余術(shù)剛 姚珊珊

1 鄭州大學(xué)綜合設(shè)計研究院有限公司（450000）2 鄭州大學(xué)建筑學(xué)院（450000）

輕鋼活動房屋熱工性能分析

余術(shù)剛1姚珊珊2

1 鄭州大學(xué)綜合設(shè)計研究院有限公司（450000）2 鄭州大學(xué)建筑學(xué)院（450000）

通過對不同外墻構(gòu)造的輕鋼活動房屋進行熱工性能的分析，對比不同保溫材料的輕鋼活動房屋能耗大小和外墻的節(jié)能指標(biāo)，提出了使用保溫材料能有效提高輕鋼活動房屋的節(jié)能率。

活動房，能耗，節(jié)能，保溫隔熱

0 概述

輕鋼活動房屋是以輕鋼為骨架，按照標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)進行空間組合的環(huán)保經(jīng)濟型活動房屋。早期的活動房屋不保溫，但隨著經(jīng)濟發(fā)展，現(xiàn)在的圍護材料主要以夾芯板為主，即采用雙層鋼板，中間填充保溫材料。輕鋼活動房屋的主要特點是標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，可方便快捷地進行組裝和拆卸，多用于城市建設(shè)、房地產(chǎn)項目、交通、水利等臨時用房。目前，隨著輕鋼活動房屋的廣泛使用，其節(jié)能舒適的要求也漸漸被重視起來。

對于嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，活動房的室內(nèi)溫度一般是由供暖系統(tǒng)加以維持的，其圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能關(guān)系到能耗的大小。對于夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)來說，除了能耗大小外，隔熱性能也是必須要考慮的問題。

1 分析對象

這里選取一棟2層的輕鋼活動房作為分析對象，其單元尺寸為3 000 mm×6 000 mm×3 000 mm，每層3個單元，使用功能為住宅如圖1。分析地點分別選在嚴(yán)寒地區(qū)（烏魯木齊）和夏熱冬冷地區(qū)（合肥）。

圖1 活動房平面圖

為了比較不同保溫材料對不同圍護結(jié)構(gòu)熱工指標(biāo)的影響，在屋頂、窗戶、門、地面等熱工指標(biāo)一樣的情況下，分別選取聚苯乙烯、巖棉、聚氨酯作為保溫層來進行對比。其中，聚苯乙烯的導(dǎo)熱系數(shù)為0.042 W/（m·K），巖棉的導(dǎo)熱系數(shù)為0.050 W/（m· K），聚氨酯的導(dǎo)熱系數(shù)為0.033 W/（m·K），外墻的傳熱系數(shù)如表1所示。其中，屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)為0.30 W/（m2·K），窗戶的傳熱系數(shù)為2.20 W/（m2· K），門的傳熱系數(shù)為0.40 W/（m2·K），地面的熱阻為4 W/（m2·K）。

表1 不同外墻構(gòu)造的傳熱系數(shù)

2 分析結(jié)果

2.1 嚴(yán)寒地區(qū)分析結(jié)果

圖2 嚴(yán)寒地區(qū)不同方案單位面積耗熱量指標(biāo)

根據(jù)嚴(yán)寒地區(qū)相關(guān)居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，外墻的傳熱系數(shù)K值不大于0.35 W/（m2·K）[1]。從計算結(jié)果可知，方案四（聚氨酯）的傳熱系數(shù)滿足該項指標(biāo)，而方案二（聚苯乙烯）和方案三（巖棉）的傳熱系數(shù)則比規(guī)定值要大一些如圖2所示。其中，方案一（無保溫）單位面積耗熱量指標(biāo)為235.72 W/m2，方案二（聚苯乙烯）單位面積耗熱量指標(biāo)為28.17 W/m2，方案三（巖棉）單位面積耗熱量指標(biāo)為30.54 W/m2，方案四（聚氨酯）單位面積耗熱量指標(biāo)為25.42 W/m2。由此可知，相對于方案一（無保溫），方案二（聚苯乙烯）的節(jié)能率為88.05%，方案三（巖棉）的節(jié)能率為87.04%，方案四（聚氨酯）的節(jié)能率為89.21%。

2.2 夏熱冬冷地區(qū)分析結(jié)果

根據(jù)夏熱冬冷地區(qū)相關(guān)居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，外墻傳熱系數(shù)K值不大于0.80 W/（m2·K）[2]。除了方案一,其他幾種方案都滿足該項指標(biāo)的要求。標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定，外墻內(nèi)表面溫度不超過限值36.80℃。由表2可知，除了方案二（聚苯乙烯）東外墻符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定外，其他方案的東西外墻內(nèi)表面最高溫度均大于規(guī)范規(guī)定的要求。

表2 不同方案內(nèi)表面最高溫度分析結(jié)果

圖3 夏熱冬冷地區(qū)不同方案單位面積空調(diào)年耗電量

這四種方案能耗大小如圖3所示。其中，方案一（無保溫）單位面積空調(diào)年耗電量為177.13（k· Wh/m2），方案二（聚苯乙烯）單位面積空調(diào)年耗電量為44.09（k·Wh/m2），方案三（巖棉）單位面積空調(diào)年耗電量為46.00（k·Wh/m2），方案四（聚氨酯）單位面積空調(diào)年耗電量為42.41（k·Wh/m2）。由此可知，相對于方案一（無保溫），方案二（聚苯乙烯）的節(jié)能率為75.11%，方案三（巖棉）的節(jié)能率為74.03%，方案四（聚氨酯）的節(jié)能率為76.06%。

3 結(jié)論

對于嚴(yán)寒地區(qū)，100 mm厚的保溫層并不能滿足居住建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的外墻K限值的要求，但相對于無保溫的外墻構(gòu)造，有保溫的方案可以節(jié)能85%以上。對于夏熱冬冷地區(qū)，相對于無保溫的外墻構(gòu)造，有保溫的方案可以節(jié)能75%左右。但是雙層鋼板中間直接填充保溫材料的做法并不能滿足東西外墻的隔熱要求，需考慮在中間增加空氣間層，或者外立面增加遮陽等措施。對于不同保溫材料，除了考慮其保溫性能外,還需要考慮防火、防水、環(huán)保、耐候等不同的性能指標(biāo)，這就需要在輕鋼活動房屋的設(shè)計中,綜合考慮各種因素，使其真正達到節(jié)能、環(huán)保、舒適的要求。

[1]JGJ 26/-2010,中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版,2010.

[2]JGJ 134-2010,中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版,2010.

表2 煤的工業(yè)分析試驗條件