夏熱冬暖地區住宅圍護結構隔熱構造技術及其效果評價

2021-07-01 06:49:14 字數 3359 閱讀 2494

一、夏季建築熱環境狀況

根據《民用建築熱工設計規範》gb50176-93,夏季防熱要求的重點是圍護結構的隔熱設計,評價圍護結構隔熱性能好壞的主要指標是圍護結構內表面溫度,即在房間自然通風情況下,建築的屋頂和東、西外牆的內表面最高溫度,應滿足下式要求[1]:

θi.max≤te.max

按此規定,我國炎熱地區主要城市夏季氣候引數的計算見表1:

表1 炎熱地區主要城市的夏季氣象引數

注:te.max為夏季室外計算溫度最高值;

為夏季室外平均相對濕度;

ih(w/m2)為夏季水平方向太陽輻射照度日總量。

由上表可知,夏熱冬暖和夏熱冬冷典型地區的夏季室外計算溫度最高值均在35℃以上。

夏熱冬暖地區的熱濕特點:夏熱時間長,高溫高濕氣候持久,大部分地區每年從5月上旬至10月中旬近半年時間溫度超過25℃,相對濕度在60%以上,城市居民普遍在這一區間使用空調。

人體熱反應認為[2]:圍護結構內表面溫度的最高值如果不超過人體**平均溫度,約33-35℃較為合理,高於此值,人們將感受到明顯的熱輻射,尤其在36℃以上,身體的熱感極其明顯。

因此,該地區居民和辦公建築等無不不惜耗費大量電能借助空調降溫。

空調狀況:目前為止,該區建築設計已完全按照有空調的標準設計,商品住宅的空調安裝比率近100%。

城市供電:至2023年12月底,廣東省電網的**機容量達到3033.37萬 kw,居全國各省市(區)之首。

但2023年6月5日上午全省電力負荷創歷史最高記錄,高達1417萬kw,供電系統缺額130萬kw,迫不得已對20個市採取限電措施[4]。另一方面,空調房間內被稱為空氣維生素的負離子濃度減少,引起失眠、易怒和精神緊張等症狀,稱為「空調病」[2]。

夏熱冬暖地區夏季室內熱環境不容樂觀,對其改善已不僅是解決熱舒適問題,更重要的是保護身體健康和保證正常的工作和學習效率。

二.夏季建築熱環境較差的主要原因

夏熱冬暖地區夏季熱環境較差,首先是氣候條件所至;其次是通風方案不當,對於不用空調的住宅,以持續自然通風為降溫主措施,效果不盡如人意;其三是圍護結構隔熱性能不良。夏熱冬暖地區外牆普遍採用180mm厚牆[3],因造價限制,大多數的外牆是採用紅磚或灰砂磚,其熱阻值如表2。架空通風屋面雖有一定的隔熱效果,到炎熱夏天,其內表面最高溫度仍高達39℃左右;窗戶是隔熱的薄弱環節[3],空調能耗有一半是通過窗戶和陽台門的得熱引起的,目前廣泛使用的單層窗的隔熱性能和氣密性都很差,熱阻值見表3,此外,近年來,建築物窗戶面積有增大趨勢。

表2 180mm牆熱阻比較

表3 窗戶熱阻和傳熱系數

三、建築節能構造及施工

《住宅設計規範》gb 50096-1999和《廣州市住宅設計試行規範》規定:夏熱冬暖地區住宅建築的屋頂和西向外牆應採取隔熱措施,西朝向的外窗宜做遮陽處理,但均未對隔熱措施做具體規定,令設計人員難以操作實施。我們對該地區牆體、屋面及窗的隔熱處理做了如下嘗試:

1.屋面隔熱採用20mm厚聚苯乙烯泡沫板作為屋面隔熱層,聚苯乙烯泡沫板重量輕,隔熱與防水效果均好,具體措施詳見圖

一、二。

2.外牆隔熱

外牆隔熱做內隔熱,採用400x400隔熱棉及鋁箔空氣間層為隔熱層,鋁箔質輕且隔熱效果好,對發展輕型牆體很有意義。具體措施詳見圖一。

3.窗隔熱

採用單框雙層玻璃鋁合金窗,外層玻璃為淺綠色吸熱玻璃,窗扇平開式,起兜風作用,內層為低輻射玻璃,推拉式保證室內使用方便(發明專利號:00237895.7)。

該窗能有效阻擋60%的太陽輻射進入室內。

牆體及屋面的部分施工步驟見如下圖.

四、建築熱環境質量實測

為了掌握夏熱冬暖地區在高溫高濕的典型天氣下,有、無隔熱措施的室內熱狀況,選取6月間連續陰雨天氣進行測試,因為5、6月是廣州降水最集中、暴雨最多的時段,相對濕度最大,亦是夏季最炎熱的初端。被測試的隔熱房間採用上述隔熱措施。

1.測試時間:2023年6月9日9:30至6月11日18:30連續57個小時。

2.測試物件:廣州華南理工大學東區教工住宅區一棟九層住宅,該住宅一梯兩戶,前後樓間距約0.7h, 住宅現場周圍未清理但小區內綠化狀況較好,周圍樹木僅能遮擋到五層,六層以上無遮擋。

本次被測物件為該樓九層兩個東(無隔熱)、西(有隔熱)對稱的房間,尚無人居住,視野開闊。測點布置平面圖詳見圖3。

3.測試儀器

1) 數字溫度計(wmy—01)

用於測量室內外空氣溫度和圍護結構表面溫度。

2) 二等水銀溫度計

用於校驗數字溫度計。

4.測試內容:測試有、無隔熱措施的兩個東、西對稱房間的空氣溫度、牆棚內表面溫度、室外空氣溫度等;測試期間,7:30—20:

30每隔一小時記錄一次;20:30—6:30每隔兩小時記錄一次。

五、測試結果分析

1. 有、無隔熱措施的兩房間及其對應部位的溫度對比分析

取6月9日16:30至6月10日16:30測試資料繪製如下曲線圖:

圖四表明,同等條件下,同一時間隔熱房間空氣溫度均明顯比非隔熱房間空氣溫度低,二者溫度變化規律基本相同且前者溫度變化曲線較後者平緩。夏熱冬暖地區炎熱的主要原因之一是太陽輻射熱大且其又使空氣溫度公升高,外圍護結構隔熱的設計使得白天由室外傳向室內的熱量減小,同時室內溫度波幅亦減小。由於測試日為陰雨天氣,故圖中隔熱房間空氣溫度波幅變化及延遲時間較非隔熱房間不甚明顯,二者空氣溫度最高值分別為30.

1℃和31.5℃均出現在15:30,滯後室外1小時。

隔熱房間的空氣溫度平均值為29.2℃,非隔熱房間的空氣溫度平均值為30.6℃,相差1.

4℃,隔熱效果明顯。若為晴天,圖中室外氣溫高於室內氣溫的時間段應更長且溫差更大,隔熱房間溫度曲線較非隔熱房間應更平緩,溫度峰值出現時間應滯後於非隔熱房間且兩房間溫差更大。

圖五表明,根據外圍護結構外表面受到的日曬時數和太陽輻射強度,水平面最大,故屋頂隔熱極為重要.依據測試物件屋頂構造圖,採用了聚苯乙烯泡沫板作為隔熱材料,其上再加一層配筋的細石混凝土,既加大了屋面強度又提高其防水性,如此,在波動的熱作用下,當溫度諧波傳經至此,波幅減小,增加了屋面熱穩定性,同時五角磚的鋪設,形成一層封閉空氣間層,亦提高了屋頂的隔熱性能。從圖上可以看出,有隔熱措施的頂棚內表面溫度均小於非隔熱房間,其溫度平均值為29.

57℃,非隔熱房間其溫度平均值為30.38℃,相差0.81℃。

圖六表明,由圖所示,有隔熱措施的西牆牆體內表面溫度均小於無隔熱措施的東牆內表面溫度,從而減小了其因輻射和對流傳熱提高室內溫度的作用,亦減小對人體輻射的影響。因在陰雨天氣測試,日照時間短,輻射強度小,故隔熱效果較晴天不甚明顯。從圖上可以看出,隔熱房間牆體內表面溫度平均值為29.

34℃,非隔熱房間其溫度平均值為30.34℃,相差1.02℃,隔熱效果較明顯。

因無太陽直射,二者溫度變化曲線相似,滯後時間不明顯。

綜上所述 ,有、無隔熱措施的兩房間溫度差異見表4:

表4 測試結果對比

2.節能分析

有、無隔熱措施的房間,熱工計算引數見表5、表6:

表5 屋面熱工引數

表6 牆體熱工引數

夏熱冬冷地區空調通風系統總結

風機盤管的水系統必須採用同程式,注意當新風處理機組的水阻力大於20kpa時,不應和風機盤管的冷熱水管併聯連線,而應直接接到空調供回水管幹管上。以避免水力失調的風險。風機盤管選型時注意雜訊不能大於45dba,否則應改為設定兩台小的。新風處理機組雜訊大於40 dba的,出口設消聲器。按照 公共建築節能標...

夏熱冬冷地區節能設計標準

4 0 3 條式建築物的體形係數不應超過0 35,點式建築物的體形係數不應超過0 40。4 0 4 外窗 包括陽台門的透明部分 的面積不應過大。不同朝向 不同窗牆面積比的外窗,其傳熱系數應符合表4 0 4的規定 表4 0 4 不同朝向 不同窗牆面積比的外窗傳熱系數 4 0 8 圍護結構各部分的傳熱系...

夏熱冬冷地區居住建築設計節能標準

前言根據建設部建標 1999 號文的要求,標準編制組經廣泛調查研究,認真總結實踐經驗,參考有關國際標準和國外先進標準,並在廣泛徵求意見的基礎上,制定了本標準。本標準的主要技術內容是 1.總則 2.術語 3.室內熱環境和建築節能設計指標 4.建築和建築熱工節能設計 5.建築物的節能綜合指標 6.採暖 ...