摘要：近年来，随着我国经济的快速发展，人们生活水平不断提升，住宅建筑的节能优化逐渐引起重视，住宅建筑外墙保温材料及保温层厚度优化技术是住宅建筑节能的主要措施。住宅建筑的外墙保温层一般较厚，可以有效降低空调的耗能。通过优化住宅建筑外墙保温材料和保温层厚度可以提高建筑能源的利用率，实现建筑有效节能。本文对住宅建筑特点进行分析，结合当前常见建筑保温材料，提出住宅建筑外墙保温层优化建议。
关键词：住宅建筑；外墙保温材料；保温层厚度；优化措施
引言
近年来，世界经济不断发展，工业化和城镇化的发展尤为迅速，能源的消耗也随之增加。能源的问题是当前社会共同关注的问题，尤其在中国，由于人口基数较大，人均资源处于世界较低水平，而建筑能源消耗占总数较大，我国建筑消耗的能源达到能源消耗总量的30％，并且还伴随着一系列的污染问题。所以，提高建筑能源利用率是势在必行的。
1当前住宅建筑的特点分析
1.1形成室内热环境的主要因素
室内气候条件以及室内发热源会直接影响建筑的室内热环境。对于室内热环境影响最主要的因素是太阳辐射以及室外气温的共同作用，其通过建筑的围护结构将大量的热量传递至室内，此外太阳辐射透过门窗以及室内外温差传热。另外，还有一些热量通过缝隙以及渗透热空气直接影响室内的热环境，上述要素是室内过热的主要外因。影响室内热环境的另一要素是内因，就是人体、室内照明以及电气等工艺设备等释放的热量，其能够通过不同的形式直接影响室内的热环境，还可通过建筑内表面影响热环境。无论是内因还是外因，均是与对流热交换、辐射以及传导等影响室内的热环境。还有一些建筑中的热辐射是来源于围护结构以及家居等蓄热放热，也是室内与室外负荷不均衡的主要原因。
1.2建筑空调负荷的特点
住宅建筑与公共商业建筑均属于民用建筑，但住宅建筑更容易受到人们的影响，因此具有一定的不确定性。在住宅建筑中，多数空调是采用间歇性运行模式，与商业建筑的连续运行相比，需更多地考虑到气候情况以及建筑热工的状况。由于住宅建筑中的空调运行一般是参照人们的行为来确定，何时开启空调，何时关闭空调等均会受到个人习惯、家庭结构以及工作性质等因素的影响，这些因素的随机性较强，很容易导致负荷分布不均的情况。此外，住宅建筑通常是个人行为，通常使用分体式空调，因此相对湿度以及风速等参数无法定量，消耗了大量的能源。
2目前常用的外墙保温材料
2.1挤塑板外墙保温材料
挤塑板外墙保温材料是聚苯乙烯挤塑板外墙保温材料的一种，当建筑物和外墙结构的主体完成后，将XPS专用剂涂刷到砂浆的底部，特别是用黏结砂浆把拉毛XPS聚苯乙烯挤塑板按特殊要求固定在墙上，用塑料膨胀螺钉固定，然后在挤塑板表面涂上聚合物水泥砂浆，加入耐碱塑料玻璃纤维的网格布，形成防裂砂浆层。
2.2膨胀聚苯板薄抹灰外墙保温材料
膨胀聚苯板薄抹灰外墙保温材料主要用聚苯乙烯的薄膜塑料板作为保温材料，当建筑主结构完成后，用一种专用的黏接砂浆将苯板材按详细的要求固定在混凝土材料墙上，如果有固定的要求，可以用塑料膨胀螺丝来加固，然后用苯板表面涂抹的聚合物水泥，加入耐碱塑料玻璃纤维的网格布，形成抗裂砂浆层。
2.3无机保温砂浆保温材料
无机保温砂浆材料通常用于建造新的隔热层的内部和外部墙上，是一种无机的隔热保温颗粒作为轻骨料，加上抗裂添加剂和胶凝材料等组成的干粉砂浆，隔热材料，老化阻力以及其他特性组成。它具有保温、隔热、耐老化等的特点。
2.4胶粉聚苯颗粒外墙保温材料
胶粉聚苯颗粒外墙保温材料主要是混合的干拌砂浆作为主要的胶泥材料，加入适量的添加剂和抗碎性纤维，用聚苯乙烯泡沫颗粒作为轻骨料，根据适当的比例可以均匀搅拌。胶粉聚苯颗粒外墙保温材料可以在内部或外部的墙表面使用，具有很好的隔热保温效果。
3外墙保温材料厚度优化分析
3.1建立住宅模型
住宅建筑热环境模拟工具包是由清华大学研制开发的建筑能耗软件，该软件能够对整个建筑物多房间进行详细的计算，计算出每个房间实时的温度、采暖以及空调负荷等。采用状态空间大对建筑整体分析，列出建筑构建的热平衡方程式，再通过严密的数学推导，解释房间的干扰因素。
3.2保温材料对建筑能耗的影响
为了有效地对不同墙体的保温材料对于建筑能耗的影响进行分析，本次研究采用了常用的聚苯颗粒保温浆料、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料以及膨胀聚苯板为保温材料。在模拟过程中，假设其他条件相同，仅改变墙体保温材料的种类，墙体的厚度均为200mm，且墙体内外均采用了20mm厚水泥砂浆抹灰，保温层厚度为30mm。按照计算结果，得出在武汉市气象条件下，该节能建筑采用不同的外墙保温材料时，全年的能耗指标，主要包括热负荷指标以及夏季空调能耗的冷负荷指标，具体计算结果见表1。由表1可知，在保温层相同的情况下，不同的保温材料对于建筑能耗的影响是不同的。保温材料的导热系数越小，其热阻就越大，建筑的采暖能耗就越小。在保温层厚度为30mm时，聚氨酯泡沫复合墙体的传热系数为最小，建筑能耗最小，且保温效果较好。膨胀聚苯板的保温效果与聚氨酯泡沫塑料类似。
表1 各种墙体材料的热工参数与能耗
3.3保温层厚度对建筑能耗的影响与分析
为研究保温材料的厚度对建筑能耗的影响，在其他条件不变的情况下，只改变保温材料的厚度，模拟计算出建筑采暖、空调能耗指标，保温材料选取膨胀聚苯板，其模拟结果见表2。由表2的能耗模拟结果可以看出，外墙采取保温措施后，采暖季热负荷有了明显下降，并且随着保温层厚度的增加能耗逐渐降低。当保温层厚度达到70mm时，相对于未作保温层的墙体总负荷可节能46.4%，节能效果明显。由此可见，在保温材料确定的情况下，保温层厚度是决定建筑保温性能的重要参数，随着保温层厚度的增加，维护结构能耗逐渐减小，从而降低建筑负荷。然而，盲目增加保温层厚度会造成投资成本的增加，节能收益将会相对减少，同时增加自重使保温层脱落，降低保温墙体的寿命。而由图3可知，当保温层厚度大于40mm时，采暖季节能曲率逐渐变缓，说明随着保温层厚度的增加，节能效果逐渐减弱，热负荷已经趋于稳定，又由表3知，当膨胀聚苯板厚度为30mm时，采暖季热负荷指标为13.28W/m2，已经低于《河南省居住建筑节能规范》节能65%时建筑物耗热量指标q=14W/m2的规定。根据上面的计算，通过动态模拟结果得出，在焦作地区，使用200mm厚黏土空心砖墙承重的砖砌体房屋，保温层采用30mm厚膨胀聚苯板即可达到节能65%的要求，且资金费用相对较小。
表2 不同保温层厚度的负荷指标及节能率
图3 不同保温材料厚度对能耗的影响
结语
总而言之，根据住宅建筑的具体情况，对外墙保温材料和保温层厚度进行选择，因地制宜制定外墙保温方案，能够有效降低建筑的能源消耗及预算成本，同时达到理想的保温效果，节约资源。因此，需要优化住宅建筑外墙保温材料及保温层厚度，根据地区实际情况寻找最佳保温方案，提升能源的节约率。
参考文献：
[1]贺宇，尹伟.住宅建筑外墙保温材料及保温层厚度优化解析.建材发展导向，2017，16（17）：49-49.
[2]叶凤霞.住宅建筑外墙保温材料及保温层厚度优化分析[J].建筑设计管理，2018，31（09）：91-93.
[3]张万征，郭凌云，程艳华.住宅建筑外墙保温材料及保温层厚度优化分析.建筑节能，2018（8）：41-43.
论文作者:孙隆祥
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/20
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