建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱保溫效果研究及優(yōu)化設(shè)計(jì)綜述

胡光華 劉 浩 嚴(yán) 丹

（江蘇大學(xué)，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

二十世紀(jì)以來(lái)，隨著改革開(kāi)放的步伐進(jìn)一步擴(kuò)大，我國(guó)的實(shí)體經(jīng)濟(jì)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，尤其是人民的生活水平也在不斷提高，與此同時(shí)，人們對(duì)能源的消耗也與日俱增。為了解決能源消耗過(guò)大的問(wèn)題，國(guó)家對(duì)各行各業(yè)提出了低碳環(huán)保的要求，尤其是在建筑行業(yè)，因?yàn)橥聊竟こ虒?duì)能源的消耗在整個(gè)社會(huì)的能源消耗中占了很大一部分比例，國(guó)家已出版相關(guān)規(guī)范，要求建筑必須達(dá)到綠色建筑的要求。對(duì)此，如何降低在建筑方面的能耗，使得建筑在能耗方面滿足相關(guān)規(guī)定已成為各個(gè)土木工程專家迫在眉睫的問(wèn)題。

1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱保溫效果影響因素

目前我國(guó)建筑墻體保溫材料在使用上雖然依舊呈現(xiàn)多樣化趨勢(shì)，不過(guò)整體上任然是以有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料兩大類材料為主，但是這些傳統(tǒng)的材料在使用過(guò)程中卻存在許多不容忽略的問(wèn)題，使得保溫墻體的運(yùn)用在很大程度上受到了一定的限制。因此，本文將拋開(kāi)傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料，尋求新型材料，如納米材料和碳纖維材料，設(shè)計(jì)一定的實(shí)驗(yàn)，定量分析新型材料在保溫墻體方面的運(yùn)用效果。最終，本文將通過(guò)對(duì)新型保溫材料進(jìn)行定性分析，并與傳統(tǒng)的保溫材料在保溫效果和耐久性兩方面進(jìn)行對(duì)比，尋找出最佳的保溫材料。

其次，一般而言，保溫層的層數(shù)越多，厚度越厚，其保溫效果會(huì)越好，但是研究表明，當(dāng)墻體保溫材料的厚度達(dá)到一定程度時(shí)，其保溫效果的增加并不顯著，與此同時(shí)，墻體保溫材料的厚度越厚，其材料的初始投資費(fèi)用就越高，工程的造價(jià)就越高，因此，在墻體保溫材料的厚度方面，存在一個(gè)最佳的經(jīng)濟(jì)收益值。本文擬將對(duì)建筑保溫材料的總投資費(fèi)用進(jìn)行一定的優(yōu)化，得到建筑保溫材料的最佳經(jīng)濟(jì)厚度，并且將進(jìn)一步比較建筑保溫材料的地區(qū)經(jīng)濟(jì)性及適用性。

2 研究思路

首先，本實(shí)驗(yàn)將選取傳統(tǒng)的建筑保溫材料，通過(guò)改變保溫墻體外側(cè)溫度的大小和持續(xù)時(shí)間，利用溫差大?。ㄈ?0°，30°，40°等） 和溫差持續(xù)時(shí)間（如一天，兩天） 各設(shè)置六組平行方案，使墻體產(chǎn)生破壞，從而探究溫差的大小以及持續(xù)時(shí)間對(duì)墻體破壞的影響。具體實(shí)驗(yàn)方案如下：

方案1：建筑保溫材料兩側(cè)的溫度分別為20°和30°，然后間隔一天，將兩側(cè)溫度對(duì)調(diào)；

方案2：建筑保溫材料兩側(cè)的溫度分別為20°和40°，然后間隔一天，將兩側(cè)溫度對(duì)調(diào)；

方案3：建筑保溫材料兩側(cè)的溫度分別為30°和40°，然后間隔一天，將兩側(cè)溫度對(duì)調(diào)；

方案4：建筑保溫材料兩側(cè)的溫度分別為20°和30°，然后間隔兩天，將兩側(cè)溫度對(duì)調(diào)；

方案5：建筑保溫材料兩側(cè)的溫度分別為20°和40°，然后間隔兩天，將兩側(cè)溫度對(duì)調(diào)；

方案6：建筑保溫材料兩側(cè)的溫度分別為30°和40°，然后間隔兩天，將兩側(cè)溫度對(duì)調(diào)；

最后得到墻體發(fā)生疲勞破壞的時(shí)間，并進(jìn)行定性分析。其次，運(yùn)用新型材料，比如碳纖維材料等，作為建筑保溫墻體的保溫材料，然后選擇上述實(shí)驗(yàn)中的最不利條件，將每種新型材料各設(shè)置一組平行實(shí)驗(yàn)，從而探究各種新型材料抵抗疲勞破壞的能力。

然后，在上述多種新型材料中，選擇抗疲勞破壞能力最好的一種的新型材料。對(duì)于選定的新型材料，選用不同厚度的新型材料進(jìn)行多組平行實(shí)驗(yàn)，得到材料厚度與保溫性能的關(guān)系曲線，并找出每種新型材料的最佳厚度。

最后，用每種新型材料的使用量乘以材料的單價(jià)，然后進(jìn)行比較，然后再除以各個(gè)材料的保溫性能指數(shù)，得出性比價(jià)最好的新型材料。

3 技術(shù)路線

圖1 技術(shù)路線圖

4 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目擬將通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究保溫墻體的最佳厚度，對(duì)保溫墻體的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，以及通過(guò)對(duì)保溫材料的價(jià)格和實(shí)用性進(jìn)行分析，尋找性比價(jià)較好的保溫材料，通過(guò)縮減厚度以及減少材料兩個(gè)方面來(lái)降低成本。此外，將墻體保溫合理的優(yōu)化，有利于從根本上降低能耗。本項(xiàng)目對(duì)外墻最佳保溫層厚度進(jìn)行了研究，可為墻體保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和墻體保溫厚度優(yōu)化提供新的理論方法，豐富節(jié)能墻體理論研究的內(nèi)涵。此外，優(yōu)化后的保溫墻體將更加容易運(yùn)用在建筑方面，從而實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能。