溫和地區(qū)建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能改造實測研究★

郭 銳

(貴州省建筑設(shè)計研究院有限責任公司，貴州 貴陽 550081)

0 引言

安順位于貴州省中西部,屬于高原型濕潤亞熱帶季風氣候，年平均氣溫14 ℃，年平均相對濕度80%，年平均風速2.4 m/s，氣候分區(qū)屬典型的溫和地區(qū)。隨著JGJ 475—2019溫和地區(qū)居用建筑節(jié)能設(shè)計標準的實施，溫和地區(qū)開展居住建筑節(jié)能設(shè)計正式執(zhí)行行業(yè)標準。本文通過建立在安順的五棟實驗建筑，具有相同建筑面積、窗墻比、朝向，改變建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能，研究不同建筑冬季供暖的節(jié)能效果。

1 測試建筑概況

通過修建的五棟節(jié)能對比測試房，開展了建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能效果的實驗研究。對比測試房具有相同建筑面積、相同外窗朝向、相同窗墻比，測試時設(shè)定相同室溫，通過實測不同圍護結(jié)構(gòu)條件下對比測試房冬季供暖耗電量，分析測試房供暖節(jié)能效果。測試房如圖1，圖2所示，測試房外圍護結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)見表1。其中1號樓結(jié)構(gòu)形式為磚混結(jié)構(gòu)，2號～5號樓結(jié)構(gòu)形式均為鋼筋混凝土異形柱結(jié)構(gòu)。1號樓圍護結(jié)構(gòu)采用粘土磚加單玻窗，代表20世紀80年代～90年代普通住宅，稱基礎(chǔ)建筑；2號樓代表節(jié)能50%住宅；3號、4號樓代表節(jié)能65%的不同構(gòu)造形式的住宅，其中3號樓為加氣混凝土外墻構(gòu)造，4號樓為自保溫砌塊外墻構(gòu)造；5號樓代表節(jié)能75%住宅。

2 測試方案

2.1 測試建筑節(jié)能效果模擬計算

以1號為基礎(chǔ)建筑，改善圍護結(jié)構(gòu)保溫效果，運用DeST-h軟件分別模擬計算建筑在不同圍護結(jié)構(gòu)條件下的能耗值，得出不同圍護結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)條件下全年節(jié)能效果最優(yōu)的方案，最優(yōu)建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)及節(jié)能率如表2所示。

表1 測試建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)表

建筑名稱圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造傳熱系數(shù)KW/(m2·K)1號樓外墻240 mm厚粘土磚,清水面2.0屋面120 mm厚預制空心板1.5外窗木窗3 mm玻璃5.92/6.312號樓外墻200 mm厚加氣混凝土砌塊+25 mm厚無機活性保溫砂漿1.0屋面35 mm擠塑聚苯板0.77外窗塑鋼窗6+6A+6中空玻璃2.83號樓外墻190 mm混凝土小型空心砌塊+75 mm擠塑聚苯板0.8屋面60 mm擠塑聚苯板0.5外窗塑鋼窗6+12A+6中空玻璃2.54號樓外墻200 mm厚自保溫砌塊+25 mm厚無機活性保溫砂漿0.8屋面60 mm擠塑聚苯板0.5外窗塑鋼窗6+12A+6中空玻璃2.55號樓外墻200 mm厚自保溫砌塊+50 mm厚無機活性保溫砂漿0.4屋面60 mm擠塑聚苯板0.3外窗塑鋼窗6+12A+6+12A+6中空玻璃2.1

表2 模擬計算結(jié)論

2.2 測試建筑供熱設(shè)計

為驗證測試建筑的節(jié)能效果，測試建筑內(nèi)設(shè)置地板輻射供暖，房間內(nèi)采用加熱電纜地面輻射供暖方式。臥室、客廳室內(nèi)供暖設(shè)計溫度均為18 ℃。地暖管敷設(shè)間距為200 mm，管徑20。各房間鋪設(shè)加熱電纜安裝功率見表3。冬季供暖運行模式設(shè)為自動模式，冬季供暖設(shè)定室內(nèi)溫度為18 ℃，溫控器精度為0.5 ℃。實驗時，客廳室內(nèi)的燈全天開啟，室內(nèi)無人。

表3 房間加熱電纜功率表 W

2.3 測試相關(guān)儀器

實驗過程中采用的儀器及相關(guān)說明如表4所示。

表4 測試儀器及精度

3 測試效果對比分析

3.1 測試建筑內(nèi)部溫濕度對比

測試建筑在11月15日～次年3月15日(合計120 d)的溫濕度記錄數(shù)據(jù)表明：測試建筑室內(nèi)溫度范圍為18.7 ℃±1.5 ℃，相對濕度范圍為57%±12%。其中1號建筑室溫在18.2 ℃±3.4 ℃之間，相對濕度在52%±13%之間，相比較而言，室溫比采取節(jié)能措施的四棟測試建筑略低且溫度波動更大，同時1號建筑室內(nèi)相對濕度波動也最大。室內(nèi)溫度及相對濕度變化幅度從2號～5號建筑依次減小。實測數(shù)據(jù)表明改善建筑圍護結(jié)構(gòu)保溫性能，室內(nèi)溫濕度會更均勻。保溫效果越好，室內(nèi)相對濕度相對較低。實測表明，設(shè)計相同節(jié)能效果的建筑，采用自保溫砌塊的4號樓室內(nèi)平均溫度比3號樓平均溫度高0.3 ℃，可見，自保溫砌塊相對空心砌塊加保溫材料方式保溫效果更好。

3.2 測試建筑耗電量對比

由圖3可知，1號建筑保溫性能最差，在冬季達到同樣室內(nèi)溫度條件下，供暖用電量也最大，5號建筑保溫性能最優(yōu)，因此供暖耗電量也最低；即保溫效果越好的建筑，供暖期間耗電量越低。同屬于節(jié)能65%的3號樓和4號樓，與基礎(chǔ)建筑相比，采用自保溫砌塊的4號樓比采用加氣混凝土砌塊加保溫的3號樓節(jié)能率高10.293%，可見自保溫砌塊的保溫性能優(yōu)于砌塊加保溫材料的形式。

4 結(jié)語

1)實測表明，提高建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能，冬季可減少供暖耗電量。

2)模擬與實測表明，50%節(jié)能率的住宅其實際圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能率為29.969%，65%節(jié)能率的住宅圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能率分別為30.885%(3號建筑)和41.178%(4號)，75%節(jié)能率的住宅圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能率為47.624%。

3)實測表明采用自保溫砌塊的保溫性能優(yōu)于砌塊加保溫材料的形式。