节能建筑外墙的热工性能.docx

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节能建筑外墙的热工性能

节能建筑外墙的热工性能

摘要

随着社会经济的发展，新建建筑物的不断增多，在能源短缺严重的今天，建筑能耗引起极大关注。

在众多解决方法中，改善建筑物围护结构的热工性能是实现建筑节能的有效途径之一，而外墙是建筑围护结构的主要组成部分，据统计通过外墙传热所造成的能耗损失约占建筑外围护结构总能耗的35%--45%，因此研究外墙热工性能具有重要而特殊的意义，而研究节能建筑外墙厚度优化是一门必不可少的课题。

本文以内蒙古中部地区常用的墙体材料、墙体结构、构造层次等为研究内容，结合当地的气候环境等条件，研究计算了内蒙古中部地区典型的已建和在建节能建筑外墙的热工性能,并运用热经济学,综合考虑建筑物能量消耗和墙体造价,对墙体材料的热工性能、造价进行了分析计算,并建立了墙体厚度优化的数学模型,确定了最佳墙体厚度和保温层厚度的优化公式。

提供了进行墙体选择，墙体尺寸优化的依据。

最后本文通过选取内蒙古中部地区常用的1种组合墙体类型，依据当地独特的气候特点和区域特征，运用已建立的墙体厚度优化数学模型，进行墙体材料热经济性分析和保温层厚度优化分析。

最终得出了页岩空心砖加胶粉聚苯颗粒保温墙体保温层的经济厚度。

并且与实际工程中保温层厚度进行比较分析。

结果表明：

在实际工程中，外墙的厚度应根据各地区各建筑物的具体条件计算得到，而不应简单地直接取用推荐值或凭经验来确定，这样才能有效地提高建筑物的经济性。

本研究对我国节能建筑的工程设计具有一定的参考和应用价值。

关键词：

建筑能耗，墙体材料，热经济性分析，墙体厚度优化

Abstract

Withthedevelopmentofsocialeconomy,thenewbuildinghasincreased,andenergyshortageserioustoday,buildingenergyconsumptionattractedmuchattention.Improvementsinbuildingpalisadestructureofthethermalperformanceistorealizetheenergyconservationofthebuildingoneoftheeffectivewaysofexteriorwall,andbuildingpalisadestructureisthemainpart,accordingtostatistics,theoutsidewallofthelosscausedbyheattransferenergyconsumptionaccountsforaboutthetotalenergyconsumptionstructurebuildingperipheryof35%--45%,sothestudyofexteriorwallthermalperformancehasimportantandspecialsignificance,researchandenergy-savingbuildingexteriorwallthicknessoptimizationisanessentialtask.

Inthispaper,thecommonlyusedinmiddleInnerMongoliawallmaterials,wallstructure,inferiorastheresearchcontent,compatiblewiththelocalclimateenvironmentconditions,studythecalculationinmiddleInnerMongoliatypicalbeenbuiltandenergy-savingbuildingunderconstructionofexteriorwallthermalperformance,andtheuseofahoteconomics,consideringbuildingenergyconsumptionandwallbodyofwallingmaterialcost,thethermalperformance,bearingcapacityandcostisanalyzedandcalculated,andsetupthewallthicknessoftheoptimizationmathematicalmodel,theoptimumwallthicknessandtheoptimizationoftheinsulationlayerthicknessformula.Provideawallchoice,wallbodysizeoptimizationofbasis.AtlastthispaperthroughtheselectioninmiddleInnerMongoliacommonlyusedofwalltype,basedonthecombinationoftheclimatecharacteristicsandlocaluniqueregionalfeatures,useoftheestablishedwallthicknessoptimizationmathematicalmodel,thewallmaterialhoteconomicanalysisandthermalinsulationlayerthicknessoptimizationanalysis.Withtheactualengineeringthermalinsulationlayerthicknessofcomparisonandanalysis,theauthorputsforwardhisownideas.

Theanalysisresultsshowedthatintheactualproject,thethicknessofthewallshouldbeaccordingtothespecificconditionsofbuildingsarecalculatedinalllocalities,andshouldnotsimplydirectaccesstorecommendvalueortodeterminebyexperience,sothatwecaneffectivelyimprovebuildingefficiency.Soourcountrypowersavingconstructionengineeringdesigntohavethecertainreferenceandapplicationvalue.

KeyWords：

Buildingenergyconsumption,wallmaterial,hoteconomicanalysis,wallthicknessoptimization

第一章绪论

1.1研究背景

随着社会经济的发展目前，建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为我国能源消耗的三大“耗能大户”。

尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，呈急剧上扬趋势。

建筑节能已经引起有关部门的高度重视。

早在1986年，我国就开始试行第一部建筑节能设计标准，1999年又把北方地区建筑节能设计标准纳入强制性标准进行贯彻。

国办和建设部近年来又相继出台了《进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》、《关于发展节能省地型住宅和公用建筑的指导意见》等文件，以推动建筑节能工作。

各地也纷纷出台具体落实措施，希望降低建筑能耗。

目前建筑节能状况还落后于西方发达国家，且与国外的差距主要表现在建筑围护结构的保温隔热性能上。

要降低建筑物的能耗，首先要考虑墙体的节能，所以改善建筑物维护结构的热工性能是实现建筑节能的有效途径之一，而外墙又是建筑围护结构的主要组成部分，通过外墙传热所造成的能耗损失约占建筑外围护结构总能耗的35%--45%，因此研究外墙热工性能具有重要而特殊的意义，外墙厚度优化是其中一门必不可少的研究课题。

多年来，我国建筑墙体一般采用单一材料，如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等，单一墙体的材料导热系数大，一般为高效保温材料的20倍以上，由于建筑节能的需要，现行规定不能满足保温隔热的要求，并已逐渐被新型的复合墙体所代替。

这种复合墙体要通过在墙体的主要结构基础上增加一层或几层复合绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。

复合墙体很好的发挥了两种材料的长处，既不会使墙体过厚，又能承重，保温效果又好，因此，发达国家新建建筑已基本上采用此种方式。

1.2研究的目的和意义

本文以内蒙古中部地区目前的节能建筑为研究对象，针对内蒙古的气候条件和地域特点，对外墙的墙体隔热效果和墙体的厚度进行研究，以进一步提高建筑外墙的保温隔热效果，节约能源，改善室内环境的舒适度，期望对内蒙古中部地区的建筑节能工作做出一些有益的探索和尝试。

本文研究的主要目的是：

（1）验证内蒙古中部地区按节能65%设计标准进行建设的节能建筑外墙热工指标，是否达到居住建筑节能设计标准、满足建筑设计要求。

（2）对已有节能建筑外墙的墙体结构和厚度进行热经济进行研究，分析理论值和现有值之间的关系，探索适于内蒙古中部地区的外墙最佳厚度的做法。

（3）分析建筑外墙对能耗的影响因素，建立墙体厚度优化的数学模型，确定最佳墙体厚度的计算式。

提出外墙厚度优化和外保温的优化建议；包括外墙墙体材料、保温材料的选用以及外墙厚度的确定。

1.3国内外研究现状

关于节能建筑外墙厚度优化设计研究，目前世界上许多国家对这一课题都做了深入细致的研究，同比发达国家我国在这方面虽然起步较晚，但发展很快。

1.3.1国内研究现状

2002年房琳，曲德林等[1]介绍了一种计算空调建筑外墙和屋顶经济绝热厚度的模型。

该模型根据热流通过不同组件时间的相关分析并运用Lagrange乘子法,计算了不同增初投资额条件下外墙和屋顶的经济绝热厚度。

运用该模型,依据上海、南京、武汉和重庆的气候参数对一典型住宅建筑进行了数值计算。

计算结果表明,从经济评价角度来看,外墙保温隔热宜采用各朝向不均匀分布的原则,其中西墙采用节能措施带来的收益最大,南墙最小。

此外还分析了电价、贴现率、使用年限、绝热材料价格和气候因素对外墙和屋顶绝热材料厚度取值的影响。

2006徐云伟，贾珣等[2]分析了我国建筑墙体能耗的现状，计算了节能65%的建筑耗能指标及围护结构传热系数限值，应用热经济学，综合考虑建筑物能量消耗和墙体造价，对墙体材料进行选择，并建立墙体厚度优化的数学模型，确定最佳墙体厚度的计算式。

这样就得到墙体厚度优化设计的理论依据。

2007年，高阳洋[3]对哈尔滨地区几个典型结构高层建筑外墙的传热系数及温度场进行了现场检测。

结果表明，高层框架结构外墙和剪力墙结构外墙相比，前者的保温材料厚度可相对小些，保温材料性能可相对差些。

另外，对墙体的衰减倍数和延迟时间进行了研究。

证明二者受墙体保温形式，墙体厚度，墙体结构层材料以及保温材料的影响。

建议哈尔滨地区，保温材料选用挤塑苯板，结构层优先选用陶粒空心砌块。

2010年，房志勇、程琛等[4]通过对严寒地区通讯机房外墙的研究和总结，重点