寒冷地區(qū)建筑保溫結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)分析

時(shí)間:2022-07-06 02:53:26

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寒冷地區(qū)建筑保溫結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)分析

摘要:隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷加深,寒冷鄉(xiāng)村地區(qū)集中居住房屋的建設(shè)要求逐漸提高,對(duì)于建筑物的保溫效果和節(jié)能提出了新的考驗(yàn)。面對(duì)寒冷地區(qū)晝夜溫差大、冬季嚴(yán)寒時(shí)間長(zhǎng)的實(shí)際情況,如何提高建筑物的保溫和節(jié)能效果成為亟待解決的問題。本文從外墻、屋面板及門窗等幾個(gè)方面,總結(jié)了保溫材料選擇和節(jié)能效果,研究結(jié)果表明:外墻保溫節(jié)能采用“硬質(zhì)泡沫聚氨酯板(PUR)+蒸壓加氣混凝土砌塊(外保溫)為佳,節(jié)能率可達(dá)75%;屋面采用板塊狀保溫材料,外門窗宜使用單框三層雙中空玻璃窗,具有較好的保溫效果。

關(guān)鍵詞:寒冷鄉(xiāng)村地區(qū);保溫技術(shù);應(yīng)用研究

近年來,我國(guó)建筑行業(yè)得到了全面地快速發(fā)展,由早期的粗放式逐漸向集約型發(fā)展轉(zhuǎn)變,但總體改變程度不是很高。建筑行業(yè)年耗能量高達(dá)35%,成為了我國(guó)主要的能耗產(chǎn)業(yè),加劇了社會(huì)經(jīng)濟(jì)與能源供給之間的矛盾,也制約了節(jié)約型社會(huì)建設(shè)的進(jìn)程。大量社會(huì)實(shí)踐顯示,保溫結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)具有優(yōu)越的節(jié)能減排優(yōu)勢(shì),對(duì)促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。我國(guó)地域橫跨度較大,有溫暖如春的江南,也有寒冷缺氧的高原,從北到南,從西到東,氣候變化極大。因此,對(duì)于寒冷地區(qū)的建筑物要求較高,不僅要體現(xiàn)在節(jié)能減排方面,還要實(shí)現(xiàn)冬季保溫、夏季防熱的目的[1]。基于此,研究寒冷地區(qū)建筑保溫結(jié)構(gòu)中的節(jié)能設(shè)計(jì)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1寒冷地區(qū)建筑能耗分析

我國(guó)東西跨度較大、南北地形地貌迥異,致使寒冷地區(qū)分布范圍極為廣闊。隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷加深,寒冷地區(qū)對(duì)集中建設(shè)房屋的需求也越來越多,導(dǎo)致對(duì)建筑物的保溫效果提出了較高的要求。基于此,我國(guó)政府部門集中策劃了適合于寒冷地區(qū)建筑物保溫效果的研究工作以及危房改建等工作,以此為據(jù),為了更好地解決社會(huì)需求,本文分析總結(jié)了寒冷地區(qū)建筑能耗的主要特征,為設(shè)計(jì)保溫系統(tǒng)提供依據(jù)。在寒冷地區(qū),冬季時(shí)間較長(zhǎng),并且晝夜溫差變化極大,導(dǎo)致居民對(duì)于熱能的需求也隨之變化。能耗主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:一是建筑采暖而引起的耗能;二是空調(diào)制熱、地暖地?zé)帷⑴瘹馄茻岬犬a(chǎn)生的能耗,也是最大的能耗;三是生活過程中使用熱水等導(dǎo)致的能耗(表1)。因此,面對(duì)日益增加的能耗問題,尋求更為節(jié)能、環(huán)保的保溫系統(tǒng)是當(dāng)前寒冷地區(qū)所亟需解決的主要問題之一。為此,本文立足于寒冷地區(qū)保溫效果研究,詳細(xì)地介紹了節(jié)能在寒冷地區(qū)建筑物保溫方面的應(yīng)用。

2寒冷地區(qū)建筑保溫結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1外墻保溫結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)。寒冷鄉(xiāng)村地區(qū)住宅區(qū)的基層墻體材料選擇應(yīng)以普適性和經(jīng)濟(jì)性為基本原則,常見的基層墻體材料包括蒸壓加氣混凝土砌塊、燒結(jié)粉煤灰磚、普通混凝土小型空心砌塊和燒結(jié)煤矸石多孔磚等4種類型;保溫材料一般選用硬質(zhì)泡沫聚氨酯板(PUR)、巖棉板、聚苯乙烯擠塑板(XPS)和聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS)等4種類型。寒冷鄉(xiāng)村住宅區(qū)的外墻保溫方式一般分為內(nèi)保溫和外保溫兩種。在本次試驗(yàn)過程中采用正交試驗(yàn)方法分析不同基層材料、保溫材料和保溫方式組合的節(jié)能效果,在試驗(yàn)過程中,假設(shè)兩種為定量,另一種為變量,共進(jìn)行16次試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見表2。從表2可以得出,外墻采用“硬質(zhì)泡沫聚氨酯板(PUR)+蒸壓加氣混凝土砌塊(外保溫)的方式時(shí),節(jié)能效果最為明顯,節(jié)能率可達(dá)75%;采用“燒結(jié)煤矸石多孔磚+硬質(zhì)泡沫聚氨酯板(PUR)(內(nèi)保溫)或“普通混凝土小型空心砌塊+硬質(zhì)泡沫聚氨酯板(PUR)(內(nèi)保溫)時(shí),節(jié)能效果次之,節(jié)能率均為44.5%;采用“燒結(jié)煤矸石多孔磚+巖棉板+外保溫”時(shí)節(jié)能效果最差,節(jié)能率為34.6%。因此,綜合認(rèn)為外墻保溫選用“硬質(zhì)泡沫聚氨酯板(PUR)+蒸壓加氣混凝土砌塊(外保溫)為佳。2.2屋面保溫節(jié)能設(shè)計(jì)。屋面是鄉(xiāng)村住宅房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的重要組成部分,是除了外墻以外與外部環(huán)境接觸面積最大的部分。雖然屋面的熱耗量小于外墻及外窗的熱耗量,但是屋面的單位面積耗熱量較大。因此,優(yōu)化屋面結(jié)構(gòu)提升保溫性能對(duì)控制室內(nèi)溫度的穩(wěn)定性具有重要意義。屋面保溫節(jié)能材料的選用必須滿足兩個(gè)方面的要求:一是一輕質(zhì)、多孔、導(dǎo)熱系數(shù)小的保溫材料為主;二是選用吸濕性小的憎水材料為主。寒冷鄉(xiāng)村住宅區(qū)一般以平房、四合院、地層小洋樓為主,因此宜采用塊狀式保溫材料,如泡沫玻璃板、擠塑聚苯乙烯泡沫塑料板、蒸壓混凝土、憎水膨脹珍珠巖板、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料板等材料。大量實(shí)踐表明,板塊狀保溫材料具有保溫效果好、施工快、防潮濕的優(yōu)點(diǎn),在寒冷鄉(xiāng)村住宅區(qū)的保溫節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)用極為廣泛。2.3外門窗節(jié)能設(shè)計(jì)。外門窗在住宅建筑中具有采光、通風(fēng)、聯(lián)系室內(nèi)外的多重功能,對(duì)美化住宅區(qū)具有重要意義。同時(shí)外門窗也是耗能散熱的主要通道。因此,在寒冷鄉(xiāng)村住宅區(qū)做好外門窗的保溫節(jié)能設(shè)計(jì)是提升住宅房屋整體保溫節(jié)能性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。外門窗的節(jié)能設(shè)計(jì)必須在保證住宅區(qū)室內(nèi)采光條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行,應(yīng)控制不同朝向的墻體與窗口面積的比例,尤其是對(duì)寒冷季節(jié)主導(dǎo)風(fēng)向的墻面,盡可能地減少開窗面積。外門窗的保溫節(jié)能材料可采用單框三層雙中空玻璃窗,能夠有效地增加門窗結(jié)構(gòu)的傳熱阻,進(jìn)而提升門窗結(jié)構(gòu)的保溫性能。此外,在住宅區(qū)施工過程中要注意墻體與窗框之間的密封性,可以通過安裝密封條減少外部冷風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)。窗框應(yīng)以導(dǎo)熱系數(shù)小、加工方便的塑鋼門窗為主。

3結(jié)語

綜上所述,節(jié)能降耗是寒冷地區(qū)建筑保溫結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)的主要發(fā)展方向,寒冷地區(qū)外部環(huán)境惡略,加之房屋住宅區(qū)較為分散,相對(duì)增加屋面等與外部環(huán)境的接觸面積,使得熱能耗散較快。因此,加強(qiáng)寒冷鄉(xiāng)村地區(qū)住宅保溫結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。經(jīng)研究,認(rèn)為外墻保溫節(jié)能采用“硬質(zhì)泡沫聚氨酯板(PUR)+蒸壓加氣混凝土砌塊(外保溫)為佳,節(jié)能率可達(dá)75%。

參考文獻(xiàn):

[1]熊治華,陳建兵,王似舜,等.適用于高寒高海拔地區(qū)的裝配式鋼-混凝土組合橋梁結(jié)構(gòu)形式研究[J].鋼結(jié)構(gòu),2018,33(4):46-51,38.

[2]劉貝,陶忠,余登,等.云南省農(nóng)危房改造評(píng)價(jià)與結(jié)構(gòu)方案選擇——基于云南省農(nóng)危房改造調(diào)查研究[J].價(jià)值工程,2018,37(8):39-41.

[3]賈穗子,曹萬林,王如偉,等.適于低層農(nóng)房的裝配式輕鋼邊框-薄墻板組合結(jié)構(gòu)抗震性能試驗(yàn)研究[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2018,48(2):323-329.

作者:魯瑞榮 高晴 單位:1.煙臺(tái)凡正建筑設(shè)計(jì)有限公司 2.同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司煙臺(tái)分公司