住宅建筑围护结构与保温性能的探讨及分析

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  【摘 要】现代住宅建筑中,外墙外保温系统的要求逐渐提高,不仅是节能环保还要注重结构上的设计,外墙保温隔热结构受到多方面的影响,但经过研究表明,一般的墙体结构,用不超过40mm的保温隔热砂浆即可。这就可以达到一个标准的墙体传热系数,本文以实际工程为例,详细介绍了在住宅建筑中,如何以最少的投入获得最好的保温效果。
  【关键词】住宅建筑 围护结构 保温性能
  我国近期发行的节能设计标准中,根据冬季的室外气象参数,详细规定了我国北方各个地区的住宅围护结构构件传热系数的上限值,这个参数里没有将夏季的室外条件列入其中,针对整个天津地区来讲,是冬季寒冷夏季炎热,太阳从不同角度的辐射也影响了住宅的热状况,所以住宅围护结构保温性能是受到气象条件的变化和太阳辐射的方向性变化。根据这种不同的要求,需合理的确定外墙及屋面的保温性能材料。住宅的最终目的是为了满足人体舒适的需求,尽量去减少材料的消耗达到保温的目的。下面我们结合天津地区的实际建筑,分析住宅建筑外墙的保温材料的性能变化如何影响到室内的温度。根据分析找到适合的节能外墙结构的保温材料。
  一、研究方法及工具
  清华大学的空调教研组经过20年研究开发的DeST软件,可以方便而且有效的研究不同的建筑方案在各种干扰下的室内温度状况,他是通过对建筑热过程的模拟数据进行分析,这个已经在不同的建筑结构和不同的室内外温度下得到了验证。这属于一种新型的计算机模拟分析方法,在现代的室外保温材料运用中得到了大量的运用。它通过模拟的数据分析出在室外气象条件和室内热扰量的情况下对热冷量指标的变化。
  研究对象为体院北普通的5层砖混居民住宅楼。为了简化问题,选取底层、中间层(3层)和顶层的中间段及东、西端头的南、北向房间,分析它们的耗热量和耗冷量指标的变化。这些房间的功能均为卧室,房间的朝向分别为南向、北向、东南向、东北向、西南向和西北向。气象数据随机产生的Medpha软件,记录了全年的室外温度和太阳辐射值,这个数值代表了整个天津地区历年的气温变化情况。但为了能更真实的反映住宅的热过程,把南向阳台通过地板反射太阳直射到南外墙温度考虑其中。以及冬季中通过门窗缝隙渗透进来的通风换气也考虑其中,得出的结论是冬季的温度设定在16摄氏度,夏季是28摄氏度。
  二、冬季耗热量分析
  冬季的室内温度总是要低于室内的温度,尽管有太阳的辐射,可以降低房间冬季耗热量,但是室内的温度还是一样会向室外流散,所以失热与得热这两者对住宅冬季能耗都是有影响的。冬季的太阳辐射不是很强,但是辐射的温度同样会影响到冬季耗热量的指标。对于房间的大小不同,朝向不同都会受到影响,南向的房间,接受太阳辐射最多,所以它的冬季耗热量是最低的,已基本达到了标准的规定要求,而北向,东北和西北的冬季耗热量明显增加,太阳辐射的时间较少,由于房间的面积大小不同,受热的墙体面积也是不同的。太阳辐射的热增加要小于室内向室外散发的热量,所以说冬季耗热量指标的增加,与不同朝向的不同房间的面积是是有关系的。不同的层次影像不是很大。
  由于南向接受太阳辐射多,所以南向房间的耗热量指标要低于北向房间,如果说单独的从外墙来比较的话,南向外墙的保温效果不如北外墙要好。同一个房间的外墙体保温效果基本上是一致的。所以说外墙保温材料的选择根据不同朝向和面积的大小均匀的分布,东西向的墙体保温可以适当的加强,对于南墙可以不采取保温措施。
  三、夏季耗冷量分析
  天津的夏季气候特点是炎热高温,主要是因为太阳辐射较为强烈,所以他的室外温度远远高于室内温度,热量就会从室外流到室内。但是到了夜晚室外的温度适宜,所以建议住户是白天拉窗帘,遮挡太阳的辐射,夜间可以打开门窗通风换气。根绝这个状况,我们在模拟数据分析夏季热状况时,要把夜间通风考虑其中。
  显然,中间层和底层房间的耗冷量要低很多,而顶层房间的耗冷量指标远远在二者之上。耗冷量指标最小的房间朝向为南,其次就是朝北走向,其他走向(东北、东南、西北及西南)的房间耗冷量指标相对较大。其中,对住宅房夏季热状况造成恶性的最大因素是太阳辐射,由于南向阳台地板可以将大部分太阳直射光挡住,可对南向墙有一定的保护作用;北向外墙接受到的夏季太阳辐射相对要多一些,而东、西向外墙的太阳辐射热最高。因此非常有必要加强对外围护结构接受太阳辐射热的保护作用,同时还要考虑到其保温性能,即满足冬、夏季住宅節能需求。对不同的房间进行比较,我们发现东、西外墙保温效果最佳。而对于同一房间的比较,各房间耗冷量指标的下降幅度很明显,远远超过其它外墙。由此可以总结顶层房间夏季热的主要原因是由屋面所接受的太阳辐射热构成的。所以,为了满足夏季住宅节能的要求,应对顶层房间的保温热阻值进行加大调整。
  外墙完成保温效果后,围护结构保温性能的增加妨碍了夜间室内与室外热量的交换,这是造成部分房间耗冷量指标增加的原因。为了方便室外的低温流通到室内,使室内温度降低,很有必要加大室内、外的夜间通风换气作用。根据房间的朝向和房间面积的大小,可采取不均匀分布的方式对住宅建筑外围护结构保温性能的处理,冬季的时候,住房外墙的保温性能主要受室外气象条件的影响;从屋面的保温方面来说,在满足夏季耗冷量指标的同时也要注重冬季耗热量指标的变化。本文主要围绕一个住宅建筑方案进行探讨,对住宅建筑围护结构保温性能方面的分析还是不够深刻,往今后能有更深入的研究
  参考文献:
  [1]孙增桂,郑宜涛. 热流计法在建筑节能检测中的应用. 建设科技,2003.6.
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  [3] 林其标,林燕,赵维稚,住宅人居环境设计.广州:华南理工大学出版社,2000.
  [4] 李彩云,浅谈建筑节能开发应用[J].科学之友,2010,(5).
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