基于價值工程的墻體自保溫體系熱工性能評價

葉曉青，陳金建，傅仕華，楊世林，2

（1中機中聯工程有限公司，重慶 400039；2重慶大學 材料學院，重慶 400044）

1 墻體自保溫系統概述

隨著《建設事業“十一五”推廣應用和限制禁止使用技術公告（第一批）》公示首次將墻體自保溫體系列入推廣應用技術公告，各地都加強了對墻體自保溫體系的研究，但主要集中在熱工性能的分析及砌體改造方面，很少將自保溫體系的成本和熱工性能聯合研究。

2 墻體自保溫系統性能綜合評估

2.1 墻體自保溫體系熱工性能評估

自保溫墻體砌體材料最常見的有厚壁型燒結頁巖空心砌塊、節能型混凝土復合小型空心砌塊、蒸壓加氣混凝土砌塊、節能型燒結頁巖空心砌塊和無機復合燒結頁巖空心磚砌體幾種，本文以這五種材料為對象，選取了重慶市某棟23層的居住建筑，運用PBECA Build2014.02版分別計算了砌體厚度為220mm時的方案節能率，并將其與理想方案進行比較。

實例建筑位于重慶市區，朝向為南偏東5O，剪力墻結構，體形系數為0.36，建筑物高69.0m。外墻自保溫系統選取15mm水泥砂漿+220mm自保溫砌體+20mm水泥砂漿，經計算，得到五類自保溫系統的熱阻值、傳熱系數及節能率如表1所示。

表1 自保溫系統的熱工性能參數

2.2 自保溫系統成本分析

自保溫墻體的成本為全生命周期成本，包括建設成本和運營成本2部分[3]。

（1）自保溫系統建設成本

為簡化計算，本文墻體材料僅考慮了材料的價格和施工費用，因此C=CC+Cm。

式中，C—單位面積自保溫墻體材料價格 （元/m3），C—單位面積自保溫墻體施工費用（元/m3）。

統計五類自保溫系統的建設成本見表2所示。

經過市場的不斷開拓及產品的不斷研發，如今FA16-T設備已在民航空管行業廣泛應用。該產品成熟穩定，可靠性、實時性高，在專用綜合業務傳輸市場占有了極大的份額。在近期的民航通訊網項目中，中南地區和西北地區均采用了FA16-T設備，其功能與穩定性受到了一致好評。

表2 某居建項目自保溫系統墻體建設成本

（2）自保溫系統運營成本

由于重慶地區冬季不進行集中供暖，全年只采用空調進行采暖和供冷，因此墻體自保溫系統的運營成本主要包括空調費用和保溫系統的維修養護成本。其中空調耗電量運用PBECA Build2014.02版計算得出，統計五類自保溫系統的空調耗電量見表3。

表3 某居建空調耗電量統計

保溫系統的維修養護成本為Cm=CC·fw，其中CC為系統建設成本；fw為年均綜合維修費率，本文取1%，保溫系統的維修養護成本見表4所示。

表4 自保溫系統維修養護成本

綜上，自保溫系統的綜合成本統計見表5。

表5 自保溫系統綜合成本

2.3 自保溫墻體砌塊價值分析

我國價值工程國家標準定義價值為：對象所具有的功能與獲得該功能所具有的全部費用之比。用公式表示為：V=F/C，定義V-自保溫系統的價值，F-產品的必要功能，C-產品的全壽命周期成本。

考慮到本文的特殊性，引用改進型價值工程原理，S=R0/C，其中S-系統的價值，R0-自保溫墻體系統的熱阻值，C-自保溫墻體系統的全周期成本，S值越接近1，則表示方案越優異，統計五類自保溫系統的S值如表6所示。

表6 自保溫系統價值系數匯總

綜上，S4>S1>S2>S3>S5>S6，由于S4>S1說明蒸壓加氣混凝土砌塊功能值大于成本值，功能效果顯著；其次是厚壁型燒結頁巖空心砌塊S2=0.91，說明其成本仍具有可優化空間；由于節能型燒結頁巖空心砌塊和無機復合燒結頁巖磚砌體價格相對較高，因此其功能系數低。

3 墻體自保溫系統綜合性能分析

蒸壓加氣混凝土砌塊密度為400～700kg/m3，相當于空心磚的1/3，可減小建筑物梁、柱截面尺寸，減輕建筑物自重。砌塊內部含有大量氣泡和微洞，具有良好的保溫性能，導熱系數可達0.10～0.18 w/(m·k)，是普通粘土磚的3～4倍。 每個砌塊的抗壓強度都較大，強度利用系數高達0.8，為粘土磚的2～3倍。加氣混凝土內附球狀密閉多孔結構，吸聲性能也優于普通混凝土，抗滲水性能也較優異，同時可適用于多雨地區外墻。

厚壁型燒結頁巖空心砌塊尺寸通常為240X200X190，外壁厚≥25mm，孔排數≥7排，空洞率≥45%，密度為801～900kg/m3，導熱系數為0.30 w/(m·k)，是普通粘土磚的4～6倍，蓄熱系數為4.53～4.77 w/(m2·k)。此外，燒結頁巖空心砌塊施工工藝簡單，不需滿掛鋼絲網，但保溫性能略差，是除蒸壓加氣混凝土砌塊外的最佳選擇。

節能型混凝土復合小型空心砌塊是高強混凝土砌塊內嵌高效保溫材料復合而成，目前在重慶區縣應用較為廣泛。該類型砌塊密度≦900kg/m3，導熱系數為0.22～0.23 w/(m·k)，蓄熱系數為10.335 w/(m2·k)，熱工性能較好。此外，砌塊的抗壓強度值≥5MPa，是全重慶市保溫材料中唯一可作建筑工程承重墻體的自保溫砌塊。

節能型燒結頁巖空心砌塊主要是指薄壁型，其孔排數≥9排，孔洞率≥45%，常用砌塊的密度為801～900kg/m3，導熱系數為0.25w/(m·k)，蓄熱系數為4.13 w/(m2·k)，傳熱系數較同類產品至少降低20%，抗壓強度較同類產品提高80%。該類型砌塊穩定性及抗裂能力與普通燒結磚相當，但其強度等級提高，熱工性能也明顯改善。

無機復合燒結頁巖空心磚砌體以硬化泡沫混凝土為填充料，主要適用于自承重墻體部位，干密度≦800kg/m3，導熱系數為0.26w/(m·k)，蓄熱系數為4.23 w/(m2·k)，該種砌塊可實現墻體的自保溫或輔助保溫，保溫性能優越[4]。

4 結論與建議

（1）自保溫系統的全生命周期成本包括建設成本和運營成本兩部分，建設成本包括材料和施工費用，運營成本包括能耗成本和維修成本，其中能耗成本與系統運營耗電量有關，可使用PBECA Build2014.02版計算得出。

（2）運用改進型價值工程原理，以系統熱阻值為功能值，以全生命周期成本為成本值，計算出五類自保溫系統的價值工程系數，結果表明蒸壓加氣混凝土砌塊的功能效果最顯著，其次為厚壁型燒結頁巖空心砌塊。

（3）結合實際情況對五類自保溫墻體砌塊的熱工性能進行了總結，指出了各類砌體性能的優缺點。

[1]曹雙梅.許志中.我國外墻自保溫體系發展前景及應用研究[J].四川建筑科學研究，2010（6）：325-327.

[2]董臻旻.寒冷地區加氣混凝土外墻自保溫體系節能設計研究[D].濟南：山東建筑大學，2012.

[3]呂賽男.基于全生命周期成本的綠色建筑節能設計優化研究[D].南京：南京林業大學，2012.

[4]謝厚禮，許建明，毛偉.無機復合燒結頁巖空心磚的研制[J].新型建筑材料，2012（5）：52-55.