复合墙体节能率对比研究范文

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《建筑热能通风空调杂志》2014年第三期

1结果分析

本文以外墙K=1.55W/(m2•K)、未保温屋顶K=1.55W/(m2•K)组合的围护结构作为基准房间进行负荷计算，后面的节能率也是以该基准房间负荷值为参照值来确定的。

1.1两地区太阳辐射强度不同地区太阳辐射照度对室内负荷有重要影响。图2为北京和上海两地区夏季不同方位的太阳总辐射照度。可以看出，除了北向，北京在其它各个方位的太阳辐射强度均稍高于上海。这与北京和上海分别属于两个气候分区以及北京夏季的太阳辐射强度较大有关。

1.2冷负荷计算结果计算中，窗户均为金属框双层玻璃窗，传热系数Kw=2.93W/(m2•K)，玻璃窗地点修正值td=0，传热系数的修正值cw=1.2。东、西墙面积A=54.6m2，南、北外墙面积A=67.2m2，北外窗面积合计A=37.8m2，屋顶面积A=468m2。查文献[4]得到两个地区不同时刻的空调设计室外计算温度值以及其它参数值。

1.2.1空调冷负荷比较北京和上海两地区的夏季空调冷负荷和围护结构的类型之间的关系如图3所示。按照外墙和屋顶不同组合将围护结构分为I型（外墙传热系数K=1.55W/(m2•K)、屋顶K=1.55W/(m2•K)）、II型（外墙传热系数K=0.78W/(m2•K)、屋顶K=0.45W/(m2•K)）、III型（外墙传热系数K=0.60W/(m2•K)、屋顶K=0.41W/m2•K)）和IV型（外墙传热系数K=0.46W/(m2•K)、屋顶K=0.35W/(m2•K)）。其中，I型为未保温墙体和屋顶的组合。可以看出，I型围护结构建筑在两地区的冷负荷极值对应时刻与其它三种围护结构建筑在两地区的冷负荷极值对应时刻均不一致。对北京地区来说，I型围护结构建筑的冷负荷极小值在早上9:00取得，而极大值在晚21:00取得。其它三种类型围护结构建筑的冷负荷极小值均在早5:00取得，而极大值在13:00取得。这是因为未保温建筑吸收的太阳辐射热较多并储存在室内，使得夜间室内温度较高。随着室内外换热过程的进行，到了9:00左右，室内温度降到最低水平。9:00之后，随着太阳辐射强度的增大，热量由室外传向室内，室内温度随之逐渐上升，室内冷负荷也随之逐时增大。虽然室外温度最高值不在21:00，但由于外墙及屋顶均未保温，也就无法起到对温度波幅值衰减和相位延迟的作用，加之热量传输的惯性作用，导致室内蓄热量的绝对值一直增加，直到晚21:00。上海地区的I型围护结构建筑冷负荷变化也表现出了相似特征。但上海地区冷负荷极大值要低于北京地区极大值。其它三种采用不同保温方式的复合墙体的冷负荷变化表现出了与I型围护结构截然不同的特征，但这些复合墙体对应的冷负荷却具有相似的变化趋势。两地区冷负荷均在5:00取得极小值，在13:00取得极大值。与I型围护结构冷负荷变化曲线相比，复合墙体对温度波的衰减效应是很明显的。而且，随着外墙及屋顶传热系数的减小，冷负荷极值的绝对值也在减小，但差异不是很明显。这就引发了另一个问题：如何确定合理的围护结构使得投入成本的增大和建筑能耗的降低达到平衡。同一复合墙体在上海地区冷负荷极大值低于北京地区的极大值。

1.2.2节能率比较与基准围护结构相比，得到不同保温结构复合墙体的节能率，如图4所示。复合墙体在两地区的节能率随时间变化表现出了相似的特征：早、晚对能耗的降低幅度较显著，到了13:00左右由于太阳辐射强度较大，复合墙体的隔热效果有所降低。对于围护结构类型II、III、IV，其对节能的贡献差异上午时段要稍大于下午时段，但总体上差异不是很大。同一围护结构类型时，在两地区的节能率极大值和极小值均很接近。这说明通过改变围护结构传热系数这一指标对节能率的提高也是有限值的，同时也说明同一建筑在不同气候条件下的节能率很接近，这一点为复合墙体的跨地域推广应用提供了理论支持。

2结论

通过对北京和上海两地区不同围护结构建筑物夏季空调冷负荷对比计算，得到以下结论：1）对于同一地区，未保温围护结构和复合墙体形成的围护结构对空调冷负荷的影响有着截然不同的影响特征，除了幅值差异较大外，产生幅值的时刻也不同；2）不同的复合墙体所形成围护结构对应的逐时冷负荷变化趋势基本一致；3）同一类型围护结构在北京和上海对节能率的贡献差异很小，这为开发新型围护结构的跨区域推广应用提供了理论支持。

作者：王烨蔡觉先单位：兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃省交通储运扬尘治理工程技术研究中心