住宅保溫層一般有多厚,保溫層的最佳保溫層厚度

2021-03-19 18:26:20 字數 6615 閱讀 7459

1樓:匿名使用者

5-10公分不等,每個工地,施工要求不一樣 成本不一樣.

2樓:匿名使用者

看在哪面,南面朝陽通常25mm,屋面在65mm,北面通常40mm的樣子

保溫層的最佳保溫層厚度

3樓:環球網校

根據國家建築節能規範和當地的節能規範查出各圍護結構(牆體、屋面等)的最大允許傳熱係數,然後根據傳熱學導熱和傳熱公式反推出保溫層的厚度。外牆保溫層厚度基本上為6公分.

4樓:匿名使用者

最佳保溫層厚度是由計算並通過驗證取得的。

5樓:手機使用者

我國寒冷地區的既有住宅建築多屬磚混結構,建築圍護結構熱工效能差、牆體不保溫,造成了全年採暖空調能耗居高不下。改進建築圍護結構熱工效能是節能改造的關鍵,而外牆節能在建築節能中佔有非常重要的位置,本文采用生命週期法對北方地區的城市居民樓簡單的平屋頂住宅建築進行能耗模擬,通過比較幾組具有不同厚度保溫層的負荷指標,分析了保溫層厚度對建築負荷的影響,並確定了最佳的經濟保溫層厚度。保溫層「經濟厚度」的計算方法, 不但考慮了傳熱基本原理, 而且考慮了保溫材料的投資費用、能源**、貸款利率、導熱係數等經濟因素對保溫層厚度的影響。

據生命週期分析法的原理,利用單位面積圍護結構(僅考慮屋頂)的採暖總耗費的數學模型,得出了一個簡單的保溫層經濟厚度的計算式。最後通過幾組資料進行驗證,並推廣為其他常見保溫材料的最佳保溫層厚度,進一步驗證所得結論的正確與合理性。

目前,我國對房屋建築的保溫隔熱效能提出了更高的要求,而目前很多城市居民樓尚且都還是簡單的平頂屋。外保溫是目前大力推廣的一種建築保溫節能技術。外保溫與內保溫相比,技術合理,有其明顯的優越性,使用同樣規格、同樣尺寸和效能的保溫材料,外保溫比內保溫的效果好。

外保溫技術不僅適用於新建的結構工程,也適用於舊樓改造,適用於範圍廣,技術含量高;外保溫包在主體結構的外側,能夠保護主體結構,延長建築物的壽命;有效減少了建築結構的熱橋,增加建築的有效空間;同時消除了冷凝,提高了居住的舒適度。根據一系列的節能政策、法規、標準和強制性條文的指導下,我國住宅建設的節能工作不斷深入,節能標準不斷提高,引進開發了許多新型的節能技術和材料,在住宅建築中大力推廣使用。但我國目前的建築節能水平,還遠低於發達國家,我國建築單位面積能耗仍是氣候相近的發達國家的3倍~5倍。

北方寒冷地區的建築採暖能耗已佔當地全社會能耗的20%以上,且絕大部分都是採用火力發電和燃煤鍋爐,同時給環境帶來嚴重的汙染。所以建築節能還是本世紀我國建築業的一個重要的課題。而同時牆體和屋頂作為建築物的重要圍護物件, 而其保溫層厚度又是決定於建築保溫水平的重要引數,於是針對增強保溫效能和節省熱能損失和能源浪費,設計最佳保溫層厚度有著重要的意義。

a. 假設研究物件為室內空氣維持在設定適宜值的空調建築。

b. 冬季建築物採暖熱負荷包括圍護結構的耗熱量和冷風滲透的耗熱量,其中認為冷風滲透的耗熱量不直接影響圍護結構的熱阻,而在計算保溫層最佳厚度時只考慮屋頂耗熱量的影響。

c. 假設屋頂結構體及保溫層材料均勻,熱傳導係數是常數。

d. 室內溫度和室外溫度保持不變,且熱傳導過程已處於穩定狀態。

e. 室內空氣與圍護結構內表面之間允許溫度差攝氏4度,即在冬季平頂屋室內空氣比內牆壁高4攝氏度。

f. 北方地區屋頂,夏季太陽日照下的表面溫度最高達攝氏75度,冬季為攝氏零下40度。 模型中使用的主要引數說明

q 單位面積的透過屋頂損失的熱量,w/ m2

k 圍護結構的傳熱係數,w/(m2·℃)

δt 室內外溫差,℃。

qn 年採暖耗熱量,j/m2

hdd 採暖度日數,℃·d

ri 由裡到外屋頂結構材料的傳熱阻,m2·k/w

r 保溫層的熱阻,m2·k/w

di 由裡到外屋頂結構材料的厚度,m

d 保溫層的厚度

i 材料各層的導熱係數,w·m/k

λ 保溫層的導熱係數,w·m/k

w 單位面積年採暖總費用,¥/ m2;

wt 單位面積保溫層的投資費用,¥/ m2;

wn 單位面積年採暖耗熱費用

wy 單位面積採暖年執行費用,¥/ m2·a

pwf 貼現係數

i 銀行利潤

i 現貼率

g 通貨膨脹率

n 使用年限

p 單位體積保溫材料的造價

c 單位時間的電價,¥/h

h 空調單位面積單位時間的發熱量, j/h

η 採暖系統的總效率

vi 採暖或降暖日數,d (1)厚度為d的均勻介質,兩側溫度差為δt,則單位時間由溫度高的一側向溫度低的一側通過單位面積的熱量q與δt成正比,即: q=kδt, k為熱傳導係數,其中k= ,r為介質的傳熱阻

(2)pwf-貼現係數(present worth factor),是把今後某一日期收到或支付的款項,折算為現值的過程。一元資金在不同時期的現值,叫做貼現係數,即將資金的將來值折算成現值。

(3)所謂採暖度日數 hdd(heating degree days) 是指一段時間 ( 月、季或年 ) 日平均溫度低於 65 °f(18.3 ° c) 的累積度數。如果日平均溫度高於 65 °f,那麼這一天無採暖度日數。

問題的分析

屋頂是建築物的重要圍護結構,為確保其保持室溫,減少熱損的功能. 尤其是在嚴寒地區,在保證寒冷地區冬季室內氣溫達到應有的標準的情況下,還需把其採暖費用作為重要考慮因素。保溫層厚度是決定建築保溫水平的重要引數。

一般隨著保溫層厚度的增加,圍護結構的絕熱效能提高,從而降低建築負荷,採暖裝置造價和採暖系統執行費用也相應降低;但同時,圍護結構的建造費用也相應增加,因此,一定存在某一特定的保溫層厚度,即經濟厚度d ,使建築物總費用(建造費用和經營費用之和)最小。於是考慮建立關於總費用w的目標函式,其包括保溫層的投資費用和採暖耗熱費用,其中對於採暖好熱費用,考慮經濟和節能,採用生命週期法,建立節能建築設計的數學模型。建立關於保溫層厚度d的關係式,得到計算經濟厚度的關係,使得目標函式w最小,對應的即為最佳厚度d。

由此得到最佳保溫厚度,變換保溫材料時只需替代導熱係數,結合資料得到最佳保溫材料。 在我們建立的模型中目標函式的總費用分兩部分,即單位面積保溫層的投資費用wt和單位面積採暖耗熱費用wn。

wt的確定

已知單位體積保溫層的造價p(包括保溫材料費用,運輸費用,施工費用,施工管理費用等),易得

其中d為保溫層的厚度 (1)

年採暖耗熱量費用

圍護結構的傳熱係數k

根據公式概念有 , (2)其中ri為圍護結構建築材料的傳熱阻,r為保溫層的傳熱阻。

且易知r及ri可由公式 算得,其中d為材料的厚度, 為材料的導熱係數。

採暖度日數hdd

根據概念,為優化計算,冬季採暖度日數取為hdd20,即在一段時間的採暖日時間內平均溫度低於20°c的累積度數。而在夏季降暖日數取為hdd25,即在一段時間內的降暖時間內高於25°c的累積度數,或者說如果日平均溫度底於 25°c,那麼這一天無降暖度日數。實際上也認為20°c與25°c分別為室內冬夏兩季的適應溫度。

對於採暖(降暖)度日數的計算方法有:

採用hdd=δt/2*v ,即取使室內達到適宜溫度時最高溫差的一半作為採暖(降暖)時間內的平均溫差,其中δt為屋頂外表面的最低溫度(最高溫度)與室內冬季(夏季)適宜溫度的差。v為採暖(降暖)總日數。

於是設屋頂外表面冬季最底溫度為t1℃,夏季最高溫度為t2℃ ,採暖日數為v1,降暖日數為v2,則有:

hdd20=(20-t1)/2*v1 (3)

hdd25=(t2-25)/2*v2 (4)

貼係數的確定

若g=i,pwf=(1+i)-1;

若g< i,則i=(i-g)/(1+g);

若g> i,則i=(g-i)/(1+i);

則有pwf=[1-(1+i)-n]/i (5)

單位面積年熱損失qn

單位面積年熱損失用採暖度日數計算,一年分夏冬兩個季節

(6)=

3.4.6 單位面積採暖年執行費用wy

wy=(7)

3.4.7單位面積年採暖耗熱費用

(8)綜合(1)至(8)則有:

(9)且如前所述,建築採暖總費用w存在一個最小值d,其對應的厚度值即為所求最佳厚度d.

對w關於d求導數,有 ,求得

(10) 珍珠岩保溫層的最佳厚度計算

以北方城市居民平頂屋住房為例,夏季取屋頂表面溫度最高達攝氏75度,冬季為攝氏零下40度。在計算中選用格力 kfr-26gw/k(2658)d-n5空調,其引數: 功率:

1p/製冷量:2600w。經換算得格力空調單位面積單位時間的發熱量為h=0.

72j/h。電價**於長春供電局:c=0.

47 元/ kwh 。依據2023年的貸款利率為i=7.83%,通貨膨脹率為g=4.

8%,設定使用年限n=10.經計算可得:貼現係數pwf=8.

58。認為年採暖日數為4個月,降暖日數為2個月,即有v1=120,v2=60,(單位:天)。

採用珍珠岩保溫層,其導熱係數在0.047-0.054(單位:w/m.k)之間,且造價為:186元/立方米,假定取 。取採(降)暖系統的總效率 。

表一:屋頂圍護結構 導熱係數,w·m/k 厚度

mm 傳熱阻

m2·k/w

圍護結構的傳熱係數

塗料 0.041 10 0.024

水泥砂漿 0.930 15 0.016

樓板 0.174 200 1.15

三氈四油防水材料 0.668 10 0.014

珍珠岩保溫層 0.054 —— ——

圖一:珍珠岩保溫層d與採暖總費用w關係

在建築採暖過程中,實際上保溫層的投資費用wt隨保溫層厚度d的增加呈線性增大,而年採暖(降暖)所用耗熱費用wn與保溫層厚度d之間是非線性關係,開始隨d增大而迅速降低,當d達到一定值時,wn變得平緩,從而導致單位面積年採暖總費用w隨著d的增加,先是減小而後增長,在d=28.15mm時取得最小值,即為滿足(10)式的珍珠岩最佳保溫層厚度。

此計算也同樣適於其他保溫材料最佳保溫厚度的確定,在後文將作詳細說明。

不同材料的保溫層最佳厚度的比較分析

各常見保溫材料導熱係數及單位造價,及計算所得最佳厚度和年採暖費用如下表二:

保溫層材料 導熱係數,w·m/k

單位造價,

元/立方米 最佳厚度,

mm單位面積年採(降)暖總費用,元

聚氨酯泡沫

0.020 580 9.70 11266.00

珍珠岩保溫層 0.054 186 28.15 10484.15

苯板 0.047 300 20.68

12419.24

擠塑板 0.025 430 12.59

8934.74

聚氨酯保溫板 0.028 320 15.46 8158.05

聚乙烯pef 0.038 320 18.00

9501.77

圖二:不同材料保溫層的最佳厚度

實際上保溫效果:聚氨酯泡沫最好,擠塑板次之,苯板最差;

耐冷熱效能:聚氨酯泡沫最好,擠塑板次之,苯板最差;

吸水率(性):擠塑板最低,聚氨酯次之,苯板最易吸水;

使用壽命:聚氨酯泡沫最長,擠塑板次之,苯板最差;

**:聚氨酯泡沫最高,擠塑板次之,苯板最低;

聚氨酯現場發泡(噴塗)可直接現場噴塗成型(液體膨脹),成型、運輸方便;其他兩種板材需要運輸、貼上,較為麻煩且會存在一定的破損,有拼接縫存在。 對於室內外的溫差計算,本文采用室內達到適宜溫度時與外界最高溫差的一半作為一段時間內的平均溫差,然而實際上溫度差隨著外界氣候、環境、時間等因素時刻發生變化。為此,對於室外溫差的計算應考慮建立動態負荷和保溫層厚度之間的關係式。

本文是是著重從經濟學的角度來確定最佳保溫層厚度。然而實際上保溫層厚度的選擇不僅關係到節約能源問題,同時也關係到環境保護問題,能源日益短缺的及國內乃至世界日趨嚴重的近日更加顯得重要和必須。倘若在圍護保溫層材料的選擇上考慮其對環境的影響,以及其所需消耗熱源燃料產生的汙染物量進行評估,使得選取的厚度在經濟和環境的效益最佳。

在設定集中採暖的建築物,其圍護結構的傳熱阻除了根據技術經濟的比較確定,而且要符合國家有關節能標準的要求,對於居住平頂屋等建築圍護結構的最小熱阻應按一下計算公式計算的結構進行附加,其最小的傳熱阻按一下計算確定:

式中 rmin——圍護結構最小傳熱阻(m2·k/w)

ti——冬季室內計算溫度,一般取20°c。

te——圍護結構冬季室外計算溫度,單位:°c。

n——溫差修正數係數,外牆,平屋頂取1.00。

δt——室內空氣與圍護結構內表面之間的允許溫差°c。

rk——圍護結構內表面換熱阻(m2·k/w)

於是,在所建模型中增加評估條件:最小保溫層厚度d應滿足 ,這在實際工程中,對於圍護保溫層的厚度確定亦有著重要的意義。 由於實際情況的千變萬化,因此我們得到的資料和假定的在實際操作中總存在著微小的誤差,因此一個好的模型絕不能由這些微小變動而導致結果的較大改變。

為了我們所做的模型能進行比較全面的測試,同時考慮到實際情況,我們選用適宜引數的條件下,設定了一些合理的初始條件,利用計算機進行模型檢驗,得到包括珍珠保溫層在內的一系列保溫材料的最佳保溫厚度,並且其計算結果亦與實際工程設計中採用的保溫層厚度比較接近。

保溫層厚度的選擇關係到節能建築的造價和執行成本的經濟性問題。生命週期耗費分析法計算保溫層經濟厚度的數學模型,考慮了建築物在其生命週期中的採暖能耗,具有科學簡單、方便等特點。當缺少採暖系統資料資料時,利用設計規範針對性和適應性較好,對於工程設計具有一定的參考和應用價值,可用於新建或舊有建築改造以及新型保溫材料的設計計算。

但是在呼籲以人為本,全面協調可持續發展的今天,從經濟和環境兩方面綜合考慮保溫層厚度,應該更為合理,意義更為重大。

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