上海低密度住宅墙体热工功能

上海低密度住宅墙体热工性能分析摘要：本文立足于上海地区，根据该地区的实际情况和低密度住宅现状的调查结果，以《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》为参考，借助于能耗分析软件TRACETM700对目前低密度住宅的一些常见墙体形式和新型墙体材料进行热工性能模拟，并进行简单的经济分析，得出一些结论和提出建议。关键字：建筑节能低密度住宅热工性能0引言建筑能耗的剧烈增长引发了一系列环境、能源和社会问题。我国的建筑能耗占全国能耗量的1/4以上，其中建筑采暖、空调、照明占14%，建筑建造能耗为11%[1]。而且在我国经济比较发达的中心城市中建筑能耗还会有很大的增长空间。因此实施建筑节能不仅可以有效地节约能源，减少对环境造成的直接或间接的压力，而且还能降低电网的负荷，保证社会的稳定。在本文中，笔者着重讨论建筑围护结构部分的外墙体热工性能。墙体是建筑围护结构的主要组成部分，在建筑物采暖、空调负荷中，围护结构的传热占了很大一部分比重，通过外墙传热所造成的能耗损失约占建筑的外围护结构总能耗损失的48%[2]。墙体热工性能直接影响着建筑的能耗水平，对于建筑节能有着极其重要的意义。上海不属于冬季采暖区，历年来建筑设计对于围护结构的保温隔热性能没有给予特殊重视，因此该地区建筑围护结构的保温隔热性能要比采暖地区差很多。本文所研究的对象——低密度住宅因其自身的特点，与其他类型的住宅建筑相比建筑能耗较高，笔者认为对低密度住宅的墙体进行热工性能分析有着迫切的现实意义。因此，笔者针对上海地区2003年新建低密度住宅的墙体材料的使用现状做了详细的调研，并根据调研结果，采用美国特灵公司开发的能耗模拟软件TRACETM700，模拟一幢典型的两层独立式住宅，分析由于不同墙体形式对建筑负荷与能耗的综合影响，并选择几种墙体进行了简单的经济分析。1上海整体环境以及低密度住宅材料使用现状的调研结果1.1上海整体环境上海属于夏热冬冷地区，夏季连晴的高温天气中，室内温度超过30℃，冬季室内外温差只有1~4℃，室内阴冷，温度不到12℃，人在室内坐久，则感到寒气袭人。在建筑节能实践的层面上，上海与西方国家相比还存在相当大的差距，具体数据参见表1。英国标准在能源危机前外墙传热系数值为1.6W/(m2.℃)，现已降至0.45W/(m2.℃)，而上海的节能标准规定，外墙体的传热系数上限值为1.5W/(m2.℃)，可见差距是非常大的。因此迫切需要对住宅建筑的外墙体进行革新，实现建筑节能。表1上海与先进国家在建筑传热系数值方面的比较匠国别老节能标巡准柳瑞典治英国泄美国露传热系沉数变W/(泄m响2凶.拾℃蹦)赞外墙匹≤萝1.5侮0.1法7孕0.4甘5房0.3叼~0.帆5长窗户站≤深3.2顽2.0智2.0肾~2.迫6病屋顶必≤响1.0膨0.1羊2央0.4卵5售0.1朽5说明：其中上海地区窗户传热系数值的规定是在窗墙面积比>0.25且≤0.35的前提条件下设定。1.2上海低密度住宅材料应用现状的调查与分析2004年4月我们就上海地区低密度住宅材料使用的现状作了一次随机抽样调查。低密度住宅就是指建筑容积率不大于0.9或套密度不大于3.5（套／1000平方米）且层数在四层以下的住宅[3]。本次调研活动的对象是2003年在上海新建成的独立式住宅、联排式住宅、叠加别墅或低于六层的多层住宅。共发放问卷250份，收回问卷60份，其中有效问卷42份，涉及调研人员125人，被访楼盘覆盖上海10大区域。因此能基本和客观地反映目前上海新建低密度住宅建筑材料使用的主流现状。调研数据总结如下：(1)楼地：多为混凝土碎石和砖块楼地。(2)地坪以上外墙体材料：100%为混凝土或石材墙体，组成略有不同，所占比例参见表2。(3)地坪以上墙体：100%无保温材料。(4)楼板：多为钢筋混凝土楼板。(5)屋顶和阁楼：100%有保温，其中95%的保温材料为膨胀珍珠岩，5%为聚苯板。(6)门和窗：室外以复合门、钢门和实木门居多，室内多为木门；窗框使用材料见表3。棚表阔2斑举外墙体慌中各材摘料的比饰例辜砍编号蒜各材料长组成更所占比赢例焰1鬼100枯%问现浇钢组筋混凝叨土处25%斤2孟20斑%袜现浇混视凝眼土吉+80鞠%穷空心粘贩土砖扑50%菠3亩50撒%房现浇混魔凝傲土产+50嘉%趋加气混陵凝土董15%罢4牢混凝土东砌块乐10%吹表民3呆逐窗框使为用材预料革闭编号家窗框材形料念所占比扶例弊1瑞铝合金崖60%轿2母塑钢筋31%阶3蒜不锈钢栽7%扇4研实木踢2%妖由于低山密度住姐宅有其瞧特殊的温消费群辜体，因龙此在以魄往的设今计理念浅中，往鞠往从美飘学、功汁能等角堪度加以菜重点设洞计，从国根本上粮忽略其游建筑节器能的问鸣题。但米是从如张今低密醒度住宅增的能耗坛现状看拒，它的污耗能与促普通住革宅相比叨是非常倍严重的行，据笔玉者所做贷的统计猜可知，伙普通住天宅医（塞1棉户）全尚年支付胸的单位梁面积电吼力能耗纱费平均俯为同8拖元输/m摘2窄~3扫8佩元转/m帽2竟，仅为础低密度亿住宅术的教35墓%弃左右。能然而根年据此次医调查结伶果，我斜们看到境上海地么区新建炒低密度邻住宅材怠料的使稻用还比叔较单一蛇。屋顶穗和楼地升的保温艳措施不蝶够完善冶，窗墙煤比从从朝0.2扬5~0来.5鹊0姑，建筑厨很少有泻外遮阳剪，门窗蚕气密性宏不高。暑外墙大赖都是混夸凝土结书构或砖值混结构逼，还仅傅仅局限希于单一粱墙体材反料的使钓用。与递我市普毛通的多溜层住宅懒相比，赌屋顶、匠楼地板拒、窗户虾以及外休墙体等迟围护结感构的材既料使用蹲并没有奔太大差灾别，尤慢其是外方墙体部逆分，基途本达不踪到节能往标准所方定的要劲求柿(翠传热系先数谢值她≤亮1.5衔W/何(m吃2挖.仁℃地)衫[4交]摧。这与影国家的性节能大知潮相不寺符，也倡体现不晒出低密钉度住宅锈与普通沉住宅的辟特殊之焦处，因阻此我们恼要重视送低密度风住宅的选建筑节泄能问题期，运用栋科学的申节能技新术和可婚持续发垦展的理莫念使其晒真正达葛到长效滥、低耗动、舒适明的目标闷。注2瘦而不同墙佳体材料厚热工性捡能的模俊拟、分远析和比灶较鹿通过调爪研结果榜得到了班目前上岂海低密麻度住宅废材料使互用的主鬼流现状天，笔者喝运用能以耗分析新软件模碰拟一幢颤典型的垃两层独哲立式住慰宅，通遇过变换抽不同的香外墙墙铜体材料皂，使热端工性能晕中的关镇键性指晚标原—营—曾传热系勇数价K触值发生拐变化，范从而对堪全年建东筑负荷蜂和能耗评量发生扁影响。箱在该模迫拟试验驶中，建辽筑朝向赶、体形炊系数、域窗墙比高、窗、址门和屋靠顶的材馅料等参午数均定胶为常量袍，唯一事的变量去就是不鹅同外墙镰材料的挑传热系垫数床K呼值。蚂2.1临握建筑模丰型描述披该建筑祖模型为盼两层独赞立式住投宅，建飞筑面积内为短215醒.4m寻2宾，体形取系数洽为鸣0.焰3陕，屋顶耍为角揪度惊30陈o抱的坡屋渗顶，窗站墙比稠为偷0.3絮0衰，具体喂平面布偏置参见膜下臭图役1源。何图旬1漫例两层独巴立式住娘宅平面矩布置图盗该住宅气选用风误冷热泵垦机组作种为空调作冷、热懒源，空缩调末端南为风机它盘管，祖空调面孝积唤为跟168晚m撑2摄。夏季揉室内设激计温度繁为毒2饶6说℃呼，冬季迅室内设捆计温度帐为前18净萄℃脆，室内温设计相详对湿度乐为泼60添%爱。在模借拟中全款年誓2瞎4姐小时空啊调系统振运行。慧天气参议数采用嫩典型气轿象年的肝逐时气删象资料后。除外佣墙外其装他围护鞠结构的敢传热系因数如棋表多4似所示。刮表枣4添暗围护结显构的构逢成和传蹦热系艳数宽自围护构颠件常量气参数表外窗轻屋顶需楼板殿楼地笔材料循铝合金架型材双升玻窗（关断热）折水泥膨颈胀珍珠彻岩屋面万11抚0阀钢筋混艺凝土楼菠板曲混凝土什碎石楼姥地嫂K至值倚W/贩(m赏2旨.箭℃裕)筝3.2这0班1.0舒0亚2.7半2移4.4葱1浙在该模师型中，切人员结灿构为五予口之家氧，一对挽年轻夫食妇及其趟父母和楚一个已恐上学的窄小孩。总基于此俗次调研鄙的结果持，按照招居民的塑生活习估惯和家蠢用电器右使用情铃况肿,缎对室内寨负荷进穿行了设批定，如纺表狠5搜、坐6怀所示。软新风量防按建3两0讯立方睁米帖/会小妈时工·碑人计算椒，房间侵与室外苦的冷风己渗透量霉为败0.只2稿次附/杨小时。济模拟采躺用能耗左模拟软征件师—糟—屈特灵公惹司开发葛的脉TRA筑CE粉TM旦70蹦0冠，通过荣变换外辰墙材料阀，使该没模型建戏筑的传秒热系派数水K描值发生替变化，臂模拟计鲜算该两毅层独立臂式住宅仙的建筑开负荷和桥全年能聚耗量。盼表粗5勾捎人员、字照明和午设备负缩荷污率替谋房间类泛型较人员妇照明锣设备评娱乐室讲8:0斤0~1嚼1:0觉0:2芒0%;证14:旺00~顶16:装00:籍20%卷;19柄:00胡~21从:00湖:20很%紧;明其其余愈:0%蝇19:锋00~旷21:班00:皮50%寻;括其万余饮:0%建8:0孤0~1链1:0言0:4盏0%;诞14:固00~馋16:喉00:驱40%加;19越:00春~21谣:00厉:40诱%皂;富其墨余呜:0%件餐厅革7:0辛0~9握:00绝:10休0%;挺11:纪00~洁13:励00:索40%滴;18哪:00伙~20签:00稠:40习%萌;传其虑余扯:0%慌18:拿00~专20:料00:革100服%庸;辞其搂余菌:0%售10:各00~忘12:犹00:嘱10%兴;18总:00捐~20推:00呢:10午%绸;肿其街余绩:0%艳厨房趋7:0刘0~9粉:00浑:80献%;1励1:0振0~1张3:0建0:1银00%挎;17点:00薪~19当:00牙:10甜0%注;赞其朱余补:0%视17:怎00~瓜20:围00:赢100冒%叮;合其趁余魂:0%横7:0墨0~9龟:00你:80烤%;1柴1:0启0~1学3:0通0:8猜0%;扩17:折00~乏19:香00:丢80%脾;尸其患余怎:0%匆客厅渐10:学00~虹12:河00:寸30%鞋;15风:00品~17匀:00棚:30鸽%;1端9:0意0~2擦1:0首0:2银0%醉;爆其准余鹿:0%驻19:捎00~哄21:珍00:他70%甚;施其押余筒:0%兼10:里00~辣12:徐00:骡50%放;15弃:00则~17胜:00拿:50尼%;1双9:0梨0~2鼓1:0掉0:5京0%尘;汽其做余坏:0%摇老人卧阅室促20:口00~船7:0歪0:1怖00%斗;13言:00蒙~15神:00皮:80宗%冶;巡其冠余敞:0%两19:确00~垂22:奇00:怀90%用;垂其叨余缠:0%温22:妈00~杀7:0粗0:5余%;1辽3:0歉0~1清5:0锻0:4国0%;雁19:赚00~严22:侵00:皆60%须;巩其手余容:0%捏起居室除19:跪00~絮22:笼00:指40%备;垒其勒余甩:0%片19:臂00~欣21:俱00:额80%谜;孤其狡余果:0%薄19:逮00~电21:知00:陵80%卸;然其握余饰:0%蹄书房蚂19:融00~此23:攻00:测90%光;考其具余饥:0%瞧19:俭00~属23:驼00:侍100虎%浮;惯其办余猛:0%贼19:液00~办23:锐00:芒80%惭;躲其适余摩:0%卫主卧室作20:满00~料23:阔00:恼50%腿;23垂:00极~7:阶00:联100鄙%淹;基其纵余军:0%博20:真00~施21:来00:母90%显;动其唐余糕:0%洽20:览00~显22:枝00:颤50%罢;技其响余万:0%没小孩卧影室钳20:贵00~妇7:0旨0:1捡00%棒;乞其委余询:0%钩20:角00~慢22:会00:虫100缸%燥;屡其成余挖:0%还20:烈00~泰22:兔00:旋50%磁;象其调余葬:0%牵表碧6观膊人员、兵照明和剂设备负海荷周视房间类互型逢人员密特度寒(特人萌/m良2古)器照明负父荷升(骡W/m煤2杰)缎设备负孕荷坑(W座/m碗2拆)会娱乐室测0.6阳10凶5刘餐厅菌0.3倡5草10肚3.5狐厨房莫0.2凡5稿10挑15兴客厅质0.2谣15舌8烛老人卧所室染0.1济2蚊8凭5息次旋卫语1窑无虑8督3虹次厕卫窑2昏无赖10筹8睬家居室邮0.2狠10糠5吸书房岸0.1伏8撑12舅10岭主卧室鸭0.0旧7惑8缩5咱小孩卧元室耍0.2富55纽8狼5裹主卫番无泉15城8塌次漆卫耀3刻无脊8被3鲁2.2浅铜五种墙探体热工谊性能分弊析以及帜经济收谈益的比质较流2.2哗.1唤鹿参数的万设定殖五种外怪墙体的称传热系伤数突K喉值参见坚表贼7毙。其周中倦1尿号年、慌2廊号臂、达3表号墙体素来自于购此次调狼查的结材果，它促代表了令目前上猎海低密葡度住宅罗外墙材嫁料使用顿的主流袭现状，侦而恐4基号耍和蝇5犹号墙体计则是婶在循2碰号墙体达的基础幕上分别奉添加保等温材料驱后满足踪节能标呆准的墙傲体。批表芬7牵荡五种墙梁体的构简成和传慎热系岸数姓K夺值慢莲围护构捎件变量立参数际外墙浮传热系旨数迫W/信(m鱼2竞.柴℃须)产材料组钥成俊钢筋混免凝土墙隔体消颜（无1宽号）北2.9么1阻钢筋混抚凝土与警空心砖可的混合渔墙体风（霉2村号）纳1.8箭9巷钢筋混慨凝土与降加气混项凝土的咬混合墙王体逃（低3投号）精1.9艘4重钢筋混付凝土与伪空心砖图混合墙险体、内她贴燕6m餐m朝水泥聚拍苯板茅（言4柱号）软1.5轰0咳钢筋混工凝土与先空心砖酷混合墙谷体、外态贴坛30m厉mEP忧S府聚苯板盐（魂5南号）该0.7批0恒2.2击.2躬律建筑负局荷以及搜全年能芬耗量的叮模拟结玩果进从模拟驼结果可恐以看到诸：当外响墙体的末传热系着数形K裹值巨从阶1队号墙体阳的敌2.9辱1W缠/(m诱2现.般℃辅)眉逐步降黎低昏到屋5伪号墙体宫的济0.7疾0W劳/(m麻2悄.劳℃触)申时，建煎筑冷负遗荷迫从哄26.深04k爱W匙减小跳到垦20.恒49k手W信，建筑临热负荷欣从蚀19.东44k泊W厉减小控到念12.霞32k汉W杏，同时题全年耗死电量也劳呈明显菜的下降挡趋势，央电力耗品能量捕从豆119骄80k袍W糟h头降低戴到瞎825服0kW驴h另。渔建筑总者负荷中尼的围护秘结构负弯荷以及重室内负法荷的详六细数据炼参见温表辉8验，其中渡围护结许构冷负弯荷占建慌筑总冷雷负荷委的镜6腔9愚％惠～孤75悄%井，围护蜡结构热块负荷则讯占建筑率总热负乌荷书的商9锯5矿％键～患9得7邻％，相博对而言犁室内冷幻负荷占睬建筑总滨冷负荷杀的比例违仅粉在寄2踢1颠％俭～孔2尝7源％左右开，所占喘比例较颂小。在屯这种围渣护结构辞传热负灿荷所占违比例很背大的建稳筑中，练提高外士墙的保工温绝热抱性能，速相对于因围护结钥构传热松负荷所鼻占比例遍较小的照商业建粥筑或工娘业建筑怕，其作相用是比选较显著群的。绩图千2泡不同墙份体形式夹下的建柳筑负荷霸图对3清费不同墙舱体形式羡下的全减年耗电榆量列图常4则为全皇年杜1突2锋个月的恨电力消玻耗情况蜘，其中除峰值出桥现轧在疾7才月抢和录8才月，谷件值则出灭现罚在衣4折月腐、槽5为月芒、劫1址0矛月敢和全1火1怖月，墙仪体传热盯系数值六降低，小全年能柿耗随之酒降低，占其中冬蒙、夏季稼能耗降筒低比较掠显著，怪而过渡片季变化汇很小。说说明提河高建筑泪围护结猪构的热匙工性能掠，增强施其保温芳隔热能慧力，能约够减小盆建筑负萝荷以及那全年耗愁能量，闸达到建盲筑节能旋的目的否。瞧表篮8顶农各墙体完总建筑融负荷详洋细列狸表记桑负荷单搅位至（公k六W驶）弦一号墙笛体乡二号墙宋体汁三号墙连体凳四号墙泻体旬五号墙计体夕冷负荷陷热负荷存冷负荷擦热负荷逝冷负荷谷热负荷火冷负荷娱热负荷槐冷负荷男热负荷巧围护结馒构负荷拿19.单52钞18.薯80厌17.螺12民15.腐49尚18.化90屑15.捆66限14.望85依14.冷25潮13.欠95券11.喂68淘室内负扰荷择5.6师5到0屡5.6芳5自0例5.6蠢5状0淘5.6送5递0诸5.6开5月0对通风负宿荷等久0.8状7西0.6慧4饥0.8悟8呀0.6歪4穗0.8因8舱0.6绢4挤0.8新8塌0.6炮4炭0.8涨9死0.6部4沃总建筑隐负荷辽26.博04北19.调44算23.分65沫16.禾13披25.笑43填16.诉30忽21.差38秘14.希89芬20.哪49懒12.催32佩2.2葵.3桌寇经济性厚分析进目前上洪海低密筐度住宅习的外墙劈体普遍揭采恰用运2拥号墙体爱，其造锄价最低注且传热贱系信数膏K乱值达致到鸦1.8电9W/残(m尘2影.世℃救)到，凯4态号它和住5藏号墙体步则是垃在施2落号墙体尾的基础膏上添加洲保温层血，使其冻传热系店数往K止值达到剑节能标虽准母—幕—牢1.5山0W索/(m恋2写.筛℃闻)解和嫌0.7胞0W/砌(m软2羊.男℃血)歌。在助表善9训中，我赚们从经含济收益葬的角度胜简单比疤较了这愈三种墙堂体，可辛以明显唉地看到固，要提欠高墙体面热工性洞能，降分低墙体洞传热系秤数值必狭然会增专加墙体剑的初投答资。达转到节能串标准辈的勇4短号茫、降5碗号墙体垒和未达霸到节能旋标准由的燕2亡号墙体自相比，饰增加的誉初投资度分别造为毕2裳5华元煮/m掀2砍和抹5榜5期元匀/m销2自，而年浪节约费幸用分别蛙为扣42丘0宾元域和支101西1匹元，投徒资回收括期则分货别仅为蚀2棒1荐年番和株17.衬9陪年（银理行贷款湖利率透按临6构%茫计算，还且仅记滑入材料株费未计柄入人工牲费用）士。窄表骂9侍吉墙体的捐经济收收益比季较亚壮墙体类桶型梁2者号墙体目4采号墙体晶5攻号墙体砖传热系渣数坚值燥W/(畅m笔2法.次℃贩)火1.8恶9乓1.5济0使0.7添0根墙面面成积嗽(化m拨2非)仇199于199宝199菠增加造弊价暂(逐元辱/m联2吩)毅/患25究55洗年节约便费掩用嗽(春元仁)岂/绍420粱101则1薯投资回赔收霉期猴(虎年各)诞/事21归17.乓9愧从投资茧回收期辞的角度星看，这痰个回收辞周期并印不理想弓，这也梁给节能津墙体的筹推广带若来了一变定的难换度。从顽房地产六开发商容的角度租看，投迹资最小奴而能达启到利益蛙最大化露是他们序的目标捞，而采毯用节能奉墙体没境有给他腹们带来昼明显的沸收益，询因此很狭难推广僚。西目前，批建筑节盗能的方稿法很多诵，但关剂键是要斥积极响蔑应和贯参彻实施堡，因此跨笔者认喉为，如愚果国家洽要有效交地推动洗房地产叨行业的蔽规范化担，使其柳能够自黎觉地遵理守节能兵标准就渣十分有泊必要出洪台一些洪经济奖巷励制度任或惩罚枯制度，航从根本担上推动裁上海地攻区节能肿事业的源有效发柔展。痕3愈府结论闭根据上丧述的模小拟和分尚析，笔罩者得到杏了如下动几点结察论：秋(1)崇戒在一定