建筑圍護結構隔熱保溫效果研究及優化設計綜述

胡光華 劉 浩 嚴 丹

（江蘇大學，江蘇 鎮江 212013）

二十世紀以來，隨著改革開放的步伐進一步擴大，我國的實體經濟進入了快速發展時期，尤其是人民的生活水平也在不斷提高，與此同時，人們對能源的消耗也與日俱增。為了解決能源消耗過大的問題，國家對各行各業提出了低碳環保的要求，尤其是在建筑行業，因為土木工程對能源的消耗在整個社會的能源消耗中占了很大一部分比例，國家已出版相關規范，要求建筑必須達到綠色建筑的要求。對此，如何降低在建筑方面的能耗，使得建筑在能耗方面滿足相關規定已成為各個土木工程專家迫在眉睫的問題。

1 圍護結構隔熱保溫效果影響因素

目前我國建筑墻體保溫材料在使用上雖然依舊呈現多樣化趨勢，不過整體上任然是以有機材料和無機材料兩大類材料為主，但是這些傳統的材料在使用過程中卻存在許多不容忽略的問題，使得保溫墻體的運用在很大程度上受到了一定的限制。因此，本文將拋開傳統的無機材料和有機材料，尋求新型材料，如納米材料和碳纖維材料，設計一定的實驗，定量分析新型材料在保溫墻體方面的運用效果。最終，本文將通過對新型保溫材料進行定性分析，并與傳統的保溫材料在保溫效果和耐久性兩方面進行對比，尋找出最佳的保溫材料。

其次，一般而言，保溫層的層數越多，厚度越厚，其保溫效果會越好，但是研究表明，當墻體保溫材料的厚度達到一定程度時，其保溫效果的增加并不顯著，與此同時，墻體保溫材料的厚度越厚，其材料的初始投資費用就越高，工程的造價就越高，因此，在墻體保溫材料的厚度方面，存在一個最佳的經濟收益值。本文擬將對建筑保溫材料的總投資費用進行一定的優化，得到建筑保溫材料的最佳經濟厚度，并且將進一步比較建筑保溫材料的地區經濟性及適用性。

2 研究思路

首先，本實驗將選取傳統的建筑保溫材料，通過改變保溫墻體外側溫度的大小和持續時間，利用溫差大小（如20°，30°，40°等） 和溫差持續時間（如一天，兩天） 各設置六組平行方案，使墻體產生破壞，從而探究溫差的大小以及持續時間對墻體破壞的影響。具體實驗方案如下：

方案1：建筑保溫材料兩側的溫度分別為20°和30°，然后間隔一天，將兩側溫度對調；

方案2：建筑保溫材料兩側的溫度分別為20°和40°，然后間隔一天，將兩側溫度對調；

方案3：建筑保溫材料兩側的溫度分別為30°和40°，然后間隔一天，將兩側溫度對調；

方案4：建筑保溫材料兩側的溫度分別為20°和30°，然后間隔兩天，將兩側溫度對調；

方案5：建筑保溫材料兩側的溫度分別為20°和40°，然后間隔兩天，將兩側溫度對調；

方案6：建筑保溫材料兩側的溫度分別為30°和40°，然后間隔兩天，將兩側溫度對調；

最后得到墻體發生疲勞破壞的時間，并進行定性分析。其次，運用新型材料，比如碳纖維材料等，作為建筑保溫墻體的保溫材料，然后選擇上述實驗中的最不利條件，將每種新型材料各設置一組平行實驗，從而探究各種新型材料抵抗疲勞破壞的能力。

然后，在上述多種新型材料中，選擇抗疲勞破壞能力最好的一種的新型材料。對于選定的新型材料，選用不同厚度的新型材料進行多組平行實驗，得到材料厚度與保溫性能的關系曲線，并找出每種新型材料的最佳厚度。

最后，用每種新型材料的使用量乘以材料的單價，然后進行比較，然后再除以各個材料的保溫性能指數，得出性比價最好的新型材料。

3 技術路線

圖1 技術路線圖

4 結語

本項目擬將通過實驗，探究保溫墻體的最佳厚度，對保溫墻體的厚度進行設計優化，以及通過對保溫材料的價格和實用性進行分析，尋找性比價較好的保溫材料，通過縮減厚度以及減少材料兩個方面來降低成本。此外，將墻體保溫合理的優化，有利于從根本上降低能耗。本項目對外墻最佳保溫層厚度進行了研究，可為墻體保溫結構設計和墻體保溫厚度優化提供新的理論方法，豐富節能墻體理論研究的內涵。此外，優化后的保溫墻體將更加容易運用在建筑方面，從而實現建筑的節能。