能耗模擬的輕鋼結構論文范文

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1輕鋼結構別墅概況及建筑參數對比

1.12號輕鋼結構別墅主要圍護結構構造

2號別墅外墻構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，其外墻構造如圖3所示。2號別墅圍護結構構造及熱工參數分別如下。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熱系數為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4～6m的大板，內部配有鋼筋網加強。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板導熱系數為0.11W/(m•K)。

1.1.1圍護結構構造11)外墻構造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K=1.60W/(m2•K)。4)外窗塑鋼普通中空玻璃窗5+12A+5。傳熱系數K=2.7W/(m2•K);遮陽系數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K=0.22W/(m2•K)。

1.1.2圍護結構構造21)外墻構造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K=1.60W/(m2•K)。4)外窗塑鋼普通中空玻璃窗5+12A+5。傳熱系數K=2.7W/(m2•K);遮陽系數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K=0.24W/(m2•K)。

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

2基于能耗模擬的輕鋼結構別墅節能優化策略

2.1節能設計方法判斷居住建筑節能設計是否達標，目前有規定性指標體系和性能性指標體系兩套并行的評價體系。采用規定性指標體系計算方便，但有一定的局限性。如果所設計建筑物的各項參數均滿足規定性指標，則可以采用規定性指標評價體系，判定設計建筑節能設計滿足節能要求。性能性指標在保證實現節能目標的前提下，使建筑節能設計標準具有充分的靈活性。對在某些方面不符合節能標準規定性指標的居住建筑，可在其他方面采取加強措施，仍可達到節能目標。性能性指標評價體系，需要對所設計建筑進行能耗計算，并將能耗計算結果與當地節能設計指標限值進行比較，如果計算結果滿足節能限值，則可以判定設計建筑節能設計滿足節能要求。

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果運用PKPM居住建筑節能設計軟件，參照所選取的圍護結構節能構造做法，分別對邢臺路橋總公司1號別墅、2號別墅外墻構造1和2進行建筑能耗模擬計算，1號和2號輕鋼結構別墅節能指標雖然不能全部滿足規定性指標，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能設計達到節能65%標準。1號和2號輕鋼結構別墅節能計算評定結果如表3所示。

2.4建筑節能優化策略

2.4.1建筑參數的建筑節能優化策略綜合分析1號和2號輕鋼結構別墅建筑參數(見表1)、圍護結構構造對比(見表2)與節能設計評定結果(見表3)，可以看出:由于2號別墅層數少、無地下室、體型系數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、地面保溫才能達到65%的節能要求。層數多、帶有地下室、體型系數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，其地面則無須進行保溫處理，就能夠達到65%的節能要求。顯然層數多、帶有地下室、體型系數和窗墻面積比較小的別墅對節能更為有利。

2.4.2圍護結構建筑節能的優化策略1)外墻墻體材料綜合分析圍護結構構造對比(見表2)與節能設計評定結果(見表3)，針對2號輕鋼結構別墅，若將外墻構造由加氣混凝土墻板調整為加氣混凝土塊，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，以達到65%的節能目標。輕鋼結構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能。2)外墻與屋頂特有構造特征綜合分析圍護結構構造對比(見表2)與節能設計評定結果(見表3)，為遮擋輕鋼結構住宅坡屋頂鋼梁，需進行頂棚構造處理，該構造做法相當于增加一定厚度的封閉空氣間層。同時外墻內外側均懸掛建筑板材，外掛板、骨架和保溫層間同樣會形成封閉空氣間層。與傳統建筑結構體系相比，輕鋼結構住宅外墻、屋頂特有構造更有利于建筑節能。

3結語

輕鋼結構住宅作為一種綠色節能住宅形式，是實現建筑節能和達到綠色建筑評價標準的一種最佳選擇?；谀芎哪M，對邢臺路橋總公司1號和2號輕鋼結構別墅進行建筑節能優化分析。1)當輕鋼結構別墅層數少、無地下室、體型系數及窗墻面積比均較大時，其外墻、屋面、地面需加強保溫。2)當輕鋼結構別墅外墻材料由整體保溫效果好的加氣混凝土墻板調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)與傳統建筑結構體系相比，輕鋼結構別墅特有的外墻、屋頂構造特征更有利于建筑節能。

作者：盧玫珺高長征單位：華北水利水電大學建筑學院