第25卷第1期廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報Vol 252008年3月Journal of Guangdong University of Technology夏熱冬暖地區(qū)居住建筑墻體熱工性能測試分析郭永昌,楊晚生,劉鋒(廣東工業(yè)大學(xué)建設(shè)學(xué)院廣東廣州510506)摘要:在分析夏熱冬暖地區(qū)熱工氣候特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,對該地區(qū)典型居住建筑的墻體熱工性能進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)測試研究,得出了其傳熱系數(shù)熱情性指標(biāo)和厚度對其熱工性能參數(shù)的影響規(guī)律摸清了該地區(qū)典型居住建筑墻體熱工性能基本特點(diǎn),找出了其熱工性能參數(shù)隨厚度的變化規(guī)律關(guān)鍵詞:夏熱冬暖;居住建筑;墻體;熱工性能中圖分類號:TU.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1007-7162(2008)010004夏熱冬暖地區(qū)在我國熱工分區(qū)的南區(qū),屬于典地區(qū)既有建筑墻體的熱工性能狀況,為其墻體節(jié)能技型的亞熱帶氣候帶地區(qū),其氣候特點(diǎn)為夏季炎熱漫術(shù)的開展提供基礎(chǔ)性試驗(yàn)依據(jù)和具體技術(shù)措施長,冬季短暫溫暖,冷期短、霜日少、太陽輻射強(qiáng)度大雨量充沛豐裕一年中最冷為1-2月最熱為71測試基本情況9月.夏熱冬暖地區(qū)的氣候特點(diǎn),決定了其居住建1.1主要測試儀器設(shè)備筑的節(jié)能控制重點(diǎn)為夏季防熱,一般不考慮冬季保為保證實(shí)驗(yàn)測試的可靠性和客觀性,根據(jù)文獻(xiàn)溫12.本文主要對夏熱冬暖地區(qū)某城市典型居住建[34]選取實(shí)驗(yàn)測試儀器對典型居住建筑進(jìn)行測試,筑進(jìn)行了墻體熱工實(shí)驗(yàn)測試,目的在于了解和掌握該本實(shí)驗(yàn)測試所采用的主要儀器設(shè)備見表1.表1實(shí)驗(yàn)測試所采用的主要儀器儀器名稱主要功能規(guī)格型號技術(shù)參數(shù)溫濕度自動采集儀窒內(nèi)外溫濕度自動巡測記錄mwsI溫度:測量范圍-40~125℃,精度±0.1℃;濕度(RH):測量范圍1%-99%,精度±0.2%單點(diǎn)熱流計(jì)測試圍護(hù)結(jié)構(gòu)單點(diǎn)熱流JTRL I測量范圍.0~99W/m2;精度:<5%溫度與熱流自動測試系統(tǒng)自動巡測采集熱流和溫度溫度測量范圍-50~100℃,精度±0.5℃;熱流測量范圍0-200mV精度≤±1硅半導(dǎo)體便攜式數(shù)字溫度計(jì)測量室內(nèi)外空氣溫度JM22測量范圍:-100-199℃;準(zhǔn)確度:±0.2%;分辨率0.1數(shù)字相對濕度計(jì)室內(nèi)、外相對濕度CHIPO測量范圍:10%-%5%;準(zhǔn)確度:±5%熱球風(fēng)速儀測量室內(nèi)外空氣流速Testo SG-08工作溫度范圍:0~50℃;測量范圍:0.1-30m/s;分辨率:0.1m/s觸式紅外線測溫儀測量圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面溫度測溫范圍:-18~260℃;測量精度0.1℃太陽輻射強(qiáng)度測量僅測量室外太陽輻射強(qiáng)度mBQg測范圍:0-150m測量精度:±1%1.2測試建筑物以保證測試數(shù)據(jù)的可靠性和客觀性實(shí)驗(yàn)測試建筑本實(shí)驗(yàn)測試選取了6個典型居住建筑房間作為的基本情況見表29測試對象,每個房間都進(jìn)行了3-7d的連續(xù)檢測,中國煤化工收稿日期:2007-0124基金項(xiàng)目:東莞市建設(shè)局科研課題資助項(xiàng)目(2005004)CNMHG作者簡介:郭永昌(1974),男講師主要研究方向?yàn)閺?fù)合材料在工程中的應(yīng)用第1期郭永昌,等:夏熱冬暖地區(qū)居住建筑墻體熱工性能測試分析表2實(shí)驗(yàn)測試房間基本情況房間編號室內(nèi)面積m層高/m門尺寸/m窗面積m3單向窗墻比墻體主體層材料及厚度12.60301.2×2.18.100.63(南向)200mm加氣混凝土13.86300.9×2.12.100.21(西向)180mm實(shí)心黏土磚3.00.9×2.11.800.21(南向)180mm實(shí)心黏土磚0.29(北向16.083.20.9×2.17.310.34(西向)190mm單排孔混凝土空心砌塊0.34(西向)1.4x2.112.880.60(南向)180mm加氣混凝土0.43(南向)17.403.00.9×2.17600.24(西向)200mm灰沙磚2測試結(jié)果及分析指標(biāo)主要反映了墻體對室外溫度波的衰減能力[1,10)2.1傳熱系數(shù)所測試建筑墻體的熱惰性指標(biāo)見圖2,從圖2建筑墻體傳熱系數(shù)的現(xiàn)場測試結(jié)果見圖1.從可以分析得出以下主要結(jié)論圖1可以分析得出1)所測試建筑墻體的熱情性指標(biāo)除1號加氣1)1號房間和5號房間墻體主體層為加氣混凝混凝土墻體大于3.0以外,其它墻體的熱情性指標(biāo)土,其傳熱系數(shù)分別比標(biāo)準(zhǔn)值低55.5%和515%,均小于3.0;滿足節(jié)能墻體傳熱系數(shù)之要求.2)以單排孔混凝土空心砌塊為主體層的6號2)234和6號房間墻體傳熱系數(shù)均高于標(biāo)準(zhǔn)墻體的熱惰性指標(biāo)最小,反映出該墻體的抵抗溫度值,其中2和3號墻體主體層為實(shí)心黏土磚墻,其傳波動能力較其它墻體差熱系數(shù)分別比標(biāo)準(zhǔn)值高12%和11%,不能滿足節(jié)能要求;4號墻體主體層為單排孔混凝土空心砌塊,其口實(shí)測值口標(biāo)準(zhǔn)值傳熱系數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)值高41%,不能滿足節(jié)能要求;6號墻體為灰沙磚,其傳熱系數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)值高28%,也不能滿足節(jié)能建筑要求153)測試結(jié)果可以分析得出:在所測試的居住建筑的外墻中,200mm厚加氣混凝土墻可以滿足規(guī)范規(guī)定節(jié)能之傳熱系數(shù)要求,其它主體層材料的墻體均不能滿足要求墻體編號30口實(shí)測口標(biāo)準(zhǔn)值圖2測試建筑墻體熱情性指標(biāo)23熱工參數(shù)隨厚度的變化規(guī)律從上述實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果可以看出:主體層墻體的傳熱系數(shù)和熱惰性指標(biāo)與墻體的厚度有密切的關(guān)系,為摸清不同墻體傳熱系數(shù)和熱情性指標(biāo)隨其厚05度的變化規(guī)律,本文選取加氣混凝土、實(shí)心黏土磚和灰沙磚3種主要墻體,計(jì)算出其傳熱系數(shù)和熱情性指標(biāo)隨厚度的變化規(guī)律如圖3所示從圖3可以分析得出以下一些結(jié)論圖1測試建筑墻體傳熱系數(shù)中國煤化工筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2.2熱情性指標(biāo)加氣墻體的熱惰性指標(biāo)D=RS,其中R為墻體的傳達(dá)到現(xiàn),CNMHG其傳熱系數(shù)已經(jīng),頭心黏土磚墻體要熱熱阻,單位為m2·K/W,S為墻體的蓄熱系數(shù)該達(dá)到220mm厚、灰砂磚墻體要達(dá)到320mm厚才能廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報第25卷達(dá)到節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一加氣混凝土傳熱系數(shù)一實(shí)心黏土磚傳熱系數(shù)2)在相同厚度下,實(shí)心黏土磚和加氣混凝土傳一灰砂磚傳熱系數(shù)一▲加氣混凝土熱怖性指標(biāo)←實(shí)心黏土磚熱情性熱系數(shù)相差較大(平均相差10左右),但熱惰性指標(biāo)卻相差無幾(平均相差0.1左右),這是因?yàn)闊岫?.5性指標(biāo)是導(dǎo)熱系數(shù)和蓄熱系數(shù)的乘積,后者雖然熱阻大于前者但蓄熱系數(shù)卻小于前者3.03)隨著墻體厚度的增加,熱惰性指標(biāo)呈線性增豪1.0加規(guī)律傳熱系數(shù)卻呈曲線變化規(guī)律,變化趨勢為隨裝05厚度逐漸變小,同時曲線的斜率逐漸變小為了更好地定量評價和分析墻體厚度和其熱0180220.260300340.38基材厚度m工指標(biāo)關(guān)系,為工程應(yīng)用選型提供簡單實(shí)用計(jì)算(為比較分析假設(shè)各墻體外側(cè)20mm厚水泥砂漿,內(nèi)側(cè)20mm厚石公式,根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)擬合出其變化規(guī)律方程如灰水泥砂漿.)表3圖3墻體傳熱系數(shù)和熱情性指標(biāo)隨厚度變化規(guī)律3不同厚度墻體熱情性指標(biāo)和傳熱系數(shù)的變化規(guī)律方程熱情性指標(biāo)擬合方程傳熱系數(shù)擬合方程條件及適用范圍實(shí)心黏土磚D=13.105x+0.49R2=1K=8.75x2-897x+3.5479R2=0.997條件:內(nèi)外皆為20加氣混凝土D=12.75x+0.49R2=1K=6.5x2-5.85x+1.8045R2=0.9989砂漿飾面層灰砂磚D=11.565x+0.49K=8x2-8.76x+3.9732R2=0.99981)R2為回歸系數(shù);x為墻體厚度(mm)為了驗(yàn)證擬合方程的可信度,將實(shí)測數(shù)據(jù)與擬方程在適用范圍內(nèi)可信度很高,另一方面說明內(nèi)外合方程計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行比較結(jié)果見表4.可以看出,飾面層厚度相差不大的時候,其對外墻傳熱系數(shù)和雖然實(shí)際測試中內(nèi)外飾面層與假設(shè)情況有所不同,熱情性指標(biāo)影響很小但是計(jì)算值仍與實(shí)測值相差很小;一方面說明擬合衰4擬合方程驗(yàn)證擬合方程計(jì)算值實(shí)測值外培編號主體材料主材厚度傳熱系數(shù)K熱惰性傳熱系數(shù)K熱惰性傳熱系數(shù)K熱惰性W·m2·K-1)指標(biāo)(D)(W·m-2…K-")指標(biāo)(D)(W·m2,K)指標(biāo)(D)加氣混凝土0.893.030.02加氣混凝土0.972.790.972.79實(shí)心黏土磚1802.852.240.0l0.02實(shí)心黏土磚1802.850.012.540.020.013結(jié)論及對策熱系數(shù)就已經(jīng)達(dá)到節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),而實(shí)心黏土磚主體要達(dá)到220mm厚灰砂磚主體要超過320mm厚根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)測試,夏熱冬暖地區(qū)的居住建筑才能達(dá)到節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);鑒于該地區(qū)居住建筑多采墻體節(jié)能主要有以下主要結(jié)論和對策措施用單一墻體材料,為滿足節(jié)能之要求,加氣混凝土主1)夏熱冬暖地區(qū)現(xiàn)有居住建筑的墻體中,180體墻材應(yīng)為首選nm和200mm厚的加氣混凝土墻體可以滿足節(jié)能4)實(shí)心黏土磚在既有居住建筑中還占有一定傳熱系數(shù)要求,其它所測墻體則不能滿足節(jié)能要求.的比例,但其傳熱系數(shù)不能滿足節(jié)能要求,在既有居2)單排孔混凝土切塊不能滿足節(jié)能要求,其傳住建中國煤化工能單純依黎增加產(chǎn)祖掃日的H熱系數(shù)較標(biāo)準(zhǔn)值高約41%,不能采用其單一墻體材厚度料作為節(jié)能外墻設(shè)計(jì)CNMHG現(xiàn)為線性增加規(guī)3)加氣混凝土主體在180mm厚時,墻體的傳律,而傳熱系數(shù)隨厚度表現(xiàn)為曲線變化規(guī)律,反映出第1期郭永昌,等:夏熱冬暖地區(qū)居住建筑墻體熱工性能測試分析增加墻體厚度在一定范圍內(nèi)對傳熱系數(shù)的降低作用[5]北京土木建筑學(xué)會建筑節(jié)能工程設(shè)計(jì)手冊[M].北明顯,在超過一定厚度之后,則其降低傳熱系數(shù)的作京:經(jīng)濟(jì)科學(xué)出版社,2005用不顯著,因此不能單一采用增加厚度的措施來增6 Taher M,shes. A case study on the reduction of ener加墻體的熱阻gy use for the heating of buildings [J]. Renewable Energy1995,6(7):673678參考文獻(xiàn):[7]Bauer M. A simplified correlation method accountingheating and cooling loads in energy-efficient buildings [J][1]孟慶林建筑物理[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,Energy and Buildings, 1998(27): 147-154[2]唐莉娜東莞氣候概況[EBOL].[207-01-10].htp:∥ww.[8]徐占發(fā)建筑節(jié)能技術(shù)實(shí)用手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005southcn. com/ news/ gdnews/ qixiang/gk/200502210520htm[9]李英達(dá)東莞市居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能及室內(nèi)熱環(huán)境實(shí)[3]建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)驗(yàn)測試研究[D].廣州:廣東工業(yè)大學(xué),2006計(jì)標(biāo)準(zhǔn)G5200[5].北京:中國建筑工業(yè)出版社,[10]孟慶林劉亞,任俊等夏熱冬暖地區(qū)住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔2003熱構(gòu)造技術(shù)及其效果評價[J].新型建筑材料,2005[4]建設(shè)部.GB5017693民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北(2):2729京:中國計(jì)劃出版社,1993Thermal Performance Experimental Analysis of Residential Building Wallsfor the hot Summer and Warm Winter DistrictGuo Yong-chang, Yang Wan-sheng, Liu FengFaculty of Construction, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China)Abstract On the basis of analyzing the climate performance in the hot summer and warm winter zone, the thermalperformance of typical residential building walls in this district is experimented and the coefficient factor of heattransfer and index of thermal inertial are derived by these experimentdata. By analyzing these experiment data thedeveloping laws of thermal factors varied with the wall thickness are got out. All these conclusions are useful for thedevelopment of building energy saving and can supply the base of relative research.Key words: hot summer and warm winter; residential building; walls; thern中國煤化工CNMHG