围护结构隔热形式对室内热稳定性及空调负荷的影响

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1、围护结构隔热形式对室内热稳定性及空调负荷的影响摘要：围护结构的传热，并不只是一个单纯的热阻问题，而是一个有着蓄热功能的被动热源体。因此对不同气候条件、不同的使用时段、不同空调方式的建筑，有着同样热阻的围护结构，如果隔热层的位置不同，其对室内空气的作用效果是不同的。本文以夏热冬暖地区为主要对象，分析了隔热层在围护结构内的不同位置时对室内空调负荷及室内热稳定性的影响。关键词：围护结构空调负荷热稳定性近年来，为了降低建筑的空调负荷，实现建筑节能，围护结构的外隔热和内隔热技术发展很迅速，并得到了大面积的应用和推广。其主要原理是加大了围护结构的传热热阻，从而降低了围护结构因传热得热引起

2、的空调冷负荷。但我们知道，室外气象参数是周期性变化的，围护结构的传热并不是一个稳态过程，而围护结构也并不仅仅是一个简单的纯热阻，因其有着蓄热功能，故在传热过程中，围护结构相当于是一个被动热源体，影响室内空调负荷的变化，同时也影响着房间的热稳定性。例如对于有着相同热阻的墙体，材料及厚度均相同，但其组合位置不同时，对室内空气的影响作用是不同的。在实际工程中，具体采用什么样的组合方式，应该根据实际的气候特征、建筑物的使用时段和空调方式而定，不能简单武断地认定外隔热一定比内隔热好，或内隔热一定比外隔热好。1.围护结构主体结构的材料不同，加内隔热和外隔热后的效果不同在对主体结构分别为轻

3、质材料和重质材料的墙体分别加内隔热层和外隔热层后，其对室内空气的热稳定性作用效果是不同的，同时也影响了空调负荷。本文以广州地区为例，选用六种不同材料和结构的典型墙体，对其热工性能进行了计算，墙体材料的热工性能见表1，墙体组成见表2。第一种墙体结构为轻质材料内隔热；第二种为轻质材料外隔热；第三种为重质材料外隔热；第四种为重质材料内隔热；第五种为轻质材料不加隔热层结构；第六种为重质材料不加隔热层结构。在太阳辐射过程中，西晒得热最大，很多情况下最关心的也是西侧墙体的内表面温度是否高于可以接受的舒适性温度，所以在计算中以西墙为例。表1计算中用到的墙体材料的热工性能材料厚度δ[mm]蓄

4、热系数S[2.℃)]材料热阻R[(m2.℃)/2.℃)]热惰性指标D密度ρ(kg/m3)比热容c(kJ/kg.℃)聚苯乙烯300.341.110.0270.38302.00泡沫混凝土2001.072.600.0772.782320.88钢筋混凝土20014.950.131.541.9424000.84石灰沙浆208.90.020.930.1916000.84表2墙体结构及其隔热层为了考究围护结构对室内空气热稳定性的影响，在这里引入围护结构热稳定性度时数的概念：，—室外综合温度波传到室内时的平均温度，—室外综合温度波传到室内时各时刻的温度，则即为综合温度传到室内时各时刻的波动幅

5、度大小，为计算时间间隔，计算中取1小时，这样我们就可以得到墙体在一个周期（24h）内的热稳定性度时数（DH）。热稳定性度时数反应了围护结构对室内热稳定性的影响，热稳定性度时数（DH）越小，说明围护结构对室内的热稳定性越有利。对以上列出的六种墙体的稳定性度时数计算结果见表3。墙体的热稳定性度时数虽然可以反应出其对室内热稳定性的影响，但并不能直观的反应出其对空调能耗的影响，为此我们同样引入了墙体反应系数的概念，定义墙体的反应系数为：，其中DH与上面的意义相同，为一个计算周期（24h）内墙体传热引起的空调负荷累加值，，为室外综合温度逐时值，为室内设计温度（即为舒适性温度，这里设为2

6、6℃），R0为墙体的总传热热阻，为计算时间间隔，计算中取1小时。墙体的反应系数综合反映了墙体对室内热稳定性和空调能耗的影响。墙体的反应系数越高，表示房间的热稳定性越差，空调因墙体传热得热引起的冷负荷越大，反之反应系数越低，说明热稳定性越好，空调能耗也越小。表3是对以上提到的六种不同结构墙体的反应系数的计算结果。表4广州地区西墙几种不同结构墙体的反应系数和度时数计算值结构结构1结构2结构3结构4结构5结构6度时数（DH）2.902.623.354.664.9727.53墙体反应系（BER）170.5154.1536.6746.5405.618476.0把上面计算得出的各种不同结

7、构墙体的热稳定性度时数（DH）进行比较：，，且接近于，说明采取隔热措施后可以提高房间的热稳定性，用同样的隔热材料采用外隔热比内隔热好，更有利于提高房间的热稳定性，对于主体结构为重质材料的墙体来说，隔热的效果更好。把各种墙体的反应系数（BER）作比较，可以看出在6种墙体中，墙体2的反应系数（BER2）最小，为154.1，墙体6的反应系数（BER6）最大，高达18476.0，说明墙体2对室内的热稳定性好，且因围护结构传热引起的空调负荷小，墙体6的热稳定性差，且因围护结构传热引起的空调负荷大。BER1=170