王睿
中船第九设计研究院工程有限公司
摘要：本文运用PKPM节能模拟软件，对于武汉某工业建筑进行了节能模拟计算。模拟结果表明，外墙采用导热系数为0.134 W/(m.K)的蒸压砂加气砌块(200厚)(B05级)能够达到节能要求，无需额外设计外墙保温层。当外墙做法为水泥砂浆（20.0mm）、砂加气制品(200厚)(B05级)（200.0mm）、石灰水泥砂浆（20.0mm）时，外墙是传热系数 Kp= 0.77 W/(m2.K)。综合考虑传热系数为3.15 W/(m2.K)的热桥梁柱楼板之后，外墙加权平均传热系数是1.17W/(m2.K)。该值满足夏热冬冷地区外墙传热系数小于等于1.20 W/(m2.K)的要求，允许权衡计算。经权衡计算，该建筑外墙满足节能要求。
关键词：蒸压砂加气混凝土砌块、外墙自保温、PKPM节能模拟
一、文献综述
蒸压砂加气混凝土砌块是一种墙体材料,主要原料有水泥,石灰,石膏和河砂,一般用铝粉作为发气剂,经一系列的生产工艺制成的微孔块状墙体材料,它的优点有质量轻,保温能力强,隔热效果好,隔音,抗震能力搞,防火性能好,施工方便等优点。
蒸压砂加气混凝土砌块在节能建筑中已有应用：许菂对其外墙自保温体系的建筑实例进行了研究[参考文献：
许菂. 蒸压砂加气混凝土砌块在节能建筑工程外墙上的应用研究[D]. 同济大学, 2007]；贺小杰的研究表明，采用蒸压砂加气混凝土砌块的建筑外墙无需再做其他保温材料[贺小杰,贺思聪．蒸压砂加气混凝土砌块在节能建筑工程中的应用[J]．建筑节能,2014,000(012):34-37]；在蒸压砂加气混凝土砌块的运用过程中，许晓炜对其在寒冷地区的砂浆及砂浆厚度提出建议[蒸压砂加气混凝土自保温墙体节能设计与饰面处理技术研究[D]. 山东建筑大学, 2013.]；付泽武提出建立蒸压砂加气混凝土砌块外墙自保温系统技术条件,建立达到不同建筑节能目标的外墙构造系统[付泽武. 砂加气混凝土砌块外墙自保温系统研究. 中国地质大学, 2013]；于献青在浙江省建筑节能应用试点中取得了良好的效果[于献青, 邵兵. 蒸压砂加气混凝土砌块在建筑节能工程中的应用[J]. 墙材革新与建筑节能, 2008, 000(011):39-40. 李健中国石油大学(华东)留学生及培训生综合楼外墙]。李健对于其在中国石油大学(华东)留学生及培训生综合楼的外墙应用中做出研究[李健. 新型蒸压轻质砂加气混凝土砌块在工程中的应用[J]. 商品与质量·建筑与发展, 2013, 000(011):402-402.]。陈发胜通过呼和浩特市某工程对砂加气混凝土砌块的实际应用,总结出一套施工技术,使蒸压轻质砂加气混凝土砌块墙体达到了免抹灰的效果[陈发胜. 蒸压轻质砂加气混凝土砌块施工技术[J]. 建材与装饰, 2017(39).].；赵书杰针对其在材料、设计、施工、修补和检测验收的过程中,提出了提高其性能的关键技术措施.[赵书杰, 张元春. 提高砂加气混凝土砌块墙体自保温系统性能的技术措施[J]. 建筑技术, 2009(12):46-49.] 此外，我国也有蒸压砂加气混凝土砌块的相关专利和地方标准：我国对于蒸压砂加气混凝土砌块的涂料[一种涂料饰面蒸压砂加气混凝土砌块自保温外墙结构 [P] . 中国专利： CN201952937U . 2011.08.31]和面砖做法[一种面砖饰面蒸压砂加气混凝土砌块自保温外墙结构 [P] . 中国专利： CN201952941U . 2011.08.31]均有相关专利。天津市从2005年4月颁布实施地方工程建设标准(DB/T 29-128-2005),规定了应用蒸压轻质砂加气混凝土砌块采用干法施工砌筑墙体,应遵循的设计原则和施工与验收要求[沈勤. 《蒸压轻质砂加气混凝土砌块应用技术规程》的应用[J]. 天津建设科技(6):24-24.]。
PKPM节能软件已经运用于节能计算中：王旭东通过PKPM PBECA节能计算软件,模拟纳米材料改性粉煤灰轻质节能墙板在装配式建筑中的能耗表现[ 王旭东. 纳米材料改性粉煤灰轻质节能墙板在装配式建筑中的热工性能模拟研究[D]. 武汉轻工大学, 2018.]。许浩天通过PKPM软件对安徽省合肥市某居住建筑的全年能耗进行了模拟[ 许浩天, 祝健, XUHao-tian,等. PKPM软件在建筑能效测评中的应用[J]. 建筑热能通风空调, 2014, 33(5):78-80.]。孙万政通过PKPM软件对热工指标不满足标准的建筑进行权衡判断,以此判定建筑的节能效果[ 孙万政. 刍议建筑围护结构热工性能的节能性分析[J]. 工业b, 2016(9):00271-00271.]。卢厉兵用PKPM节能设计软件对台州地区居住面积进行全年能耗评估,检验各类围护结构节能技术的施工工艺和优劣点[ 卢厉兵. 台州地区居住建筑立面围护结构节能研究[D]. 浙江工业大学, 2013.]。曹稳运用PKPM节能软件对各类型外遮阳进行全年能耗值计算，发现了不同材料外遮阳的节能效果[ 曹稳, 陈丽华, 张琴义,等. 建筑模型不同材料外遮阳节能量对比研究[J]. 安庆师范大学学报：自然科学版, 2019, 025(003):P.84-88.]。段姣姣利用PKPM软件模拟计算得出长沙市典型的中高层与高层建筑在不同类型节能屋顶做法下的能耗值与节能率[ 段姣姣. 基于PKPM软件的长沙市节能建筑屋顶设计与分析[D]. 湖南大学, 2013.]。周范文采用PKPM软件建立了架空通风屋顶﹑种植屋顶﹑蓄水屋顶﹑铺设保温材料下的屋顶结构模型,分析了不同屋顶结构和保温层材料下的建筑节能率[ 周范文. 绿色建筑屋顶结构的节能优化分析[J]. 建筑节能, 2019, 047(010):67-70.]。江宏玲采用PKPM节能软件模拟出合肥地区某办公楼全年的采暖和空调能耗,研究了窗墙比和朝向对采暖、空调及总能耗的影响规律[ 江宏玲, 贺传友, 戴新荣. 基于PKPM软件模拟分析窗墙比对建筑能耗的影响[J]. 安徽建筑大学学报:自然科学版, 2015.]。可见，PKPM软件在建筑节能研究中的可行性。
本文主要研究外墙自保温在夏热冬冷地区的工业建筑中的应用。
二、研究实验
本文采用PKPM软件，对武汉某工业建筑进行节能计算。
1.模型建立与参数设置
该建筑的建筑面积共4330㎡，建筑高度19.9m。地上4层，无地下部分。建筑是钢筋混凝土框架结构。建筑体型系数0.24。建筑位于武汉市，气候分区属于夏热冬冷地区。建筑朝向是南偏东47度。建筑主要房间是调配室、门厅、走道、卫生间等。其中，主要房间采用空调和采暖设备。该建筑属于一类工业建筑，即是以供暖、空调能耗为主的厂房。
2.围护结构构造设置
屋面构造做法自上而下是防水层、水泥砂浆（40.0mm）、钢筋混凝土（120.0mm）、挤塑聚苯板（50.0mm）、石灰水泥砂浆（20.0mm）。
外墙构造做法是水泥砂浆（20.0mm）、砂加气制品(200厚)(B05级)（200.0mm）、石灰水泥砂浆（20.0mm）。
外窗类型选用65系列6白玻+12A+6白玻的铝合金中空玻璃，传热系数3.50W/m2.K，玻璃太阳得热系数0.75，气密性为4级，可见光透射比0.82
3. 主要热工性能参数
外墙、热桥柱、热桥梁、热桥楼板的热工性能参数如下：
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4.实验结论
该建筑全楼加权外墙平均传热系数（1.17 W/m2.K）不满足《工业建筑节能设计统一标准》(GB51245-2017)第4.3.2-6条的要求（1.10 W/m2.K）。但是满足权衡计算强条校验条件（小于等于1.20 W/m2.K）。
权衡数值表明，该全年总耗电量（139177.51 kWh）小于参照建筑的全年总耗电量（139859.03 kWh），因此该项目已达到《工业建筑节能设计统一标准》(GB51245-2017)的节能要求。
三、结论
外墙采用导热系数为0.134 W/(m.K)的蒸压砂加气砌块(200厚)(B05级)的工业建筑，在夏热冬冷地区能够达到节能要求，无需额外设计外墙保温层。外墙做法为水泥砂浆（20.0mm）、砂加气制品(200厚)(B05级)（200.0mm）、石灰水泥砂浆（20.0mm）时，外墙传热系数 Kp= 0.77 W/(m2.K)。综合考虑传热系数为3.15 W/(m2.K)的热桥梁柱楼板之后，外墙加权平均传热系数是1.17W/(m2.K)。该值满足夏热冬冷地区外墙传热系数小于等于1.20 W/(m2.K)的要求，允许权衡计算。外窗采用6+12+6的双层中空玻璃。经权衡计算，该建筑外墙满足节能要求。可见，蒸压砂加气砌块外墙自保温系统能够满足夏热冬冷地区工业建筑的外墙节能要求。
参考文献：
许菂. 蒸压砂加气混凝土砌块在节能建筑工程外墙上的应用研究[D]. 同济大学, 2007
贺小杰,贺思聪．蒸压砂加气混凝土砌块在节能建筑工程中的应用[J]．建筑节能,2014,000(012):34-37
蒸压砂加气混凝土自保温墙体节能设计与饰面处理技术研究[D]. 山东建筑大学, 2013.
付泽武. 砂加气混凝土砌块外墙自保温系统研究. 中国地质大学, 2013
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李健. 新型蒸压轻质砂加气混凝土砌块在工程中的应用[J]. 商品与质量·建筑与发展, 2013, 000(011):402-402.
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一种涂料饰面蒸压砂加气混凝土砌块自保温外墙结构 [P] . 中国专利： CN201952937U . 2011.08.31
一种面砖饰面蒸压砂加气混凝土砌块自保温外墙结构 [P] . 中国专利： CN201952941U . 2011.08.31
沈勤. 《蒸压轻质砂加气混凝土砌块应用技术规程》的应用[J]. 天津建设科技(6):24-24.
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