孔玉琴

(甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

通過對(duì)既有建筑的外部墻體、門窗及屋頂?shù)炔考M(jìn)行改善，能夠改變建筑設(shè)施內(nèi)部的溫度環(huán)境，減少溫度調(diào)節(jié)過程中的能源消耗。建筑物外圍改善措施與建筑物自身能耗、所處環(huán)境之間存在十分復(fù)雜的關(guān)系，很難直接準(zhǔn)確分析，而隨時(shí)間變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬分析可以解決這個(gè)問題。建筑物的熱傳導(dǎo)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程，建筑設(shè)施熱量的獲取與損失時(shí)時(shí)刻刻都在變化，其與建筑物所處環(huán)境的氣象條件和緯度的不同、季節(jié)差異及風(fēng)向改變等密切相關(guān),現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量很難把控這些復(fù)雜多變的因素，短期內(nèi)也難以獲得有效的數(shù)據(jù)信息，更不用說獲得準(zhǔn)確客觀的結(jié)論?，F(xiàn)實(shí)可行的方法是根據(jù)施工圖紙，通過DeST計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)模擬分析[1-4],預(yù)測(cè)建筑物的能耗情況,依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)預(yù)測(cè)的能耗情況進(jìn)行總結(jié)，轉(zhuǎn)化為易接受的熱舒適程度和能耗情況的具體指標(biāo)。因此，本文通過對(duì)甘肅省中小學(xué)典型既有教學(xué)樓模型在未采用保溫措施和附加保溫措施下運(yùn)用DeST軟件進(jìn)行模擬分析，充分考慮保溫材料的經(jīng)濟(jì)性和適宜性原則,實(shí)現(xiàn)教學(xué)樓全年能耗指標(biāo)下降,符合當(dāng)前建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范要求,有助于指導(dǎo)新建中小學(xué)建筑節(jié)能工作，為甘肅省中小學(xué)既有建筑節(jié)能改造提供了理論參考和技術(shù)支持。

1 試驗(yàn)材料和方法

以EPS、XPS、巖棉板3種保溫材料為試驗(yàn)材料，采用基層+40mm巖棉板、基層+40mm XPS、基層+40mm EPS三種構(gòu)造，以多孔黏土磚基準(zhǔn)建筑為對(duì)照，不同構(gòu)造的傳熱系數(shù)分別為0.92W/（m2.K）、0.51W/（m2.K）、0.58W/（m2.K）和1.33W/（m2.K），用DeST模擬不同外墻構(gòu)造的保溫系統(tǒng)的能耗并比較。

2 結(jié)果分析

2.1 不同外墻保溫材料作用下建筑室內(nèi)溫度變化情況

對(duì)3種不同外墻保溫材料作用下建筑物室內(nèi)溫度變化情況進(jìn)行模擬分析，以基準(zhǔn)建筑為對(duì)照,由圖1和圖2發(fā)現(xiàn)，外墻保溫材料對(duì)冬季室內(nèi)溫度影響較大，對(duì)夏季室內(nèi)溫度影響較小。基層+40mm巖棉板保溫材料熱穩(wěn)定性和保溫性能均最差，僅好于基準(zhǔn)建筑?；鶎?40mm XPS和基層+40mm EPS保溫材料的熱穩(wěn)定性和保溫性能沒有明顯差異，均顯著優(yōu)于基層+40mm巖棉板和基準(zhǔn)建筑。其中，基層+40mm XPS外保溫材料在熱穩(wěn)定和保溫性方面表現(xiàn)突出,基層+40mm EPS保溫材料次之。因此，XPS和EPS可作為甘肅中小學(xué)既有教學(xué)樓外墻節(jié)能改造中優(yōu)選保溫材料。

圖1 外墻保溫材料冬季室內(nèi)溫度變化

圖2 外墻保溫材料夏季室內(nèi)溫度變化

2.2 采暖空調(diào)耗電量與外墻保溫材料的傳熱系數(shù)關(guān)系

通過模擬分析，在采暖空調(diào)開啟狀態(tài)下，保證基準(zhǔn)建筑外圍結(jié)構(gòu)不變，建筑物采暖空調(diào)耗電量與外墻保溫材料的傳熱系數(shù)變化關(guān)系密切。從圖3和圖4模擬數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，建筑物全年采暖耗電量與外墻保溫材料的傳熱系數(shù)呈顯著的線性關(guān)系,但全年空調(diào)耗電量與外墻保溫材料的傳熱系數(shù)之間無線性相關(guān)。建筑物制冷耗電量顯著小于采暖耗電量,采暖耗電量在全年總耗能的變化中占主要地位，其原因可能與甘肅省區(qū)域內(nèi)采暖時(shí)期長(zhǎng),氣候干燥，夏季溫度較溫和以及較大的晝夜溫差有關(guān)。

圖3 建筑全年采暖耗電量與傳熱系數(shù)關(guān)系

圖4 建筑全年空調(diào)耗電量與傳熱系數(shù)關(guān)系

2.3 外墻外保溫耗熱量和耗冷量

通過對(duì)基準(zhǔn)建筑和附加不同外墻外保溫情況下建筑耗熱量和耗冷量模擬分析發(fā)現(xiàn)（見圖5和圖6），附加不同外墻外保溫耗熱量顯著低于基準(zhǔn)建筑，耗冷量與基準(zhǔn)建筑差異不顯著。此外，采暖季節(jié)耗熱量的變化明顯大于空調(diào)季節(jié)耗冷量的變化,這說明對(duì)于冬季采暖期較長(zhǎng)和溫度較低區(qū)域，外墻外保溫有較好的效果；反之，對(duì)于夏季長(zhǎng)和溫度高區(qū)域內(nèi)的節(jié)能效果不顯著。

圖5 外墻保溫材料采暖季節(jié)耗熱量指標(biāo)

圖6 外墻保溫材料空調(diào)季節(jié)耗冷量指標(biāo)

3 結(jié)論

本文針對(duì)甘肅省區(qū)域內(nèi)中小學(xué)教學(xué)樓所處環(huán)境的氣象條件、緯度的不同以及季節(jié)差異等因素影響導(dǎo)致的建筑能耗情況無法準(zhǔn)確判斷的問題，以EPS、XPS、巖棉板3組保溫系統(tǒng)為試驗(yàn)材料，利用DeST軟件對(duì)基層+40mm巖棉板、基層+40mm XPS、基層+40mm EPS 3組不同外墻保溫系統(tǒng)的教學(xué)樓建筑采暖能耗進(jìn)行模擬分析和優(yōu)化，確定了最佳外墻保溫層類型為基層+40mm EPS，對(duì)于節(jié)能要求較高的建筑可以考慮基層+40mm XPS保溫層。