y(Nat ural ) Vol。 36 文章编号: (2009) 长沙地区居住建筑外墙保温层最佳厚度的研究 (湖南大学土木工程学院 ,湖南 长沙 ) :考虑太阳辐射对墙体传热的影响,运用 P1 P2经济性模型对寿命周期内保温 层最佳厚度进行了研究 ,并对长沙市居住建筑 种外表面颜色的典型外墙的保温层最佳厚度进行了计算。 分析了现值因数 、基层热阻和气候因素对选定的 种保温材料最佳厚度的影响 ,提出了根据保温材料的性价指标确定最优保温材料的方法。 结果表明 ,膨胀 聚苯乙烯由于寿命周期内的总投资现值最低 ,收益净现值最大 考虑到外墙朝向的影响,不同朝向的外墙 ,其保温材料宜采用不同厚度 ;外表面为深色的 东北向外墙采用最佳厚度保温层带来的寿命周期收益最大 ,浅色的南墙最小。 关键词 :居住建筑 ;保温层 ;最佳厚度 ;寿命周期 ;现值因数 中图分类号 TU111。195 文献标识码 YU ( , China) : ion wall in2 life cycle model wall ions ed。

ion were ion rice index 。 have shown ion ma2 cycle cost cycle net ions ion tion : 随着经济的迅速发展 ,建筑能耗的比例不断增 2004年中国 ,预计到2020 ,总的建筑能耗将要增长到社会总能耗的 35 据统计在中国用于暖通空调的能耗已占建筑总能耗的 55 %以上 提高围护结构的保温性能可以减少空调供热能耗费用 ,但也会 增加建设成本 ,且保温层的使用寿命是有限的 ,因此 存在一个使保温层投资和寿命周期内的空调采暖费 用之和最小的保温层厚度值 ,称其为最佳厚度。

目前 ,中国对保温层最佳厚度的研究很少 ,寿命 收稿日期: 基金项目 :湖南省建设厅资助项目() 作者简介 :于靖华(1981 ,辽宁北票人,湖南大学博士研究生 : @126 :长沙地区居住建筑外墙保温层最佳厚度的研究17 周期法是保温层最佳厚度最为普遍的计算方法 利用采暖度日数进行能耗计算,通过建立外墙保温 层最佳厚度数学模型 ,探讨外墙总费用最低的最佳 室温时 ,将高于 (低于) 基础室温的度数乘以 得出乘积的累加值。墙体各朝向计算公式如下 以前的研究均没有考CDD 虑太阳辐射对外墙传热的影响,在保温层最佳厚度 计算时只考虑了冬季采暖能耗,忽略了保温层对夏 季制冷能耗的影响。 此外 ,缺乏对保温材料经济优越 性评价的研究。 因此本文提出运用等效空调度日数 和采暖度日数及 P1 P2经济性模型来计算居住建 筑寿命周期内保温层最佳厚度的方法 并对长沙市居住建筑 种外表面颜色的典型外墙的保温层最佳厚度进行了计算。 墙体空调及采暖能耗费用111 等效空调度日数与采暖度日数 空调度日数和采暖度日数是最简单最直接的建 筑能耗分析方法。

国外一些学者根据经验公式计算 室外综合温度 ,用以替代室外平均温度 ,使建筑围护 为等效采暖度日数 为基础室温,冬季取 18 夏季取26 度日数数值不同,更适合计算墙体负荷。 室外气 象资料取自于中国气象局气象信息中心气象资料室 及清华大学建筑技术科学系提供的建筑热环境分析 专用气象数据集。 文献[ 11 研究确定了夏热冬冷地区长沙市居结构能耗计算更加准确合理 ,但这种方法涉及住建筑空调季为 ,采暖季为11 参数多 ,多种参数假设取值使准确性降低 ,综合温度 亦不能反映太阳辐射对不同朝向墙体传热的影响。 同时 空调度日数和采暖度日数与空调系统的运行并不相符 ,需要确定反映空调系统运行的空调季和 采暖季 ,才能更加准确地计算制冷能耗和采暖能耗。 等效空调 (采暖) 度日数定义为 ,在空调季 (采暖 中当某天室外日平均综合温度高于(低于) 基础 15到次年 ,并对空调季和采暖季内等效温差的计算进行了研究 ,根据模拟软件 eQU EST 算的墙体负荷和已知的传热系数及面积,反算得出 不同外表面颜色时各向墙体的空调季与采暖季等效 温差。 长沙市各朝向等效空调度日数 CDD 和等效采暖度日数 HDD 长沙地区CDD 墙体外表面颜色CDD HDD NEES 浅色553 580 590 567 544 648 697 643 267中间色 720 772 795 737 706 900 990 890 130深色 883 962 997 912 865 SW—西南 ;NW—西北 NE—东北 SE—东南 ;浅色 —外表面太阳辐射吸收系数为 ;深色—外表面太阳辐射吸收系数为 112墙体空调及采暖能耗费用计算 冬季单位面积外墙的瞬时热损失为 86400 kw 86400 kw HDD qw为单位面积外墙热损失 kw为外墙 的传热系数 86400 kw 86400 kw CDD 18湖南大学学报 (自然科学版) 2009 (12)系数无影响 ,则外墙总传热系数 kw 可表达为 Ro分别为室内和室外空气的热阻 Rins为保温层的热阻 ins为保温材料的导热系数 P1为能耗费用 (节能费用) 在经济性分析年限 即经济性分析年限内总能耗费用 节能费用)与首年的比值 P2为分析年限 内对保温层的支出资金总额(包括维 wt为基层墙体的总热阻 长沙地区位于夏热冬冷气候区,根据《夏热冬冷 地区居住建筑节能设计标准》(J GJ 134 —2001) 较小的一个 为贷款利率。

单位面积保温层的成本可用下式计算 (13)ins 的规定,在对该地区居住建筑进行能耗分析时 ,设制 冷设备为间歇式电制冷空调器 空调额定能效比EER ,部分仍使用电热型采暖器,综合采暖额定能效 单位面积外墙采暖能耗费用Ew Cins为保温层成本 Ci为保温材料单 Cp为其他综合费 包括保温系统其他材料费、人工费 、不可 预见费用等。 在寿命周期内总投资现值 CT为保温材料投 资与空调供暖能耗总投资现值之和 CF86 400 kw HDD CF为燃料的单价 HV为燃料的低热燃烧 CS为空调供暖所节能费 用现值与投资费用现值之差 024P1 CE EEREw 024kw HDD 。 (15) 其中 CE 为电的单价 夏季空调耗电费用为 024kw CDD CT最小或寿命周 期内收益净现值 CS最大时为最优保温层厚度 (10)公式 (14) (15)对保温层厚度 出保温层最佳厚度xop 的计算公式为 024P1 (16)211 经济性分析模型 xop ins美国学者 提出了 P1 P2经济性模型分 HDD (17)方法 ,可用于保温层最佳厚度的计算,表达式为 212长沙地区外墙保温层厚度计算 取该地区典型墙体 (20 mm 石灰砂浆 190mm P1 20mm水泥砂浆 种常见保温材料最佳厚度进行计算。

假设各保温 层其他综合费用为45 (其他材料费需要25 ,人工费15 :长沙地区居住建筑外墙保温层最佳厚度的研究19 种保温材料的性能参数及价格Tab。 s ion mater 挤塑聚苯乙烯,膨胀聚苯乙烯 ,范围在 142～239 CSop 递减顺序恰好相反 136。9～329。 膨胀聚苯乙烯寿命周期内 经济性参数的取值Ta P220 0513 CTop增加约 CSop 影响均较大 ,各保温 材料 东北向 CSop 最大 ,高于南向 (最小) 30 CSop 最大 由浅色变为深色 CSop 增加 温材料的最佳厚度图。最佳保温层厚度由低到高分 别为聚氯乙烯 、聚氨酯 、挤塑聚苯乙烯 、膨胀聚苯乙 烯和珍珠岩 ,范围为 cm。不同朝向墙体 中南向保温层最佳厚度最小 ,其次为东南和西南 北向保温层最佳厚度最大,各保温材料由于朝向的 不同最大相差 cm。因此 ,由于外墙朝向的影 ,不同朝向的外墙,其保温材料宜采用不同厚度。 外表面颜色对东向和东北向的墙体保温层最佳厚度 的影响较大 ,且颜色越深 ,保温层厚度越大。

各朝向墙体保温层最佳厚度Fig。 ion 分别显示了20 年寿命周期内的最 佳厚度保温层的总投资现值 CTop以及收益净现 CSop CSop 有显著差异的最大原因 CTop由大到小依次为聚氯乙烯 ,珍珠岩 。 ion mat erial 。 ion mat erial 保温材料的导热性能与造价是两个重要因素 需要综合考虑以确定最优的保温材料。因此 ,引入性 价指标 CA 对保温绝热材料进行技术经济评价的优 选方法 :即用保温材料的单位体积价格乘以其导热 系数 ,乘积越小者 ,技术经济效果越好 以北向中间色墙体为例 显示了保温材料的CA CTop保温材料 ins总投资现值最低 ,收益净现值最大 ,不同外表面颜色 挤塑聚苯乙烯 35 15。 的各朝向墙体其最佳厚度为15。 3～18 cm 膨胀聚苯乙烯25 14。 136。9～152。 CSop 珍珠岩9。 聚氨酯30 22。

响相对较小,各保温材料东北向 Top最大 ,高于南 聚氯乙烯 130 07051。 20湖南大学学报 (自然科学版) 2009 CSop 的耦合关系 随着保温材料CA 的增加 CTop呈幂函数趋势增加 ,同时 CSop 呈幂函数降 种保温材料CA 种保温材料技术经济优越性依次为聚氯乙烯 对墙体保温层最佳厚度的影响Fig。 ion CSop的耦合关系 Fig。 CSop墙体的保温层最佳厚度与气候条件 、现值因数 基层热阻、保温材料的导热系数等很多因素有关。 随着基层热阻的增加建筑外墙厚度,保温层最佳厚度呈线性递减 导热系数越大者,其最佳厚度下降越快。 因此在 保温材料中珍珠岩最佳厚度下降最快,其他材料最 佳厚度均缓慢下降。 基层墙体热阻对保温层最佳厚度的影响Fig。 ion 现值因数 PW 包括寿命周期、能源价格的增 长率以及贴现率 显示了PW 对保温层最佳厚度的影响 随着PW 保温层最佳厚度有不同程度的增加 增加的速度越快。 DD 值包括气象参数及空调及采暖系 不同地区乃至相同地区不同朝向均不相同。

显示了随着DD 增加 保温层最佳厚度以幂函数趋势增加。 DD对保温层最佳厚度的影响 Fig。 ion 可以防止根据经验选择绝热材料厚度所造成的综合效益损失 此最佳保温层厚度的计算对建筑节能和建筑市场的发展具有重要的指导意义。 本研究的目的在于为设 计师提供了一种选择保温材料及计算最佳保温层厚 度的方法 ,能保证外墙在保温层寿命周期内所产生 的全年能耗费用和保温层造价之和最低及收益最 该方法不仅适用于夏热冬冷地区,还适用于其 他气候区以及不同供热方式的保温层最佳厚度的求 本研究在计算过程中忽略了保温材料施工技术的难度和由于保温材料的不同导致其他综合费用的 差异 ,计算结果仅供设计师参考。 ,提出了用等效空调和采暖度日数及P1 P2经济 :长沙地区居住建筑外墙保温层最佳厚度的研究21 性分析模型来计算寿命周期内保温层最佳厚度的方 个朝向的典型外墙的 种保温层最佳厚度进行计算,分析 了现值因数 、基层热阻和气候因素对 种保温材料最佳厚度的影响 ,并提出根据保温层材料的性价指 标来比较材料优越性的方法。 结果表明 ,长沙地区最 佳保温层厚度由低到高为聚氯乙烯 、聚氨酯 苯乙烯、膨胀聚苯乙烯和珍珠岩 ,范围为 cm。

各保温材料由于朝向的原因最佳厚度相差 cm,因此不同朝向的外墙 ,其保温材料宜采用不 同厚度。 保温材料的性价指标越小者 ,最佳厚度的保 温层在寿命周期内总投资现值越小及收益净现值越 ,其经济效果越好;各种材料中膨胀聚苯乙烯在寿 命周期内总费用最小且收益净现值最大 ,对于不同 朝向和外表面颜色 ,东北向深色外表面墙体的寿命 周期收益净现值最大 ,南向浅色外表面墙体最小。 本文计算结果对提高墙体的综合经 济效益具有十分重要的指导意义。 参考文献 etal using l years mates[J 墙材革新与建筑节能,2004 ,QIAN ,XIE etal ,2004 (11):28 ) 建筑热能通风空调,2005 ,24 。

新型建筑材料,2007 ,34 。 wall 2007,34 重庆大学学报 ,2008 ,31 ,WU Wei。 walls [J 24(17/ 18) :2601 KLEIN [J ,1984 ,33 ,2002 ,23 ,2008 ,43 GJ134 —2001 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[ :中国建筑工业出版社建筑外墙厚度,2001 GJ134 —2001 zone 夏热冬冷地区围护结构热工性能系统评价方法的研究[J 湖南大学学报:自然科学版 ,2008 ,35 (10) :16 etal zone ,2008 ,35 (10) :16 Wiley,1991 :475 赵海南,卓光明 2003,24 etal effi layer )[14 etal tion [J

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