本文摘要：摘要：合理的建筑外墻外保溫系統(tǒng)可以有效的降低能源消耗、保護(hù)環(huán)境�；诖�，設(shè)計(jì)了改性聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)，建立了外墻外保溫系統(tǒng)的計(jì)算模型，擬定夏季熱雨和冬季供暖兩種工況，對(duì)比分析了改性聚苯板、普通水泥砂漿和�；⒅榛炷寥N不同外墻外保溫系
摘要：合理的建筑外墻外保溫系統(tǒng)可以有效的降低能源消耗、保護(hù)環(huán)境。基于此，設(shè)計(jì)了改性聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)，建立了外墻外保溫系統(tǒng)的計(jì)算模型，擬定夏季熱雨和冬季供暖兩種工況，對(duì)比分析了改性聚苯板、普通水泥砂漿和�；⒅榛炷寥N不同外墻外保溫系統(tǒng)的隔熱性能。
研究結(jié)果表明：改性聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的隔熱性優(yōu)于普通水泥砂漿和�；⒅榛炷镣鈮ν獗叵到y(tǒng);在夏天熱雨外部溫度最高時(shí)，改性聚苯板保溫層內(nèi)表面的溫度要比玻化微珠混凝土和普通水泥砂漿小約65%，外表面的溫度則要高約27%;在同樣的冬季室內(nèi)外溫差條件下滿足室內(nèi)供暖標(biāo)準(zhǔn)，改性聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的能耗量比玻化微珠保溫系統(tǒng)減小73.7%，比普通砂漿保溫系統(tǒng)減小77.0%。
關(guān)鍵詞：外保溫系統(tǒng),改性聚苯板,�；⒅楸厣皾{
隨著科技的不斷迚步，能源消耗量逐年增大[1]。目前，能源的粗獷式開(kāi)發(fā)造成了不可再生能源的過(guò)度消耗和環(huán)境的惡化[2]，發(fā)展節(jié)能產(chǎn)業(yè)可以有效減小能源的消耗和保護(hù)環(huán)境[3]。建筑節(jié)能是節(jié)能產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，我國(guó)每年新增建筑面積17～18億m3，其中多數(shù)為高耗能建筑，其能耗占總能耗的30%以上[4]。
提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能是建筑節(jié)能的關(guān)鍵之一[5]，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，墻體在采暖能耗中約占總能耗的三分之一，所占比例最大，因此改善墻體的保溫性能是重中之重[6]。綜上所示，本文提出采用改性聚苯板設(shè)計(jì)外墻外保溫系統(tǒng)，建立改性聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的熱力分析模型，在夏季熱雨和冬季供暖兩種工況下，對(duì)比分析改性聚苯板、普通水泥砂漿和�；⒅榛炷恋谋靥匦浴１疚牡难芯砍晒蔀榻ㄖ�(jié)能材料選取提供理論基礎(chǔ)。
1改性聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)
改性聚苯板是指對(duì)聚苯板迚行無(wú)機(jī)改性處理之后的復(fù)合材料，它具有優(yōu)良的保溫、防火性能。實(shí)際工程中一般將其作為保溫層附著在墻體基層外表面上，另外為提高保溫層的使用壽命或美化建筑裝飾，還需在保溫層外設(shè)計(jì)抗裂層(熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)+抗裂砂漿)和飾面層(粘結(jié)砂漿+飾面磚)，由此構(gòu)成了改性聚苯板外墻外保溫墻體系統(tǒng).
2數(shù)值模擬方案設(shè)計(jì)
2.1數(shù)值模擬模型
根據(jù)改性聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的墻體構(gòu)造示意圖，本文采用FLAC3D建立改性聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的熱力分析模型。熱力分析時(shí)，根據(jù)實(shí)際環(huán)境氣候條件，對(duì)墻體內(nèi)外表面分別施加不同的溫度和熱力交換系數(shù)。
2.2模擬工況
(1)不同環(huán)境氣候條件根據(jù)墻體的日常工作環(huán)境條件，本文設(shè)計(jì)了兩種最不利氣候條件：1)夏天熱雨條件。墻體內(nèi)溫度設(shè)計(jì)為恒溫25℃;墻體外表面溫度在上午7點(diǎn)至下午1點(diǎn)由25℃逐步提升到75℃，下午1點(diǎn)到下午3點(diǎn)為恒溫75℃，下午3點(diǎn)到4點(diǎn)遭遇暴雨由75℃降至20℃，暴雨后至第2天早上7點(diǎn)設(shè)計(jì)為恒溫25℃。2)冬天供暖條件。墻體內(nèi)溫度設(shè)計(jì)為恒溫25℃;墻體外溫度由凌晨2點(diǎn)至下午2點(diǎn)由-15℃逐步提升到-5℃，下午2點(diǎn)到第2天凌晨2點(diǎn)由-5℃又緩慢降至-15℃。
(2)不同保溫層材料為迚一步研究改性聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的隔熱性能，本文對(duì)比設(shè)計(jì)了另外2種墻體構(gòu)造條件，第1種是將改性聚苯板保溫層替換為�；⒅榛炷�，另1種是將改性聚苯板保溫層替換為普通水泥砂漿。
3數(shù)值模擬結(jié)果分析
3.1夏天熱雨情況
熱雨情況下改性聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)各構(gòu)造層的溫度變化曲線。上午7點(diǎn)到下午2點(diǎn)這段時(shí)間，夏天太陽(yáng)直照外面飾面層，導(dǎo)致飾面層外表面溫度隨時(shí)間急劇升高。同時(shí)，因抗裂層和飾面層導(dǎo)熱系數(shù)較高，改性聚苯板保溫層外表面和抗裂層外表面的溫度也隨時(shí)間與飾面層外表面溫度變化保持同步增長(zhǎng)。
但有一點(diǎn)需要說(shuō)明的是，這段時(shí)間內(nèi)聚苯板的高度阻熱性能起到了非常好的效果，其內(nèi)表面溫度僅升高了3.2℃，是其外表面溫度變化幅度的7%，有效阻隔了墻體基層的熱量傳遞。當(dāng)暴雨來(lái)臨時(shí)，抗裂層和飾面層溫度急劇下降至20℃，而保溫層和墻體基層溫度下降則相對(duì)有個(gè)滯后的過(guò)程。最終，夜晚來(lái)臨，墻體各構(gòu)造層溫度則基本都保持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。
當(dāng)保溫層為改性聚苯板材料時(shí)，墻體外表面的溫度最高而內(nèi)表面的溫度最低，即此時(shí)，墻體的內(nèi)外溫差最大。同時(shí)，在保溫層位置，其墻體的溫度集中程度也要進(jìn)高于�；⒅榛炷帘貙右约捌胀ㄋ嗌皾{情況。夏天熱雨情況下，當(dāng)保溫層為改性聚苯板時(shí)，墻體基層內(nèi)表面的最高溫度為28.4℃，是玻化微珠保溫層情況的67.8%，是普通砂漿保溫層情況的63.6%;而飾面層外表面最高溫度為72.3℃，是�；⒅楸貙忧闆r的119.5%，是普通砂漿保溫層情況的123.4%。這意味著夏天熱雨最不利情況下，改性聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的能耗量要比�；⒅楸叵到y(tǒng)減小81.3%，要比普通砂漿保溫系統(tǒng)減小83.6%。
不同保溫層構(gòu)造下保溫層內(nèi)外表面溫度隨熱雨循環(huán)時(shí)間的變化規(guī)律基本都保持一致。但改性聚苯板保溫層內(nèi)表面的溫度始終都要小于玻化微珠混凝土和水泥砂漿;而外表面溫度則在暴雨前大于�；⒅榛炷梁退嗌皾{，暴雨后反而要小于�；⒅榛炷梁退嗌啊．�(dāng)室外溫度最高時(shí)，改性聚苯板保溫層內(nèi)表面的溫度要比�；⒅榛炷梁推胀ㄋ嗌皾{小約65%，外表面的溫度則要高約27%。
3.2冬天供暖情況
改性聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)各構(gòu)造層的溫度變化曲線�？梢钥闯�，墻體基層內(nèi)外表面溫度均隨供暖時(shí)間的增長(zhǎng)，其溫度逐漸升高并趨于定值;而保溫層、抗裂層和飾面層外表面溫度則隨室外溫度變化呈現(xiàn)周期性的同步變化規(guī)律。由此可見(jiàn)，改性聚苯板保溫層的存在隔絕了冬天外界溫度變化對(duì)室內(nèi)溫度的影響，起到了良好的隔熱保溫效果。
同一室內(nèi)外溫差情況下，保溫層為改性聚苯板的墻體內(nèi)外表面溫差最大，�；⒅榛炷链沃胀ㄋ嗌皾{最小。當(dāng)室內(nèi)外溫差最大時(shí)，保溫層為改性聚苯板的墻體內(nèi)外表面溫度分別為21.4、-13.5℃;保溫層為玻化微珠混凝土的墻體內(nèi)外表面溫度為13.9、-9.3℃;保溫層為普通水泥砂漿的墻體內(nèi)外表面溫度則為13.0、-8.5℃。此時(shí)，改性聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的能耗量比�；⒅楸叵到y(tǒng)減小73.7%，比普通砂漿保溫系統(tǒng)減小77.0%。
當(dāng)保溫層材料為改性聚苯板時(shí)，保溫層內(nèi)表面溫度則隨供暖時(shí)間增長(zhǎng)而逐漸增大;而當(dāng)保溫層材料為�；⒅榛炷梁推胀ㄋ嗌皾{時(shí)，保溫層內(nèi)表面溫度則隨室外溫度變化出現(xiàn)周期性的起伏變化，但�；⒅榛炷恋淖兓纫孕�。
對(duì)于保溫層外表面溫度，不同的保溫材料，其均出現(xiàn)相同的周期起伏變化規(guī)律，但改性聚苯板的變化幅度要大于玻化微珠混凝土，更大于普通水泥砂漿。當(dāng)室外溫度最低時(shí)，改性聚苯板保溫層內(nèi)表面的溫度要比�；⒅榛炷梁推胀ㄋ嗌皾{大約18℃，外表面的溫度則小約7℃�？梢�(jiàn)，改性聚苯板的使用對(duì)于提高墻體的隔熱保溫性能具有重大的作用。
4結(jié)論
本文提出了采用改性聚苯板設(shè)計(jì)外墻外保溫系統(tǒng)，建立了改性聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的熱力分析模型，在夏季熱雨和冬季供暖兩種工況下，對(duì)比分析了改性聚苯板、普通水泥砂漿和�；⒅榛炷恋谋靥匦裕饕Y(jié)論如下：
(1)在夏季熱雨工況下，聚苯板的高度阻熱性能起到了非常好保溫效果，其內(nèi)表面溫度變化僅為其外表面溫度變化的7%，有效阻隔了墻體基層的熱量傳遞。
(2)夏天熱雨外部溫度最高時(shí)，改性聚苯板保溫層內(nèi)表面的溫度要比�；⒅榛炷梁推胀ㄋ嗌皾{小約65%，外表面的溫度則要高約27%，這表明聚苯板的保溫效果優(yōu)于玻化微珠混凝土和普通水泥砂漿。
(3)在冬季供暖工況下，保溫層、抗裂層和飾面層外表面溫度則隨室外溫度變化而同步變化。而墻體基層內(nèi)外表面溫度均隨供暖時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸升高并趨于定值。由此可見(jiàn)，改性聚苯板保溫層的存在起到了良好的隔熱保溫效果。
(4)在同樣的冬季室內(nèi)外溫差條件下滿足室內(nèi)供暖標(biāo)準(zhǔn)，改性聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的能耗量比�；⒅楸叵到y(tǒng)減小73.7%，比普通砂漿保溫系統(tǒng)減小77.0%。
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