胶粉聚苯颗粒保温砂浆厚度对建筑能耗和热环境的影响

　　摘要：以胶粉聚苯颗粒外墙外保温涂料饰面(ETIRS—c)住宅为研究对象，通过对不同保温砂浆厚度情况下的模拟计算，分析保温厚度与能耗和热环境的关系。
　　关键词：聚苯颗粒　厚度　能耗　热环境
　　中图分类号：TQ63　文献标识码：A　文章编号：1672-3791(2012)01(b)-0082-03
　　随着社会进步及经济的发展，人们居住面积的快速增长，与此同时，建筑能耗也呈上升趋势，目前已占社会总能耗的20％～30％。建筑围护结构的保温隔热是建筑能耗中的一个重要环节，同时保温隔热也与建筑热环境密切相关。目前建筑保温隔热方式较多，其中采用胶粉聚苯颗粒外墙外保温涂料饰面的ETIRS—C系统集保温、防水和装饰功能于一体，具有节能、保温、隔热、隔声、防渗漏等能力。然而该系统的保温砂浆厚度在实际应用中大小不等，并没有统一的规定，本文将分析保温砂浆厚度对建筑能耗和室内热环境产生的影响，对热环境的分析主要分析室内自然温度，对建筑能耗的分析包括采暖季节与空调季节的能耗。分析的方法是利用DeST-h模拟软件进行计算，以外墙外保温系统中聚苯颗粒砂浆厚度为变量，在湖州地区的气候条件下，自然室温与建筑能耗的变化情况。
　　1　建立模型
　　选取湖州市某小区内一幢典型多层住宅，3单元5层92m2户型居住建筑，层高2.8m，各住户房间按功能分为起居室、主卧室、次卧室、书房、厨房和卫生间，建筑围护结构类别与构件见表1，平面图如图1所示。
　　
　　其中主、次卧室、书房和起居室为空调房间，根据湖州市地理位置上为北纬31004’，东经119054’，处于夏热冬冷地区，年平均气温12，2℃～1 7，3℃，最冷月为一月，平均气温-0，4℃～5，5℃，最热月为七月，平均气温24，4℃～30，8℃。为了缩短计算时间和具有针对性、代表性，选取空调房间中的主卧室为模拟计算对象。设定的冬季采暖时间为11月15日～次年3月15日，夏季空调时间为6月1日～8月30日。主卧室热扰设定：人数设定为2人，人均产热量53W，产湿量0，061kg／h，灯光功率为10W／m2，设备功率为lOW／m2，人员、灯光、设备、窗帘作息时间为软件缺省值。根据规范，夏季空调室内控制温度为26℃，冬季采暖室内控制温度为18℃，空调运行时使室温保持在18℃-26℃，可以容忍的室内温度上下限分别为29℃和16℃，室内温度超出16℃～29℃范围时空调开启；通风方式根据节能标准定义，取1次／h。在研究主卧室外墙保温砂浆厚度变化对房间能耗和自然室温的影响时，保持主卧室其余设定参数不变，动态模拟计算可得不同厚度相应的自然室温、房间耗热量与耗冷量的有关数据。
　　2　热环境分析
　　自然室温是室内热环境分析的重要参数，通过系列计算的统计结果显示如表2。
　　分别统计了室外温度和房间自然温度全年各温度段的小时数，从计算过程中发现，房间的自然温度在保温砂浆厚度30mm以下没有明显的变化，30mm厚为跳跃点，房间的自然室温改变，温度分布从两端向中间集中，但是再继续增加保温砂浆的厚度，房间的自然温度又开始没有明显变化。
　　
　　另外从外温与自然室温的统计分布图2可以看到，当保温厚度30mm以下，主卧室房间的自然室温处于16℃～29℃的比例占70％左右，并且随厚度增加到30mm以上后，这一区间的比例稍有提高，说明保温层达30厚以后对房间的热环境有影响，为了更加明显的看出对热环境的影响，将外温与自然室温分为采暖季和空调季节逐一加以分析。
　　图3所示为采暖期120日(2880h)的外温和自然室温分布，可以看出，首先，外温随时间的推进明显波动时，相比而言，房间自然室温的变化曲线相对平缓，变化幅度较小，室内温度分布比较均匀。其次可以看到不同厚度下采暖季室内自然温度稳定在9℃～22℃，保温砂浆30厚以上，同时刻的自然室温增加0.2℃～0.7℃，曲线上移，两曲线没有相交的情况，厚度大的自然室温高，一定程度上改善了室内热环境。
　　
　　图4为空调季节90日(2160小时)的外温和自然室温分布，可以看出在相同的气候条件下，同样在外温波动比较大时，房间的自然温度变化幅度较小，处在22℃～32℃-之间，但是自然室温随保温砂浆的厚度改变不明显，两条曲线几乎重叠，温度的变化幅度仅在-0.1℃～0.3℃，说明保温砂浆的厚度变化对夏季自然室温的影响不明显。图4同时也可以看出两条曲线有交替相交的情况，通过对计算数据的对比分析，有日照时保温砂浆厚度大的温度高，非日照时间厚度小的温度高。
　　3　能耗分析
　　对房间能耗的分析，采用模拟软件分别计算了不同保温砂浆厚度下采暖季累计耗热量和空调季累计耗冷量，结果如表3所示，主卧室房间面积为16.72m²，为了便于直观分析，保温砂浆的厚度取值0～100mm。
　　将表格3中的数据拟合成曲线图5，显示采暖季累计耗热量随保温砂浆厚度的增加而降低，0～20mm之间，耗热量急剧下降，说明该区间聚苯颗粒保温砂浆的效果相当明显，20mm～50mm区间，耗热量随厚度缓慢下降，保温层效果一般，50mm～100mm区间耗热量下降已不明显，说明超过50厚以后可能无经济性，反而会增加工程的造价、结构安全和施工难度等问题。
　　
　　空调季累计耗冷量通过拟合的曲线图6与采暖季有所不同，曲线有峰谷，显示耗冷量随保温砂浆厚度的增加先减后增再减，0～20mm耗冷量急剧下降，说明这区间的保温非常的关键，效果非常的好，而20mm～75mm之间的厚度再变化对耗冷量基本上没有改变，再增加厚度已经没有意义，甚至可以看到75mm后再增加厚度反而增加了能耗。
　　4　结语
　　(1)通过对房间温度的模拟计算得出，横向上，空调季节保温砂浆的厚度对自然室温来说不敏感，对采暖季的自然室温有一定的敏感性，纵向上，保温砂浆30ram厚为跳跃点，再增加保温砂浆的厚度对房间自然室温的改变已经不明显。
　　(2)对房间能耗的模拟计算得出，保温砂浆厚度在20mm左右，无论是耗热量还是耗冷量，都已经有不错的保温节能效果，再继续增加保温砂浆的厚度对能耗的影响有限，可能不经济，增加成本和施工难度。由此，对以上结果的综合考虑，可以认为保温砂浆的厚度最好控制在20～30m