关于保温材料保温能力对预制装配式建筑节能性的影响分析

胡泳珊

1　引言

在当今社会，能源和环境问题是人类发展必须面对的两大问题。据统计，随着世界人口的急剧增加和工业的迅速发展，全球能源消耗量每年都以2.3%的速率增加，而在能源大量消耗的同时，传统的燃料和汽油等的使用又带来了严重的环境问题。作为能源消耗的主要部分，建筑物每年都要消耗大量的矿物燃料，在欧美地区，建筑能耗占到了整个能源消耗的40%以上。为了实现能源节约，实现绿色发展，建筑技术已经成为了国内外许多学者重点研究的课题。在我国北方地区，保温材料的应用可减缓室内温度受室外低温影响。在南方地区则可减缓温度上升，起隔热保温作用。无论在南方还是北方，如果使用空调或取暖设备，有保温材料的建筑，可以节能，降低电耗。

建筑物节能主要是在墙体上布置保温材料。而这些建筑也多是预制装配式建筑。这种类型的建筑具有整体用料少、资源消耗少、垃圾产生少和施工对居民生活影响小的优点。而随着时间延长，保温材料性能就会发生变化，这也必将影响到预制装配式建筑的整体节能效果。

2　预制装配式建筑节能效果分析

对于我国建筑物而言，墙体的保温方式有很多种，其中，外墙外保温方式就是一种常用的墙体保温方式。这种保温方式在实际施工过程中的一般做法是，在主体墙面外侧，将保温砂浆、保温板等保温材料黏贴在墙体上。为了固定保温材料，还需用到耐碱玻璃纤维网格布，以及一定量的黏胶作保温材料的保护层。墙体外保温的应用，给人们的生活带来了更多的便利。对于各类型建筑，尤其是预制装配式建筑，这种方式可以有效提高保温效果，起到节能的作用。除此之外，外墙外保温的保温方式还能提高室内环境质量，保护建筑主体，对延长建筑物的使用寿命也有很大的帮助。与内保温的方式相比，外墙外保温还可以增加建筑内部的实际使用面积。这些优势的存在，使得这种墙体保温方式得到了广泛的应用。但是，外墙外保温方式也存在很多施工难点，比如对材料要求苛刻，操作难度大，技术要求高等。

预装配式建筑需要在调研的基础上，确定其屋顶、墙体、房间类型及功能、使用材料、门和窗等。装配式建筑物的标准层平面图如图1所示。传统建筑与装配建筑物相比，两者主要在维护结构的热工性能上有着很大的差异。

图1　装配式建筑物的标准层平面图

预制装配式建筑大多采用外墙外保温方式，工业化生产的预制部件，可将保温材料的施工难度降低，更科学地安装保温材料，能发挥保温材料的更加性能，其比普通建筑有着更好的节能效果。对于建筑物而言，尽管墙体外保温材料能起到保温作用，但是，随着使用年限的增长，这种材料的保温效果会逐渐降低。有学者根据Dest-h模型，对传统建筑和装配式建筑的节能效果随年限的变化进行了研究。

墙体传热系数会因为保温材料性能的下降而升高。反过来，墙体传热系数的升高也就意味着其保温性能的下降。假设墙体保温材料的保温性能按照每10a衰减5%的速度降低，在墙体外保温材料不变的情况下，50a后，传统建筑物的传热系数从0.497W/（m2·K）增加到了0.815W/（m2·K），而装配式建筑物的传热系数从0.41W/（m2·K）增加到了0.471W/（m2·K）。通过传统建筑物和装配式建筑物的传热系变化的比较结果可知，装配式建筑物传热系数衰减速度更慢。因此，采用外墙外保温方式和同样的保温材料，装配式建筑物节能效果更好。

图2不同工况下全年热量使用随年限变化曲线

图2中的工况5和工况7就代表了传统建筑和装配式建筑全年热量使用随保温材料使用年限的变化曲线。从图中可以看出，工况5曲线斜率更大，代表着其随着保温材料使用年限延长，建筑物全年热量使用更多，墙体保温效果下降更快。而工况7曲线几乎是频现，意味着其随着保温材料使用年限延长，建筑物全年热量使用变化不大，墙体保温效果下降缓慢。

3　预制装配式建筑方式围护结构的热工缺陷分析

3.1　夜间墙体表面温度

对于夜间室外温度较室内温度低的地区而言，墙体起到降低传热效果的作用，从而可以避免夜间室内温度过低。在夜间，由于建筑外气温要低于室内温度，为了室内保暖，就需要降低墙体的传热效果，避免室内热量过多流失。通过使用红外热像仪测试，墙体夜间温度在-17～-4℃之间。并且，测量中发现，窗体附近的温度也要明显低于其他地方的温度。由于窗体位置没有使用保温材料，且其材质一般都要用到金属，其传热效果好。建筑物白天因为太阳照射而储存起来的热量，在窗体附近就会更多的流向室外。因此，窗体部位很容易造成热量散失，其保温效果可以忽略不计。所以，北方地区的建筑为了避免室内热量流失，还需要对窗体进行加工。一般做法是，采用双层玻璃，增加窗体的隔热效果，减少室内温度往窗体外传递。至于夜间室外温度较高的地区而言，墙体的保温材料则可减缓温度上升，起隔热保温作用。

3.2　日间墙体表面温度

日间太阳光对墙体的照射，会提高墙体温度。由于太阳照射到北面墙体的时间很少，因此，建筑物的北面墙体温度一般都会偏低。受到气流的影响，北面墙体处散热能力更强，导致其温度更低。东面墙体因为大面积受到太阳的照射，其温度较高，其最高温度可达30℃以上。南面墙体由于也可以受到太阳照射，其墙身温度也会受到影响。而西面墙体受太阳照射时间短，而且能量小，故其温度变化不明显，与气温相比，并没有太多的差异。除了太阳辐射因素之外，墙体温度还会受到气流的影响。以南面墙体为例，由于受到风向的影响，使得热量可以在南面墙体处集中，该处墙体热量散发慢，从而使得南面墙体在日间会随着时间延长而升高。而对于西面墙体，除了光照时间不长的因素之外，受到空气对流的影响，使得该处墙体散热更快，因而此处墙体温度偏低。

3.3　墙体温度测量结果分析

预制装配式建筑可以具有比传统建筑物更好的节能效果，因此，在实际施工中，可以通过科学的安装手段，采用合理的安装方式，以规范化的操作，就能使得预制装配式建筑满足建筑的保温需求。这种建筑方式可以降低热量的流失，达到更好的节能效果。

通过实际测量也发现，预制装配式建筑在金属窗体等位置的有保温效果不好，散热严重等问题。为了进一步提高预制装配式建筑的节能效果，可以通过采用性能更加合适的保温材料，以增加窗体部位的节能作用。

4　结论

外墙外保温方式是我国建筑常见的一种墙体保温方法。其中，墙体保温材料发挥了重要作用。而随着使用时间的增长，这些保温材料的性能会降低，使得建筑物的墙体保温效果大幅下降，节能效果也会降低。预制装配式建筑则可以帮助提高能源的利用效率，与传统建筑相比，其墙体保温材料性能衰减速度更慢，节能效果更好，满足绿色建筑的需要。就节能效果而言，预制装配式建筑对提高社会效益，节能环保有着重要意义，是未来建筑物发展的重要方向。

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