环保节能型砌块墙体节能分析

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1、砌体结构理论与新型墙材应用环保节能型砌块墙体节能分析★金伟良1郑鸿1岳增国1(1．浙江大学结构工程研究所，杭州310027)摘要：本文数值模拟了内、外保温形式下外墙内表面温度的稳定性、砌体的内外温度差和热桥效应三个方面的性能比较和分析，模拟结果说明外保温形式在这三个方面的效果都比内保温形式优越。通过比较不同保温形式和工程可应用性的优缺点，指出外保温是夏热冬冷地区最优的保温隔热形式。．并基于寿命周期成本(LCC)的方法计算保温材料的最优厚度：采用动态投资方法计算保温系统的经济回收期。并把上述方法应用到算例

2、分析中。验证了方法的有效性。’关键词：保温形式；节能；热工性能；寿命周期：最优厚度：回收期1前言随着经济发展与人民生活水平的提高。建筑能耗在国家总能耗中已占据重要地位。发达国家建筑使用能耗约占总能耗的25％～30％m，同时从整个建筑寿命周期来看，建筑自身耗能只占35％，高达65％的能耗与建筑的使用和维护有关阁．因而如何在使用与维护阶段降低建筑的能耗是建筑节能的重中之重。建筑围护结构是建筑耗能的主要部位，通过对围护结构的保温隔热研究，采用合理的保温隔热技术，是行之有效的建筑节能措施。围护结构各部分耗能又不

3、相同131：外墙25％～28％，f-j窗散热25％～28％，门窗渗透23％。25％，屋顶8％。10％，楼梯间隔墙10％。地面3％。相比较而言，外墙是围护结构耗能的重要部位，提高外墙的保温节能效果可以有效的降低整个建筑的能耗。砌体结构在我国是一种重要的结构形式，大量应用在低层、多层、中高层建筑结构中，在全国的住宅建设中．采用砌体与混凝土结构相结合而建造的砌体结构房屋占90％以上【4】。随着我国墙改工作的深入进行，出现了一些新型砌块，在建筑结构中的应用越来越广泛。这些新型砌块具有保护耕地、保护环境、节约能源

4、、强度高、自重轻、降低工程造价、缩短建设周期等技术经济优势，有利于可持续发展战略的实施，正逐渐取代多层砖混结构住宅中的粘土砖。成为主导墙体材料。形成环保节能型住宅新体系。但是，单一的砌块墙体保温隔热性能差，难以满足《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》规定的热工性能。这就要求采取保温层构成复合墙体来提高墙体的热工性能。以达到设计标准的要求与建筑节能的目标。目前。砌块墙体的保温形式很多【t71主要可分为：外保温、内保温、夹芯保温三类。保温形式的选择、保温层厚度的确定受许多因素的影响。合理的保温节能方案要适应

5、地域气候特点，满足热工性能要求，同时要尽量实现经济最优，降低其在寿命周期内的总能耗，实现环保节能目标。本文对比分析了不同保温形式的优缺点．并结合有限元分析比较不同保温形式的热工性能，为选择适合于夏热冬冷地区砌块墙体的保温形式提供数值依据。然后对砌块墙体进行节能经济性分析，给出了基于寿命周期成本t习(LCC)计算保温材料的最优厚度以及经济回收期的方法。2砌块墙体保温形式和系统的选择2．1保温砌块墙体节能热工性能分析通过浙江大学结构工程研究所冬季和夏季试点建筑墙体内外表面温度场现场监测和有限元模拟．对比发现

6、模拟结果与实测结果比较吻合，误差对于工程应用而言在可以接受范围内，证明了有限元分析模型的有效性两。因而本部分利用已验证的有限元模型分析不同保温形式的砌块墙体的热工性能，量‘基金项目：杭州市科学技术局。杭州市建设委员会资助项目(200432360)332墙体材料与节能化比较不同保温形式的保温节能效果。2．1．1计算方法及模型根据浙江大学结构工程研究所前期的现场监测数据和数值模拟结果对比分析．认为外墙温度基本沿墙体本身厚度方向变化．因而分析时把不同方位墙体按一维温度长进行简化计算p坷。分析采用AN—SYS瞬

7、态热分析【111，边界条件采用第一类边界条件。即在墙体内外表面施加现场测试得到的第一时刻温度值，本文分析采用现场测试得到的西外墙表面温度值。未保温墙体构造为：未保温墙体从内到外的构造：20mm混合砂浆+190mm砌块+20mm混合砂浆；内保温及外保温采用相同的材料，所不同的是保温层的位置分别处于墙体内侧和外侧，保温隔热层各材料厚度及热工性能表l。2．1．2不同保温形式外墙内表面温度稳定性分析‘通过对内保温、外保温以及未保温三种保温形式下的外墙进行瞬态温度场分析．得到三种保温形式下外墙内表面的逐时温度值，

8、见图1，2。从图中可以看出在相同的边界条件下．外保温墙体内表面温度变化幅度最小、内保温次之。未保温墙体变化幅度最大．说明在采用相同热工参数保温材料的情况下．外保温比内保温更有利于保持室内空气温度和墙体内表面温度的稳定性。2．1．3不同保温形式砌体本身温度差值对比分析表1材料层热工参数和厚度取导热系数A密度p比热C材料层厚度材料层／W／(m·K)／kg／m3，J／(kg·K)／m①混合砂浆0．87170010500．02②二排孔空心砌块0．7