的大潮，抓住机遇，迎接挑战，开拓进取，不断优化建筑外墙外保温厚度，做好建筑外结构的节能工作，合理利用资源促进建筑技术和产业发展。
        参考文献
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        [3]付祥钊.夏热冬冷地区建筑节能技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2002