膠粉聚苯顆粒保溫砂漿厚度對建筑能耗和熱環境的影響

　　摘要：以膠粉聚苯顆粒外墻外保溫涂料飾面(ETIRS—c)住宅為研究對象，通過對不同保溫砂漿厚度情況下的模擬計算，分析保溫厚度與能耗和熱環境的關系。
　　關鍵詞：聚苯顆粒　厚度　能耗　熱環境
　　中圖分類號：TQ63　文獻標識碼：A　文章編號：1672-3791(2012)01(b)-0082-03
　　隨著社會進步及經濟的發展，人們居住面積的快速增長，與此同時，建筑能耗也呈上升趨勢，目前已占社會總能耗的20％～30％。建筑圍護結構的保溫隔熱是建筑能耗中的一個重要環節，同時保溫隔熱也與建筑熱環境密切相關。目前建筑保溫隔熱方式較多，其中采用膠粉聚苯顆粒外墻外保溫涂料飾面的ETIRS—C系統集保溫、防水和裝飾功能于一體，具有節能、保溫、隔熱、隔聲、防滲漏等能力。然而該系統的保溫砂漿厚度在實際應用中大小不等，并沒有統一的規定，本文將分析保溫砂漿厚度對建筑能耗和室內熱環境產生的影響，對熱環境的分析主要分析室內自然溫度，對建筑能耗的分析包括采暖季節與空調季節的能耗。分析的方法是利用DeST-h模擬軟件進行計算，以外墻外保溫系統中聚苯顆粒砂漿厚度為變量，在湖州地區的氣候條件下，自然室溫與建筑能耗的變化情況。
　　1　建立模型
　　選取湖州市某小區內一幢典型多層住宅，3單元5層92m2戶型居住建筑，層高2.8m，各住戶房間按功能分為起居室、主臥室、次臥室、書房、廚房和衛生間，建筑圍護結構類別與構件見表1，平面圖如圖1所示。
　　
　　其中主、次臥室、書房和起居室為空調房間，根據湖州市地理位置上為北緯31004’，東經119054’，處于夏熱冬冷地區，年平均氣溫12，2℃～1 7，3℃，最冷月為一月，平均氣溫-0，4℃～5，5℃，最熱月為七月，平均氣溫24，4℃～30，8℃。為了縮短計算時間和具有針對性、代表性，選取空調房間中的主臥室為模擬計算對象。設定的冬季采暖時間為11月15日～次年3月15日，夏季空調時間為6月1日～8月30日。主臥室熱擾設定：人數設定為2人，人均產熱量53W，產濕量0，061kg／h，燈光功率為10W／m2，設備功率為lOW／m2，人員、燈光、設備、窗簾作息時間為軟件缺省值。根據規范，夏季空調室內控制溫度為26℃，冬季采暖室內控制溫度為18℃，空調運行時使室溫保持在18℃-26℃，可以容忍的室內溫度上下限分別為29℃和16℃，室內溫度超出16℃～29℃范圍時空調開啟；通風方式根據節能標準定義，取1次／h。在研究主臥室外墻保溫砂漿厚度變化對房間能耗和自然室溫的影響時，保持主臥室其余設定參數不變，動態模擬計算可得不同厚度相應的自然室溫、房間耗熱量與耗冷量的有關數據。
　　2　熱環境分析
　　自然室溫是室內熱環境分析的重要參數，通過系列計算的統計結果顯示如表2。
　　分別統計了室外溫度和房間自然溫度全年各溫度段的小時數，從計算過程中發現，房間的自然溫度在保溫砂漿厚度30mm以下沒有明顯的變化，30mm厚為跳躍點，房間的自然室溫改變，溫度分布從兩端向中間集中，但是再繼續增加保溫砂漿的厚度，房間的自然溫度又開始沒有明顯變化。
　　
　　另外從外溫與自然室溫的統計分布圖2可以看到，當保溫厚度30mm以下，主臥室房間的自然室溫處于16℃～29℃的比例占70％左右，并且隨厚度增加到30mm以上后，這一區間的比例稍有提高，說明保溫層達30厚以后對房間的熱環境有影響，為了更加明顯的看出對熱環境的影響，將外溫與自然室溫分為采暖季和空調季節逐一加以分析。
　　圖3所示為采暖期120日(2880h)的外溫和自然室溫分布，可以看出，首先，外溫隨時間的推進明顯波動時，相比而言，房間自然室溫的變化曲線相對平緩，變化幅度較小，室內溫度分布比較均勻。其次可以看到不同厚度下采暖季室內自然溫度穩定在9℃～22℃，保溫砂漿30厚以上，同時刻的自然室溫增加0.2℃～0.7℃，曲線上移，兩曲線沒有相交的情況，厚度大的自然室溫高，一定程度上改善了室內熱環境。
　　
　　圖4為空調季節90日(2160小時)的外溫和自然室溫分布，可以看出在相同的氣候條件下，同樣在外溫波動比較大時，房間的自然溫度變化幅度較小，處在22℃～32℃-之間，但是自然室溫隨保溫砂漿的厚度改變不明顯，兩條曲線幾乎重疊，溫度的變化幅度僅在-0.1℃～0.3℃，說明保溫砂漿的厚度變化對夏季自然室溫的影響不明顯。圖4同時也可以看出兩條曲線有交替相交的情況，通過對計算數據的對比分析，有日照時保溫砂漿厚度大的溫度高，非日照時間厚度小的溫度高。
　　3　能耗分析
　　對房間能耗的分析，采用模擬軟件分別計算了不同保溫砂漿厚度下采暖季累計耗熱量和空調季累計耗冷量，結果如表3所示，主臥室房間面積為16.72m²，為了便于直觀分析，保溫砂漿的厚度取值0～100mm。
　　將表格3中的數據擬合成曲線圖5，顯示采暖季累計耗熱量隨保溫砂漿厚度的增加而降低，0～20mm之間，耗熱量急劇下降，說明該區間聚苯顆粒保溫砂漿的效果相當明顯，20mm～50mm區間，耗熱量隨厚度緩慢下降，保溫層效果一般，50mm～100mm區間耗熱量下降已不明顯，說明超過50厚以后可能無經濟性，反而會增加工程的造價、結構安全和施工難度等問題。
　　
　　空調季累計耗冷量通過擬合的曲線圖6與采暖季有所不同，曲線有峰谷，顯示耗冷量隨保溫砂漿厚度的增加先減后增再減，0～20mm耗冷量急劇下降，說明這區間的保溫非常的關鍵，效果非常的好，而20mm～75mm之間的厚度再變化對耗冷量基本上沒有改變，再增加厚度已經沒有意義，甚至可以看到75mm后再增加厚度反而增加了能耗。
　　4　結語
　　(1)通過對房間溫度的模擬計算得出，橫向上，空調季節保溫砂漿的厚度對自然室溫來說不敏感，對采暖季的自然室溫有一定的敏感性，縱向上，保溫砂漿30ram厚為跳躍點，再增加保溫砂漿的厚度對房間自然室溫的改變已經不明顯。
　　(2)對房間能耗的模擬計算得出，保溫砂漿厚度在20mm左右，無論是耗熱量還是耗冷量，都已經有不錯的保溫節能效果，再繼續增加保溫砂漿的厚度對能耗的影響有限，可能不經濟，增加成本和施工難度。由此，對以上結果的綜合考慮，可以認為保溫砂漿的厚度最好控制在20～30m