輕鋼活動房屋熱工性能分析

余術剛 姚珊珊

1 鄭州大學綜合設計研究院有限公司（450000）2 鄭州大學建筑學院（450000）

輕鋼活動房屋熱工性能分析

余術剛1姚珊珊2

1 鄭州大學綜合設計研究院有限公司（450000）2 鄭州大學建筑學院（450000）

通過對不同外墻構造的輕鋼活動房屋進行熱工性能的分析，對比不同保溫材料的輕鋼活動房屋能耗大小和外墻的節能指標，提出了使用保溫材料能有效提高輕鋼活動房屋的節能率。

活動房，能耗，節能，保溫隔熱

0 概述

輕鋼活動房屋是以輕鋼為骨架，按照標準模數進行空間組合的環保經濟型活動房屋。早期的活動房屋不保溫，但隨著經濟發展，現在的圍護材料主要以夾芯板為主，即采用雙層鋼板，中間填充保溫材料。輕鋼活動房屋的主要特點是標準化、模塊化，可方便快捷地進行組裝和拆卸，多用于城市建設、房地產項目、交通、水利等臨時用房。目前，隨著輕鋼活動房屋的廣泛使用，其節能舒適的要求也漸漸被重視起來。

對于嚴寒和寒冷地區，活動房的室內溫度一般是由供暖系統加以維持的，其圍護結構的熱工性能關系到能耗的大小。對于夏熱冬冷和夏熱冬暖地區來說，除了能耗大小外，隔熱性能也是必須要考慮的問題。

1 分析對象

這里選取一棟2層的輕鋼活動房作為分析對象，其單元尺寸為3 000 mm×6 000 mm×3 000 mm，每層3個單元，使用功能為住宅如圖1。分析地點分別選在嚴寒地區（烏魯木齊）和夏熱冬冷地區（合肥）。

圖1 活動房平面圖

為了比較不同保溫材料對不同圍護結構熱工指標的影響，在屋頂、窗戶、門、地面等熱工指標一樣的情況下，分別選取聚苯乙烯、巖棉、聚氨酯作為保溫層來進行對比。其中，聚苯乙烯的導熱系數為0.042 W/（m·K），巖棉的導熱系數為0.050 W/（m· K），聚氨酯的導熱系數為0.033 W/（m·K），外墻的傳熱系數如表1所示。其中，屋頂的傳熱系數為0.30 W/（m2·K），窗戶的傳熱系數為2.20 W/（m2· K），門的傳熱系數為0.40 W/（m2·K），地面的熱阻為4 W/（m2·K）。

表1 不同外墻構造的傳熱系數

2 分析結果

2.1 嚴寒地區分析結果

圖2 嚴寒地區不同方案單位面積耗熱量指標

根據嚴寒地區相關居住建筑節能標準規定，外墻的傳熱系數K值不大于0.35 W/（m2·K）[1]。從計算結果可知，方案四（聚氨酯）的傳熱系數滿足該項指標，而方案二（聚苯乙烯）和方案三（巖棉）的傳熱系數則比規定值要大一些如圖2所示。其中，方案一（無保溫）單位面積耗熱量指標為235.72 W/m2，方案二（聚苯乙烯）單位面積耗熱量指標為28.17 W/m2，方案三（巖棉）單位面積耗熱量指標為30.54 W/m2，方案四（聚氨酯）單位面積耗熱量指標為25.42 W/m2。由此可知，相對于方案一（無保溫），方案二（聚苯乙烯）的節能率為88.05%，方案三（巖棉）的節能率為87.04%，方案四（聚氨酯）的節能率為89.21%。

2.2 夏熱冬冷地區分析結果

根據夏熱冬冷地區相關居住建筑節能標準規定，外墻傳熱系數K值不大于0.80 W/（m2·K）[2]。除了方案一,其他幾種方案都滿足該項指標的要求。標準中還規定，外墻內表面溫度不超過限值36.80℃。由表2可知，除了方案二（聚苯乙烯）東外墻符合標準規定外，其他方案的東西外墻內表面最高溫度均大于規范規定的要求。

表2 不同方案內表面最高溫度分析結果

圖3 夏熱冬冷地區不同方案單位面積空調年耗電量

這四種方案能耗大小如圖3所示。其中，方案一（無保溫）單位面積空調年耗電量為177.13（k· Wh/m2），方案二（聚苯乙烯）單位面積空調年耗電量為44.09（k·Wh/m2），方案三（巖棉）單位面積空調年耗電量為46.00（k·Wh/m2），方案四（聚氨酯）單位面積空調年耗電量為42.41（k·Wh/m2）。由此可知，相對于方案一（無保溫），方案二（聚苯乙烯）的節能率為75.11%，方案三（巖棉）的節能率為74.03%，方案四（聚氨酯）的節能率為76.06%。

3 結論

對于嚴寒地區，100 mm厚的保溫層并不能滿足居住建筑標準規定的外墻K限值的要求，但相對于無保溫的外墻構造，有保溫的方案可以節能85%以上。對于夏熱冬冷地區，相對于無保溫的外墻構造，有保溫的方案可以節能75%左右。但是雙層鋼板中間直接填充保溫材料的做法并不能滿足東西外墻的隔熱要求，需考慮在中間增加空氣間層，或者外立面增加遮陽等措施。對于不同保溫材料，除了考慮其保溫性能外,還需要考慮防火、防水、環保、耐候等不同的性能指標，這就需要在輕鋼活動房屋的設計中,綜合考慮各種因素，使其真正達到節能、環保、舒適的要求。

[1]JGJ 26/-2010,中華人民共和國住房和城鄉建設部.嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準[S].北京:中國建筑工業出版,2010.

[2]JGJ 134-2010,中華人民共和國住房和城鄉建設部.夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準[S].北京:中國建筑工業出版,2010.

表2 煤的工業分析試驗條件