建筑外墙外保温节能技术对工程造价的影响研究

孙昭 薛玉雷

1.北京国建联信认证中心有限公司，中国·北京 100013

2.北京高能时代环境技术股份有限公司，中国·北京 100013

1 引言

中国建筑能耗总量逐年增加，中国能源危机日益加剧。随着城乡人民生活质量的不断提高，对健康、安全、便利等建筑舒适性要求越来越高，采暖、空调、照明、厨卫以及监控等家用电器设施的适用导致能源消耗持续高速增长，从而加剧了中国能源资源供应与经济社会持续发展的矛盾，导致全社会的能源短缺危机。

2 中国外墙外保温节能技术概述

建筑墙体节能通过改善墙体的热工性能，使供给建筑物的热能在建筑物内部得到有效利用，从而达到减少能源消耗的目的[1]。目前中国外墙外保温技术和保温材料的研发及应用都比较成熟，根据国家住房和城乡建设部最新发布的行业标准JGJ144—2019《外墙外保温工程技术标准》，外墙外保温节能技术可分为粘贴保温板薄抹灰外保温系统、胶粉聚苯颗粒保温浆料外保温系统、EPS板现浇混凝土外保温系统、EPS钢丝网架板现浇混凝土外保温、 胶粉聚苯颗粒浆料贴砌EPS板外保温系统等几大类[2-3]。

3 建筑外墙外保温节能技术对工程造价的实证研究

3.1 各种外墙外保温系统节约能量的计算和换算

前面假设采暖期内室外温度T1和室内温度T2恒定不变，对于做过外保温处理的墙体，其热量传导处于比较稳定的状态，因此单位时间内通过单位面积现浇混凝土墙体的热量等于单位时间内通过单位面积外保温材料的热量，即：

其中：Q表示单位时间内通过外墙的热量；K0表示现浇混凝土的传热系数；K表示外保温材料的传热系数；T表示外墙墙体和外保温材料交界面的温度；T1表示室外温度；T2表示室内温度。

传热系数K的公式为：

其中：K表示围护结构传热系数；Ri表示围护结构的内表面换热阻；Re表示围护结构的外表面换热阻；δ表示材料层厚度；λ表示材料导热系数。

查询相关设计规范，得到现浇×混凝土墙体和外保温材料的内表面换热阻Ri和外表面换热阻Re分别为：0.11（m2×k/w）和0.04（m2×k/w）。

接着把Ri=0.11（m2×k/w），Re=0.04（m2×k/w），δ=0.24m和λ=1.28 W/（m×K）代入式（2），从而得到：现浇混凝土墙体的传热系数K0=2.96w/（m2×k）。

3.2 粘贴保温板薄抹灰外保温系统节约能量计算及换算

计算粘贴保温板（XPS板）薄抹灰外保温系统时，将室内温度T2=18℃，室外温度T1=0.1℃，K0=2.96 w/（m2×k），δ=0.09m和λ=0.03 W/（m×K）代入公式（1），得现浇混凝土墙与XPS板交界面的温度T=16.25℃。

3.2.1 对于冬季采暖期

做粘贴保温板（XPS板）薄抹灰外保温系统时，每年取暖期每平方米能量损失量为：

Q1=24×60×60×114×（18-16.25）×2.96=51020928（J）

不做粘贴保温板（XPS板）薄抹灰外保温系统时，每年取暖期每平方米能量损失量为：

Q=24×60×60×114×（18-0.1）×2.96=521871206.4（J）

则做粘贴保温板（XPS板）薄抹灰外保温系统的民用建筑采暖期每平方米每年节约能量为：

△Q=Q-Q1=470850278.4（J），能量节约率为90.22%

采暖期节约的能量转化为标准煤是：

3.2.2 对于夏季制冷期

不做粘贴保温板（XPS板）薄抹灰外保温系统时，每年损失的能量为：

W=24×60×60×94×2.96=24039936（J）

则做粘贴保温板（XPS板）薄抹灰外保温系统的民用建筑制冷期每平方米每年节约能量为：

△W1=W×90.22%=21688830.26（J）

制冷期节约的能量转化为电能为：

3.3 胶粉聚苯颗粒保温浆料外保温系统节约能量计算及换算

计算胶粉聚苯颗粒保温浆料外保温系统时，将室内温度T2=18℃，室外温度T1=0.1℃，K0=2.96w/（m2×k），δ=0.09m和λ=0.09W/（m×K）代入公式（1），得现浇混凝土墙与胶粉聚苯颗粒保温浆料交界面的温度T=13.93℃。

3.3.1 对于冬季采暖期

每年取暖期每平方米能量损失量为：

Q2=24×60×60×114×（18-13.93）×2.96=118660101.1（J）

每平方米每年节约能量为：

△Q=Q-Q2=403211105.28（J），能量节约率为77.26%

采暖期节约的能量转化为标准煤是：

3.3.2 对于夏季制冷期

每平方米每年节约能量为：

△W2=W×77.26%=18573254.55（J）

制冷期节约的能量转化为电能为：

3.4 EPS板现浇混凝土外保温系统节约能量计算

计算EPS板现浇混凝土外保温系统时，将室内温度T2=18℃，室外温度T1=0.1℃，K0=2.96w/（m2×k），δ=0.09m和λ=0.033W/（m×K）代入公式（1），得现浇混凝土墙与EPS板交界面的温度T=16.11℃。

3.4.1 对于冬季采暖期

做EPS板现浇混凝土外保温系统时，每年取暖期每平方米能量损失量为：

Q3=24×60×60×114×（18-16.11）×2.96=55102602.24（J）

则做EPS板现浇混凝土外保温系统的民用建筑采暖期每平方米每年节约能量为：

△Q=Q-Q3=466768604.16（J），能量节约率为89.44%

采暖期节约的能量转化为标准煤是：

3.4.2 对于夏季制冷期

做EPS板现浇混凝土外保温系统的民用建筑制冷期每平方米每年节约能量为：

△W3=W×89.44%=21501318.76（J）

制冷期节约的能量转化为电能为：

3.5 EPS钢丝网架板现浇混凝土外保温系统节约能量计算

计算时将室内温度T2=18℃，室外温度T1=0.1℃，K0=2.96w/（m2×k），δ=0.09m和λ=0.041W/（m×K）代入公式（1），得现浇混凝土墙与EPS钢丝网架板交界面的温度T=15.73℃。

3.5.1 对于冬季采暖期

每年取暖期每平方米能量损失量为：

Q4=24×60×60×114×（18-15.73）×2.96=66181432.32（J）

则每平方米每年节约能量为：

△Q=Q-Q4=455689774.08（J），能量节约率为87.32%

采暖期节约的能量转化为标准煤是：

3.5.2 对于夏季制冷期

每平方米每年节约能量为：

△W4=W×87.32%=20991672.12（J）

制冷期节约的能量转化为电能为：

3.6 胶粉聚苯颗粒浆料贴砌EPS板外保温系统节约能量计算

计算时将室内温度T2=18℃，室外温度T1=0.1℃，K0=2.96w/（m2×k），胶粉聚苯颗粒δ=0.04m和λ=0.09W/（m×K），EPS板δ=0.05m和λ=0.033W/（m×K）代入公式（1），得现浇混凝土墙与胶粉聚苯颗粒浆料贴砌EPS板交界面的温度T=13.01℃。

3.6.1 对于冬季采暖期

每平方米能量损失量为：

Q5=24×60×60×114×（18-13.01）×2.96=145482531.8（J）

则每平方米每年节约能量为：

△Q=Q-Q5=376388674.56（J），能量节约率为72.12%

采暖期节约的能量转化为标准煤是：

3.6.2 对于夏季制冷期

每平方米每年节约能量为：

△W5=W×72.12%=17337601.84（J）

制冷期节约的能量转化为电能为：

4 研究结论

通过对北京地区普遍应用的几种外墙外保温系统进行了详细论述，利用工程技术经济理论和北京市建设工程预算定额，计算了各种外墙外保温系统的单方工程造价，同时对其采暖期和制冷期节约的能量进行计算和换算，分析评价各种外墙外保温系统的经济效益，从而为北京地区民用建筑外墙保温节能改造提供借鉴意义。