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1、夏热冬暖地区住宅围护构造隔热构造技术及其效果评价一、夏季建筑热环境状况依据民用建筑热工设计标准GB50176-93,夏季防热要求的重点是围护构造的隔热设计，评价围护 构造隔热性能好坏的主要指标是围护构造内外表温度，即在房间自然通风状况下，建筑的屋顶和东、西外 墙的内外表最高温度，应满足下式要求1：ti. maxe.max按此规定，我国炎热地区主要城市夏季气候参数的计算见表1：夏热冬暖地区夏热冬冷地区地区te.max()%I (W/m2)H日总量表 1炎热地区主要城市的夏季气象参数广州海口厦门福州百色漳州湛江南宁上海长沙重庆南京3563633553723763713553673613793893
2、71838381787980858283757581731875657462756977267781注：t为夏季室外计算温度最高值；e.max%为夏季室外平均相对湿度；I (W/m2)为夏季水平方向太阳辐射照度日总量。H由上表可知，夏热冬温存夏热冬冷典型地区的夏季室外计算温度最高值均在35以上。夏热冬暖地区的热湿特点：夏热时间长，高温高湿气候长久，大局部地区每年从5 月上旬至 10 月中旬近半年时间温度超过 25，相对湿度在 60%以上，城市居民普遍在这一区间使用空调。人体热反响认为2：围护构造内外表温度的最高值假设不超过人体皮肤平均温度，约33-35较为合理， 高于此值，人们将感受到明显的热
3、辐射，尤其在36以上，身体的热感极其明显。因此，该地区居民和办公建筑等无不不惜消耗大量电能借助空调降温。空调状况：目前为止，该区建筑设计已完全依据有空调的标准设计，商品住宅的空调安装比率近 100%。城市供电：至1999 年 12 月底，广东省电网的总装机容量到达3033.37 万 KW,居全国各省市区之首。但 2023 年 6 月 5 日上午全省电力负荷创历史最高记录，高达1417 万 KW，供电系统缺额 130 万 KW，迫不得已对 20 个市实行限电措施4。另一方面，空调房间内被称为空气维生素的负离子浓度削减，引起失眠、易怒和精神紧急等病症，称为“空调病”2。夏热冬暖地区夏季室内热环境不
4、容乐观，对其改善已不仅是解决热舒适问题，更重要的是保护身体安康和保证正常的工作和学习效率。二夏季建筑热环境较差的主要缘由夏热冬暖地区夏季热环境较差，首先是气候条件所至；其次是通风方案不当，对于不用空调的住宅， 以持续自然通风为降温主措施，效果不尽如人意；其三是围护构造隔热性能不良。夏热冬暖地区外墙普遍 承受 180mm 厚墙3，因造价限制，大多数的外墙是承受红砖或灰砂砖，其热阻值如表2。架空通风屋面虽有肯定的隔热效果，到炎热夏天，其内外表最高温度仍高达39左右；窗户是隔热的薄弱环节3，空调能 耗有一半是通过窗户和阳台门的得热引起的，目前广泛使用的单层窗的隔热性能和气密性都很差，热阻值 见表 3
5、，此外，近年来，建筑物窗户面积有增大趋势。表 2180mm 墙热阻比较方法规墙型红砖加气砖墙陶粒砖墙灰砂砖墙多孔砖墙定 2A 级砖墙热阻值m2K/W 传热系数W/(m2K)040990580340490.45251011722942042.2钢、铝塑料方法规定表 3窗户热阻和传热系数窗型单层单框双玻双层单层单框双玻双层2A 级窗热阻值0.160.260.330.210.370.430.22m2K/W0.280.40传热系数6.253.573.034.762.52.72.334.5W/(m2K)3.85三、建筑节能构造及施工住宅设计标准GB 50096-1999 和广州市住宅设计试行标准规定：夏
6、热冬暖地区住宅建筑的屋顶和西向外墙应实行隔热措施，西朝向的外窗宜做遮阳处理，但均未对隔热措施做具体规定，令设计人员 难以操作实施。我们对该地区墙体、屋面及窗的隔热处理做了如下尝试：1. 屋面隔热 承受 20mm 厚聚苯乙烯泡沫板作为屋面隔热层，聚苯乙烯泡沫板重量轻，隔热与防水效果均好，具体措施详见图一、二。2. 外墙隔热外墙隔热做内隔热，承受400x400 隔热棉及铝箔空气间层为隔热层，铝箔质轻且隔热效果好，对进展轻型墙体很有意义。具体措施详见图一。3. 窗隔热承受单框双层玻璃铝合金窗，外层玻璃为浅绿色吸热玻璃，窗扇平开式，起兜风作用，内层为低辐射 玻璃，推拉式保证室内使用便利制造专利号：00
7、237895.7。该窗能有效阻挡60%的太阳辐射进入室内。墙体及屋面的局部施工步骤见如以下图.四、建筑热环境质量实测为了把握夏热冬暖地区在高温高湿的典型天气下，有、无隔热措施的室内热状况，选取6 月间连续阴雨天气进展测试，由于 5、6 月是广州降水最集中、暴雨最多的时段，相对湿度最大，亦是夏季最炎热的初端。被测试的隔热房间承受上述隔热措施。1测试时间：2023 年 6 月 9 日 9：30 至 6 月 11 日 18:30 连续 57 个小时。2. 测试对象：广州华南理工大学东区教工住宅区一栋九层住宅，该住宅一梯两户，前后楼间距约 0.7H,住宅现场四周未清理但小区内绿化状况较好，四周树木仅能
8、遮挡到五层，六层以上无遮挡。本次被 测对象为该楼九层两个东无隔热、西有隔热对称的房间，尚无人居住，视野开阔。测点布置平面 图详见图 3。3. 测试仪器1) 数字温度计WMY01用于测量室内外空气温度和围护构造外表温度。2) 二等水银温度计用于校验数字温度计。4测试内容：测试有、无隔热措施的两个东、西对称房间的空气温度、墙棚内外表温度、室外空气温度等；测试期间，7：3020：30 每隔一小时记录一次；20：306：30 每隔两小时记录一次。五、测试结果分析1. 有、无隔热措施的两房间及其对应部位的温度比照分析 取 6 月 9 日 16：30 至 6 月 10 日 16：30 测试数据绘制如下曲线
9、图：图四说明，同等条件下，同一时间隔热房间空气温度均明显比非隔热房间空气温度低，二者温度变化规律 根本一样且前者温度变化曲线较后者平缓。夏热冬暖地区炎热的主要缘由之一是太阳辐射热大且其又使空 气温度上升,外围护构造隔热的设计使得白天由室外传向室内的热量减小,同时室内温度波幅亦减小。由于 测试日为阴雨天气,故图中隔热房间空气温度波幅变化及延迟时间较非隔热房间不甚明显，二者空气温度 最高值分别为 30.1和 31.5均消灭在 15:30，滞后室外1 小时。隔热房间的空气温度平均值为29.2， 非隔热房间的空气温度平均值为 30.6，相差 1.4，隔热效果明显。假设为晴天,图中室外气温高于室内气温的
10、时间段应更长且温差更大,隔热房间温度曲线较非隔热房间应更平缓,温度峰值消灭时间应滞后于 非隔热房间且两房间温差更大。图五说明，依据外围护构造外外表受到的日晒时数和太阳辐射强度,水平面最大,故屋顶隔热极为重要. 依据测试对象屋顶构造图,承受了聚苯乙烯泡沫板作为隔热材料,其上再加一层配筋的细石混凝土,既加大 了屋面强度又提高其防水性,如此,在波动的热作用下,当温度谐波传经至此,波幅减小,增加了屋面热稳定 性,同时五角砖的铺设,形成一层封闭空气间层,亦提高了屋顶的隔热性能。从图上可以看出,有隔热措施的 顶棚内外表温度均小于非隔热房间，其温度平均值为29.57，非隔热房间其温度平均值为30.38，相
11、差 0.81。图六说明，由图所示，有隔热措施的西墙墙体内外表温度均小于无隔热措施的东墙内外表温度，从而减小了其因辐射和对流传热提高室内温度的作用，亦减小对人体辐射的影响。因在阴雨天气测试，日照时 间短，辐射强度小，故隔热效果较晴天不甚明显。从图上可以看出,隔热房间墙体内外表温度平均值为29.34，非隔热房间其温度平均值为30.34，相差 1.02,隔热效果较明显。因无太阳直射,二者温度变化曲线相像,滞后时间不明显。综上所述 ，有、无隔热措施的两房间温度差异见表4：表 4测试结果比照平均值峰值比照内容隔热房间关窗 非隔热房间室内温度墙体温度顶棚温度室内温度墙体温度顶棚温度292293429573
12、013053073关门窗 差值306143036102303808131514312073130572. 节能分析有、无隔热措施的房间，热工计算参数见表5、表 6：表 5屋面热工参数隔热屋面非隔热屋面厚度(m)导热系数(W/mK)热阻值(m2K/w)厚度(m)导热系数(W/mK)热阻值(m2K/W)外外表0043外外表0043水泥沙浆0020930022水泥沙浆 0020930022五 沙浆 0020930022防水聚胺脂油膏 00015角 空气003015砖 间层隔热屋面非隔热屋面厚度导热系数热阻值厚度导热系数热阻值(m)(W/mK)(m2K/w)(m)(W/mK)(m2K/W)水泥沙浆0.
13、020.930.022水泥沙浆0.020.930.022细石混凝土内配筋0061280047现浇钢筋010混凝土板1740057聚苯乙烯泡沫板00200420476水泥沙浆 0020930022五角沙浆砖空气间层0020030930022015内外表0115水泥沙浆0020930022现浇钢筋混凝土板0101740057水泥沙浆0020930022内外表0115总计10030997总计2326043隔热墙体厚度导热系数表 6热阻值墙体热工参数非隔热墙体厚度导热系数热阻值(m)(W/mK)(m2K/w)(m)(W/mK)(m2K/w)外外表0043外外表0043石膏板0010330030水泥沙浆
14、 0 020930022铝箔空气层001022灰砂砖018110164隔热棉400x4000040032125水泥沙浆 0 020930022水泥沙浆0020930022内外表0115灰砂砖018110164水泥沙浆0020930022内外表0115总计0649154总计2740365依据商品住宅性能认定治理方法简称方法，该隔热房间和非隔热房间满足夏热冬暖地区3 A 标准的状况如表 7。表 7热物性参数热阻值m2K/W传热系数W/m2K构件隔热非隔热3 A 标准隔热非隔热3 A 标准墙体154036504606527422屋面099704306710023315结论合格不合格合格不合格参与单位及人员：华南理工大学建筑学院建筑节能与DeST 争论中心：孟庆林、刘亚广州市建筑科学争论院：任俊广州市墙改与节能办公室：杨树荣惠州市建筑工程质量监视检验站：李洪海时间：2023 年 4 月