283 墻體保溫層厚度對(duì)建筑能耗的影響

1、墻體保溫層厚度對(duì)建筑能耗的影響湖南大學(xué)周晉肖堅(jiān)摘要：墻體保溫是目前常用的節(jié)能措施之一，但墻體保溫的節(jié)能效果與氣候、建筑類型、室內(nèi)發(fā)熱情況均有較大關(guān)系。本文以長(zhǎng)沙市某辦公類型建筑為例，針對(duì)20Wm2、50Wm2及80Wm2三種不同的室內(nèi)發(fā)熱情況，逐漸改變外墻保溫層厚度，對(duì)空調(diào)采暖能耗的變化情況進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬，模擬結(jié)果表明：隨著保溫層厚度的增加，全年空調(diào)采暖能耗逐漸減小，但節(jié)能率的增加趨勢(shì)逐漸趨緩；并且發(fā)現(xiàn)室內(nèi)發(fā)熱量越大，墻體保溫所能達(dá)到

2、的節(jié)能率越低。關(guān)鍵詞：公共建筑節(jié)能墻體保溫室內(nèi)發(fā)熱量1概述當(dāng)前，全國(guó)的建筑節(jié)能工作已經(jīng)全面開展，凡是新建建筑都要求進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。隨著節(jié)能工作的深入，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)開始將節(jié)能目標(biāo)從50%提高到65%。為了達(dá)到這一目標(biāo)，人們對(duì)各種節(jié)能技術(shù)、節(jié)能產(chǎn)品和能耗管理方面都進(jìn)行了更加廣闊和深入的研究和嘗試。目前，建筑節(jié)能的常用做法之一是在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上增加保溫層，但墻體保溫的節(jié)能效果與氣候、建筑類型、室內(nèi)發(fā)熱情況有較大關(guān)系，墻體保溫的節(jié)能效果隨著保溫層厚

3、度的增加而發(fā)生變化，并具有一定規(guī)律性。本文以長(zhǎng)沙市一棟辦公建筑為例，通過(guò)能耗模擬研究，分析了在不同的室內(nèi)發(fā)熱情況下，改變保溫層厚度對(duì)建筑空調(diào)采暖能耗的影響。2模擬對(duì)象及工具本文在模擬研究中的分析對(duì)象為一棟位于長(zhǎng)沙市的辦公性質(zhì)建筑，建筑面積約678m2，共三層，磚混結(jié)構(gòu)，平屋面，建筑內(nèi)除了衛(wèi)生間，其他都是辦公室和會(huì)議室。出入口為鋁合金玻璃門，外窗為鋁合金單層玻璃推拉窗，室內(nèi)門為木門。模擬分析中，假定工作時(shí)間為周一到周六，8:00~18:0

4、0。三種室內(nèi)發(fā)熱量：20wm2、50wm2及80wm2；保溫做法上，外墻，屋面以及出挑的樓板都采用膨脹聚苯板外保溫，分析了9種保溫層厚度：0mm、30mm、4mm、50mm、6mm、70mm、8mm、90mm及100mm?？照{(diào)系統(tǒng)采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，冷熱源采用冷水機(jī)組及燃?xì)忮仩t。本次模擬采用的工具是英國(guó)DesignBuilder公司開發(fā)的建筑模擬軟件，它是專門針對(duì)Energyplus開發(fā)的用戶圖形界面軟件，包括了所有EnergyPl

5、us的建筑體型，構(gòu)造，材料，人員活動(dòng)，內(nèi)部設(shè)備等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的輸入部分，是一個(gè)針對(duì)EnergyPlus建筑能耗動(dòng)態(tài)模擬引擎開發(fā)的綜合用戶圖形界面模擬軟件。3模擬結(jié)果及分析針對(duì)3種室內(nèi)發(fā)熱情況及9種不同的保溫層厚度，本文共進(jìn)行了27個(gè)算例的模擬研究，得到了典型年中建筑的冷量需求和熱量需求，并對(duì)其進(jìn)行了分析。在不同的室內(nèi)發(fā)熱量情況下，改變保溫隔熱層的厚度而導(dǎo)致的冷量需求的變化如表1、表2及表3所示。十二月0.010.530.730.941.17

6、1.381.581.771.95全年667496368763298630086281462604624576233562231從表1中可以看出，在室內(nèi)熱源發(fā)熱量不大時(shí)，比如20Wm2，與不做保溫相比，隨著保溫層厚度的增加，冷量需求無(wú)論是逐月還是全年總和都呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。當(dāng)室內(nèi)發(fā)熱量從20Wm2增加到50Wm2時(shí)（見表2），隨著保溫隔熱層的增厚，冷量需求總量依然是逐漸減少的。但在個(gè)別月份，例如十一月；做保溫時(shí)冷量需求比無(wú)保溫時(shí)還要大，并

7、且隨著保溫層厚度的增加而遞增。分析其原因，應(yīng)該是室內(nèi)的熱量由于保溫層的加厚，無(wú)法散發(fā)出去，而造成冷量需求的增加。當(dāng)室內(nèi)發(fā)熱量達(dá)到80Wm2時(shí)（見表3），這種變化趨勢(shì)更加的明顯，從表中可以看到，三月，四月以及十月，十一月這四個(gè)月份中，冷量的需求都隨著保溫層厚度的增加而增加的。而在五月和九月，冷量需求雖然是降低的。但降低的幅度很小。這些都體現(xiàn)了室內(nèi)熱源發(fā)熱量的增大對(duì)室內(nèi)需冷量的影響。與冷量需求相比，熱量需求則隨著保溫層厚度的增加而逐漸降低，

8、并且隨著室內(nèi)發(fā)熱量的增加而減少，其規(guī)律較為明顯。綜合考慮需冷量和需熱量時(shí)，發(fā)現(xiàn)在室內(nèi)發(fā)熱量比較大的情況下，如80Wm2時(shí)，隨著保溫隔熱材料厚度的增加，在最冷和最熱的季節(jié)，冷熱量需求會(huì)降低，但在過(guò)渡季節(jié)，冷量需求反而會(huì)增加。而并不像人們所想象的那樣不斷地增厚保溫隔熱材料的厚度，冷熱量的需求會(huì)一直下降。通過(guò)對(duì)24個(gè)算例的模擬，可以計(jì)算出在三種室內(nèi)發(fā)熱量的情況下，全年空調(diào)采暖能耗的節(jié)能率隨著保溫層厚度的變化情況，如圖2所示。203040506

9、0708090100110050001000015000200002500030000全年熱量需求（kWh）保溫層厚度（mm）內(nèi)部發(fā)熱量20Wm2內(nèi)部發(fā)熱量50Wm2內(nèi)部發(fā)熱量80Wm2圖1不同保溫厚度情況下的年需熱量從模擬的結(jié)果圖中，可以發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：（1）隨著室內(nèi)發(fā)熱量的增加，墻體保溫所產(chǎn)生的節(jié)能效果是隨之降低的。例如在室內(nèi)發(fā)熱量為20Wm2時(shí)，節(jié)能效果最高可以達(dá)到25%以上，而在室內(nèi)發(fā)熱量為80Wm2時(shí)，節(jié)能效果最高也不過(guò)11%；