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绵阳节能轻质砖 加气块在框架结构中的应用研究




在全球重点建造绿色节能建筑的大环境下,西方发达国家对建筑节能的标准会继续提高,外墙的墙体材料性能也会朝着更加质轻性优的方向发展。

1.2.2国内研究现状

我国的建筑节能事业始自于上个世纪八十年代,当时国家推行了适应于北方地区居住建筑的节能设计标准。北方地区城镇中人口总量约占全国的13.6%,采暖区房屋建筑面积达到了总建筑面积的50%,每年的11月到第二年的3月为供暖期,在80年代末期的时候,北方供暖区的建筑能耗消耗掉约1.3亿吨标准煤,建筑采暖能耗达到了该地区社会总能耗的五分之一,因此节能工作就从北方严寒气候区和寒冷气候区开始逐步推广[25]。通过一系列节能标准体系的建立,建节能事业有了稳步进步,总能耗有了一定下降。1995年的时候,国家建设部公布了新的建筑节能目标,也就是“九五”目标。当时我国的建筑能耗状况和发达国家所存差距较大,屋顶部分的耗热量达到它们的2.5~5.5倍,门窗空气渗透达到3~6倍,外窗耗热量达到其1.5~2.2倍,因此提出的任务是在保证使用功能的前提下,要通过利用各类措施,包括建筑节能技术和其它管理方法,努力减小建筑的单位面积能耗[26]。

我国对于建筑外墙墙体材料的研究目前处于全面繁荣的时期,墙体材料的样式也在不断更新。我国对于墙体材料的研发基本是以其他国家先进经验为借鉴,有针对性地结合我国国情以及节能要求,重点研发各类砌块、复合墙板及复合墙体[27]。

黑龙江省大庆市肇州县生产的自保温复合砌块,是为了适应当地节能、节地、以及环保的要求而研发的,该复合型砌块主体规格是390mmx190mmx190mm,工程应用结果表明,它可以满足当地节能要求,保温性能好,在当地的工程中已经实现了应用[28]。浙江大学陈晓萍采用轻质陶粒、粉煤灰等作为重要原材料,在其中注入发泡剂,结合陶粒增强减缩技术,最后通过蒸汽养护研制出了陶粒加气混凝土砌块,这种砌块拥有较好的力学性能和保温性能[29]。

湖南大学沙臻结合长沙当地建筑节能的现状以及墙体保温材料的应用状况,计算了各类结构形式的建筑热桥影响范围,分析了不同节能保温材料的经济性能,为框架结构梁柱部位的热桥问题提出了改进方法[30]。

郑州大学邓彦红针对通过改善建筑围护结构热工性能的外墙材料,对以郑州地区为代表的寒冷地区建筑市场上采用的保温材料,分析了不同保温体系的保温层最佳厚度,并以建筑寿命70年为基础,计算最佳保温体系,为保温材料的选择应用提供了一些参考意见[31]。

新疆大学陈兆辉针对严寒地区的乌鲁木齐的气候特点,并以一栋典型住宅作为建筑模型,使用清华大学的建筑热环境模拟软件,研究了严寒地区的围护结构能耗情况,并分析了不同朝向、不同体形系数等因素的变化对能耗造成的影响[32]。

同济大学许菂介绍了几种常用建筑外墙保温形式,重点针对蒸压砂加气混凝土砌块在其中的应用为研究对象,阐明了砂加气混凝土砌块在应用上的优势,并结合实例,说明了如何在工程上合理应用,以及在设计和施工的过程中应该注意的问题,避免造成危害[33]。

1.3宁波课题研究内容与方法

1.3.1研究内容

本文重点研究建筑外围护结构中非承重自保温节能轻质砖 加气块在不同气候区的钢筋混凝土框架结构建筑中的适宜性以及节能效果,主要研究内容有以下几个方面:(1)对比建筑工程中可应用在框架结构轻质砖 加气块部位的节能墙体材料,从中选择合适的材料作为研究对象。

(2)优选提出节能轻质砖 加气块构造:根据自保温墙体在不同气候区所要达到的节能设计要求,结合材料的热工参数,通过墙体传热系数限值的计算和墙体构造热惰性指标的验算,得到各气候区内可选用的满足要求的轻质砖 加气块构造。

(3)应用Dest能耗计算软件进行建筑负荷、室温分析:对不同气候区的节能轻质砖 加气块进行能耗模拟,主要针对建筑在不同墙体构造时室内自然温度和全年的冷热负荷进行分析。

(4)确定在各不同气候区适合选用的节能轻质砖 加气块墙体构造,以及自保温节能轻质砖 加气块适用的气候区。

1.3.2研究方法
轻质砖 加气块 水泥砖 蒸压加气混凝土砌块 加气混凝土砌块 宁波轻质砖 宁波加气块 宁波水泥砖 宁波蒸压加气混凝土砌块 宁波加气混凝土砌块
(1)文献研究法,阅读相关文献资料,借鉴国内外墙体节能的理论方法和先进的技术,确定本文的研究工作。

(2)实地调研法,对国内建筑外墙常用的保温形式以及可用的保温材料进行实地调研。

(3)计算分析,结合我国各不同气候分区要求,利用公式计算出节能轻质砖 加气块墙体材料所需的厚度,并结合工程应用调研,进而选出可以采用的不同材料的轻质砖 加气块构造。
(4)数值模拟,对框架结构建筑方案进行能耗模拟,总结适合于各气候区框架结构中保温隔热性能良好的节能轻质砖 加气块方案。

2建筑室内外热环境

外墙自保温体系作为建筑保温体系的一种,它有着许多外墙外保温、外墙内保温不可相比的独特优势。自保温体系有不同的种类类型,但主要以墙体所采用材料的不同作为区别。墙体保温隔热性能的优劣,对室内热环境以及建筑的得热负荷和能耗有着较大的影响。节能轻质砖 加气块围护结构需要因地制宜,利用室内外热环境,通过构造措施和技术手段来提高人体的热舒适,并达到围护结构以及建筑的节能。

2.1建筑气候分区

建筑与气候存在着密不可分的关系。太阳辐射在地球表面分布有所不同,另外由于山川、河流、森林、湖泊等在到达地球表面的太阳辐射作用下会产生不同的物理过程和现象,导致气候不但具有了温度大体按照纬度的不同而有所差异的特点,而且还具有显著的区域性特征。

2.1.1气候概况

我国现行的气候分区划分标准主要是根据各地区在气候因素上的不同所制定的,外墙节能保温体系需要结合不同气候区的气候特征,并结合当地的墙材资源,采用适宜的外墙保温墙体材料以及外墙保温构造。《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93)将我国总共分成了五个不同的气候区[34],

必须满足夏季防热要求,适当兼顾冬季保温

必须充分满足夏季防热要求,一般可不考虑冬季

部分地区应考虑冬季保温,一般不考虑夏季防热

在《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ26-2010)中,按照采暖度日数HDD18以及空调度日数CDD26的不同,又将严寒地区分为了三个子区,将寒冷地区分为了两个子区,如表2.2所示。

表2.2严寒和寒冷地区节能设计气候子区

气候子区分区依据严寒(A)区6000≤HDD18严寒(B)区5000≤HDD18<6000严寒(C)区3800≤HDD18<5000

寒冷(A)区2000≤HDD18<3800,CDD26≤90寒冷(B)区2000≤HDD18<3800,90<CDD26

严寒地区大致涵盖了内蒙古以及东北北部、新疆北部、青海以及西藏北部等中高纬度区域,严寒气候区的冬季时间较长,气候寒冷,高寒、昼夜温差较大,夏季期间气温不高,气候凉爽,时间短暂,春秋季节较短,气温变化剧烈且年较差较大。本文中将严寒地区称为第一类区。

寒冷地区大致涵盖了新疆、西藏南部地区、华北、以及东北南部等区域。冬季气温较低很寒冷,夏季气温高炎热,冬季寒冷持续时间长,夏季昼夜温差比较大。本文中将寒冷地区称为第二类区。

夏热冬冷地区大致涵盖了长江中下游,也就是南岭以北、黄河以南等区域。这一地区的气候有两个十分鲜明的特点,一是夏季炎热,空气湿润且多雨,二是四季分明。全年的太阳辐射总量与其他区域相比相对偏少。这一地区有我国著名的几个“大火炉”:武汉、南京和重庆。本文中将夏热冬冷地区称为第三类区。

夏热冬暖地区大致涵盖了南岭以南以及南方沿海等区域。该气候区的气候特点为冬季气温适宜,较温暖,夏季温度高,较炎热,且太阳辐射较强,雨水较多,空气湿度较大。几乎长夏无冬,由于常年气温都比较高,在这一地区气温日较差以及年较差都很小。本文中将夏热冬暖地区称为第四类区。

温和地区大致涵盖了云南、贵州西部、宁波以及四川南部这些区域。这一气候区的鲜明特点为气候怡人,四季如春,阳光和雨量都较充分。如著名的“春城”,鲜花常年开放,草木四季常青。本文中将温和地区称为第五类区。

一般来讲,严寒气候区和寒冷气候区主要位于我国的北方地区,主要考虑冬季的保温性能,严寒气候区的建筑在夏季无需考虑隔热问题,而寒冷气候区需要适当地考虑隔热性能;夏热冬冷气候区将夏季隔热作为首要目标,并要能够兼顾冬季的保温性能;夏热冬暖气候区通常不考虑冬季的保温,只需要考虑建筑在夏季的隔热性能。