能耗模擬的輕鋼結(jié)構(gòu)論文范文

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1輕鋼結(jié)構(gòu)別墅概況及建筑參數(shù)對比

1.12號輕鋼結(jié)構(gòu)別墅主要圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2號別墅外墻構(gòu)造分別選用加氣混凝土砌塊和加氣混凝土墻板(簡稱ALC板)作為外墻材料，屬于填充外墻，其外墻構(gòu)造如圖3所示。2號別墅圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造及熱工參數(shù)分別如下。加氣混凝土砌塊為寬度600mm，厚度最大到200mm，長度最大為300mm的塊，內(nèi)部沒有鋼筋加強。其容重為500～700kg/m3，由于使用中塊與塊需要砌筑砂漿處理，導(dǎo)致其性能大大降低，塊狀砌筑分布使保溫效果受到很大影響，加氣混凝土砌塊的導(dǎo)熱系數(shù)為0.19～0.22W/(m•K)。加氣混凝土墻板(ALC板)寬度600mm，厚度分別為50，75，100，120，150，175，200mm，每塊長度可達(dá)4～6m的大板，內(nèi)部配有鋼筋網(wǎng)加強。容重為600～650kg/m3，由于本材料為大板，使其性能均勻分布，整體保溫效果更好，ALC板導(dǎo)熱系數(shù)為0.11W/(m•K)。

1.1.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造11)外墻構(gòu)造1水泥纖維板(12mm)+空氣間層(30mm)+擠塑聚苯板(60mm)+加氣混凝土砌塊(150mm)+混合砂漿(20mm)。傳熱系數(shù)K=0.36W/(m2•K)。2)屋面①平屋頂:水泥砂漿(60mm)+石棉水泥板(8mm)+擠塑聚苯板(90mm)+定向刨花板(15mm)。傳熱系數(shù)K=0.33W/(m2•K)。②坡屋頂:水泥木屑板(12mm)+擠塑聚苯板(90mm)+定向刨花板(15mm)+空氣間層(800mm)+石膏板(12mm)。傳熱系數(shù)K=0.26W/(m2•K)。3)樓板水泥砂漿(20mm)+鋼筋混凝土(100mm)+建筑鋼材(1mm)+空氣間層(280mm)+石膏板(12mm)。傳熱系數(shù)K=1.60W/(m2•K)。4)外窗塑鋼普通中空玻璃窗5+12A+5。傳熱系數(shù)K=2.7W/(m2•K);遮陽系數(shù)SC=0.84。5)地面水泥砂漿(20mm)+擠塑聚苯板(60mm)+混凝土(60mm)+灰土(150mm)+夯實黏土(300mm)。傳熱系數(shù)K=0.22W/(m2•K)。

1.1.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造21)外墻構(gòu)造2水泥纖維板(12mm)+空氣間層(30mm)+擠塑聚苯板(50mm)+加氣混凝土墻板(150mm)+混合砂漿(20mm)。傳熱系數(shù)K=0.30W/(m2•K)。2)屋面①平屋頂:水泥砂漿(60mm)+石棉水泥板(8mm)+擠塑聚苯板(75mm)+定向刨花板(15mm)。傳熱系數(shù)K=0.39W/(m2•K)。②坡屋頂:水泥木屑板(12mm)+擠塑聚苯板(50mm)+定向刨花板(15mm)+空氣間層(800mm)+石膏板(12mm)。傳熱系數(shù)K=0.38W/(m2•K)。3)樓板水泥砂漿(20mm)+鋼筋混凝土(100mm)+建筑鋼材(1mm)+空氣間層(280mm)+石膏板(12mm)。傳熱系數(shù)K=1.60W/(m2•K)。4)外窗塑鋼普通中空玻璃窗5+12A+5。傳熱系數(shù)K=2.7W/(m2•K);遮陽系數(shù)SC=0.84。5)地面水泥砂漿(20mm)+擠塑聚苯板(50mm)+混凝土(60mm)+灰土(150mm)+夯實黏土(300mm)。傳熱系數(shù)K=0.24W/(m2•K)。

1.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能構(gòu)造對比通過分析1號和2號別墅圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造，可以看出其外墻、屋面、地面節(jié)能構(gòu)造對比，具體如表2所示。從表2可以看出:與2號別墅相比，1號別墅地面不需設(shè)保溫層，說明1號別墅易于滿足節(jié)能要求。2號別墅外墻構(gòu)造2的外墻、屋面與地面保溫層厚度均小于外墻構(gòu)造1，說明整體保溫效果更好的加氣混凝土墻板熱工性能優(yōu)于加氣混凝土砌塊。

2基于能耗模擬的輕鋼結(jié)構(gòu)別墅節(jié)能優(yōu)化策略

2.1節(jié)能設(shè)計方法判斷居住建筑節(jié)能設(shè)計是否達(dá)標(biāo)，目前有規(guī)定性指標(biāo)體系和性能性指標(biāo)體系兩套并行的評價體系。采用規(guī)定性指標(biāo)體系計算方便，但有一定的局限性。如果所設(shè)計建筑物的各項參數(shù)均滿足規(guī)定性指標(biāo)，則可以采用規(guī)定性指標(biāo)評價體系，判定設(shè)計建筑節(jié)能設(shè)計滿足節(jié)能要求。性能性指標(biāo)在保證實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的前提下，使建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)具有充分的靈活性。對在某些方面不符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定性指標(biāo)的居住建筑，可在其他方面采取加強措施，仍可達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。性能性指標(biāo)評價體系，需要對所設(shè)計建筑進(jìn)行能耗計算，并將能耗計算結(jié)果與當(dāng)?shù)毓?jié)能設(shè)計指標(biāo)限值進(jìn)行比較，如果計算結(jié)果滿足節(jié)能限值，則可以判定設(shè)計建筑節(jié)能設(shè)計滿足節(jié)能要求。

2.2建筑熱工模型所選取1號和2號別墅建筑熱工模型分別如圖4～5所示。

2.3建筑能耗模擬及計算結(jié)果運用PKPM居住建筑節(jié)能設(shè)計軟件，參照所選取的圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能構(gòu)造做法，分別對邢臺路橋總公司1號別墅、2號別墅外墻構(gòu)造1和2進(jìn)行建筑能耗模擬計算，1號和2號輕鋼結(jié)構(gòu)別墅節(jié)能指標(biāo)雖然不能全部滿足規(guī)定性指標(biāo)，但通過建筑能耗的綜合計算，采用性能性評價方法仍可判定其建筑節(jié)能設(shè)計達(dá)到節(jié)能65%標(biāo)準(zhǔn)。1號和2號輕鋼結(jié)構(gòu)別墅節(jié)能計算評定結(jié)果如表3所示。

2.4建筑節(jié)能優(yōu)化策略

2.4.1建筑參數(shù)的建筑節(jié)能優(yōu)化策略綜合分析1號和2號輕鋼結(jié)構(gòu)別墅建筑參數(shù)(見表1)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造對比(見表2)與節(jié)能設(shè)計評定結(jié)果(見表3)，可以看出:由于2號別墅層數(shù)少、無地下室、體型系數(shù)較大及各朝向窗墻面積比均大于1號別墅，故2號別墅只有通過加強外墻、屋頂、地面保溫才能達(dá)到65%的節(jié)能要求。層數(shù)多、帶有地下室、體型系數(shù)及各朝向窗墻面積比較小的1號別墅僅需外墻、屋頂、門窗做好保溫，其地面則無須進(jìn)行保溫處理，就能夠達(dá)到65%的節(jié)能要求。顯然層數(shù)多、帶有地下室、體型系數(shù)和窗墻面積比較小的別墅對節(jié)能更為有利。

2.4.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)建筑節(jié)能的優(yōu)化策略1)外墻墻體材料綜合分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造對比(見表2)與節(jié)能設(shè)計評定結(jié)果(見表3)，針對2號輕鋼結(jié)構(gòu)別墅，若將外墻構(gòu)造由加氣混凝土墻板調(diào)整為加氣混凝土塊，則需將坡屋頂、平屋頂保溫層厚度由原來50mm和75mm的擠塑聚苯板增加到90mm;外墻、地面保溫層厚度由原來50mm的擠塑聚苯板均增加到60mm，以達(dá)到65%的節(jié)能目標(biāo)。輕鋼結(jié)構(gòu)別墅選用整體保溫效果好的加氣混凝土墻板作為外墻材料有利于建筑節(jié)能。2)外墻與屋頂特有構(gòu)造特征綜合分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造對比(見表2)與節(jié)能設(shè)計評定結(jié)果(見表3)，為遮擋輕鋼結(jié)構(gòu)住宅坡屋頂鋼梁，需進(jìn)行頂棚構(gòu)造處理，該構(gòu)造做法相當(dāng)于增加一定厚度的封閉空氣間層。同時外墻內(nèi)外側(cè)均懸掛建筑板材，外掛板、骨架和保溫層間同樣會形成封閉空氣間層。與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)體系相比，輕鋼結(jié)構(gòu)住宅外墻、屋頂特有構(gòu)造更有利于建筑節(jié)能。

3結(jié)語

輕鋼結(jié)構(gòu)住宅作為一種綠色節(jié)能住宅形式，是實現(xiàn)建筑節(jié)能和達(dá)到綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)的一種最佳選擇。基于能耗模擬，對邢臺路橋總公司1號和2號輕鋼結(jié)構(gòu)別墅進(jìn)行建筑節(jié)能優(yōu)化分析。1)當(dāng)輕鋼結(jié)構(gòu)別墅層數(shù)少、無地下室、體型系數(shù)及窗墻面積比均較大時，其外墻、屋面、地面需加強保溫。2)當(dāng)輕鋼結(jié)構(gòu)別墅外墻材料由整體保溫效果好的加氣混凝土墻板調(diào)整為整體保溫效果較差的加氣混凝土砌塊時，外墻、屋頂和地面需加強保溫。3)與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)體系相比，輕鋼結(jié)構(gòu)別墅特有的外墻、屋頂構(gòu)造特征更有利于建筑節(jié)能。

作者：盧玫珺高長征單位：華北水利水電大學(xué)建筑學(xué)院