温和地区建筑围护结构节能改造实测研究★

2020-06-20郭锐

山西建筑 2020年13期

郭锐

(贵州省建筑设计研究院有限责任公司，贵州贵阳 550081)

0 引言

安顺位于贵州省中西部,属于高原型湿润亚热带季风气候，年平均气温14 ℃，年平均相对湿度80%，年平均风速2.4 m/s，气候分区属典型的温和地区。随着JGJ 475—2019温和地区居用建筑节能设计标准的实施，温和地区开展居住建筑节能设计正式执行行业标准。本文通过建立在安顺的五栋实验建筑，具有相同建筑面积、窗墙比、朝向，改变建筑围护结构的热工性能，研究不同建筑冬季供暖的节能效果。

1 测试建筑概况

通过修建的五栋节能对比测试房，开展了建筑围护结构节能效果的实验研究。对比测试房具有相同建筑面积、相同外窗朝向、相同窗墙比，测试时设定相同室温，通过实测不同围护结构条件下对比测试房冬季供暖耗电量，分析测试房供暖节能效果。测试房如图1，图2所示，测试房外围护结构热工参数见表1。其中1号楼结构形式为砖混结构，2号～5号楼结构形式均为钢筋混凝土异形柱结构。1号楼围护结构采用粘土砖加单玻窗，代表20世纪80年代～90年代普通住宅，称基础建筑；2号楼代表节能50%住宅；3号、4号楼代表节能65%的不同构造形式的住宅，其中3号楼为加气混凝土外墙构造，4号楼为自保温砌块外墙构造；5号楼代表节能75%住宅。

2 测试方案

2.1 测试建筑节能效果模拟计算

以1号为基础建筑，改善围护结构保温效果，运用DeST-h软件分别模拟计算建筑在不同围护结构条件下的能耗值，得出不同围护结构热工参数条件下全年节能效果最优的方案，最优建筑围护结构热工参数及节能率如表2所示。

表1 测试建筑围护结构热工参数表

建筑名称围护结构构造传热系数KW/(m2·K)1号楼外墙240 mm厚粘土砖,清水面2.0屋面120 mm厚预制空心板1.5外窗木窗3 mm玻璃5.92/6.312号楼外墙200 mm厚加气混凝土砌块+25 mm厚无机活性保温砂浆1.0屋面35 mm挤塑聚苯板0.77外窗塑钢窗6+6A+6中空玻璃2.83号楼外墙190 mm混凝土小型空心砌块+75 mm挤塑聚苯板0.8屋面60 mm挤塑聚苯板0.5外窗塑钢窗6+12A+6中空玻璃2.54号楼外墙200 mm厚自保温砌块+25 mm厚无机活性保温砂浆0.8屋面60 mm挤塑聚苯板0.5外窗塑钢窗6+12A+6中空玻璃2.55号楼外墙200 mm厚自保温砌块+50 mm厚无机活性保温砂浆0.4屋面60 mm挤塑聚苯板0.3外窗塑钢窗6+12A+6+12A+6中空玻璃2.1

表2 模拟计算结论

2.2 测试建筑供热设计

为验证测试建筑的节能效果，测试建筑内设置地板辐射供暖，房间内采用加热电缆地面辐射供暖方式。卧室、客厅室内供暖设计温度均为18 ℃。地暖管敷设间距为200 mm，管径20。各房间铺设加热电缆安装功率见表3。冬季供暖运行模式设为自动模式，冬季供暖设定室内温度为18 ℃，温控器精度为0.5 ℃。实验时，客厅室内的灯全天开启，室内无人。

表3 房间加热电缆功率表 W

2.3 测试相关仪器

实验过程中采用的仪器及相关说明如表4所示。

表4 测试仪器及精度

3 测试效果对比分析

3.1 测试建筑内部温湿度对比

测试建筑在11月15日～次年3月15日(合计120 d)的温湿度记录数据表明：测试建筑室内温度范围为18.7 ℃±1.5 ℃，相对湿度范围为57%±12%。其中1号建筑室温在18.2 ℃±3.4 ℃之间，相对湿度在52%±13%之间，相比较而言，室温比采取节能措施的四栋测试建筑略低且温度波动更大，同时1号建筑室内相对湿度波动也最大。室内温度及相对湿度变化幅度从2号～5号建筑依次减小。实测数据表明改善建筑围护结构保温性能，室内温湿度会更均匀。保温效果越好，室内相对湿度相对较低。实测表明，设计相同节能效果的建筑，采用自保温砌块的4号楼室内平均温度比3号楼平均温度高0.3 ℃，可见，自保温砌块相对空心砌块加保温材料方式保温效果更好。

3.2 测试建筑耗电量对比

由图3可知，1号建筑保温性能最差，在冬季达到同样室内温度条件下，供暖用电量也最大，5号建筑保温性能最优，因此供暖耗电量也最低；即保温效果越好的建筑，供暖期间耗电量越低。同属于节能65%的3号楼和4号楼，与基础建筑相比，采用自保温砌块的4号楼比采用加气混凝土砌块加保温的3号楼节能率高10.293%，可见自保温砌块的保温性能优于砌块加保温材料的形式。