保温优化（精选10篇）
保温优化 篇1
0 引言
随着我国社会的不断进步, 人民生活水平也随之不断提高, 对居住环境的要求也随之提升, 需满足舒适性强、功能丰富、节能环保等条件。作为建筑外围保温性能的薄弱点, 建筑门窗所占的建筑能耗可占建筑整体的五成以上。随着社会大众对环保事业的关注度持续提升, 人们对建筑的环保性能也提出了更为严格的要求。因此, 建筑工作者必须从建筑能耗最大缺口入手, 着力提升我国建筑门窗的保温性能, 建设科学有效可持续地保温系统, 从而自建筑内部降低能源消耗, 满足功能需求。
1 我国建筑门窗保温性能薄弱的原因分析
1.1 差异性大
由于我国幅员辽阔, 气候有着明显的区域性, 在同一时期, 南方与北方往往有较大的温差。为了满足不同地域的保温需求, 我国门窗设计制造商开发出了多种类型的门窗, 如复合窗、钢板窗、不锈钢窗等。除了门窗类型差异性大之外, 制造门窗的主要材料、玻璃层数、镀膜厚度、设计原理等也存在不同。以上多种因素导致我国建筑门窗的差异性大, 保温性能不均。
1.2 流失量大
作为房屋与外界的最大接触点, 门窗是建筑中最易流失热量的部位。建筑门窗的热量流失有辐射流失、对流流失、传导流失三种方式, 尽管这三种方式的热量传递渠道有所不同, 然而, 其产生因素均为不可抗的自然力, 因此, 提高门窗保温性能必不可少。
2 提升我国建筑门窗保温性能的途径分析
结合我国地理自然情况与门窗行业发展特点, 提高建筑门窗保温性可从以下几个途径入手。
2.1 优化设计
科学合理的设计很大程度上提高了建筑门窗的保温性能。其中, 优化断面形式设计是目前急需技术攻关的项目, 也是提升保温效果的重要途径。我国建筑门框多为金属或复合型材加工制成, 由于金属材质具有强大的导热性能, 由金属元素构成的门窗无可避免的拥有传热能力, 导致保温性能随之降低。为了从根本上避免这一情况, 就必须优化建筑门窗的设计原理, 在型材断面设计中尽量选择多腔设计, 确保腔壁在传热过程中与热流方向呈垂直分布, 借断面阻碍热流在门窗之中的传递, 由此, 削弱热流在传导中的能量损耗, 从而达到增强门窗保温性的目的。
2.2 提升气密性
建筑门窗的密封性也会影响其保温性能。若门窗与建筑墙壁之间的气密性未能达到标准, 冷空气会从门框、窗框与建筑主体之间的缝隙内渗入屋内, 从而降低门窗的保温性能。为了提升建筑门窗的气密性, 在门窗零部件加工作业中应采取高性能的金属密闭技术, 通过对建筑幕墙及其周边环境进行高效密封来降低外界空气与建筑物内空气的交流, 从而减少建筑物热能消耗。目前, 业内普遍应用的是铝合金断热技术, 这一技术在我国生产多、应用广、生产成本低, 防高温性能与耐火性能都可满足建筑物安全事件要求, 可阻隔有害气体, 是当前建筑门窗提升气密性的最佳途径。
2.3 提升玻璃质量
在建筑门窗中, 玻璃是占门窗面积比例最大的建材, 其保温性能的高低是决定建筑门窗整体保温性的关键。目前, 业界普遍采用加厚法提升玻璃质量, 由加工制造商将单层玻璃升级为双层玻璃或三层玻璃, 利用双层 (或多层) 玻璃之间所形成的空气隔膜提升气密性, 从而在玻璃内部形成密闭空间, 降低门窗玻璃导致的热损失, 从而提高门窗系统整体保温性能。
2.4 设计科学的窗框比
窗框比就是窗框表面与面积的比值, 与窗框表面面积、窗立面设计、窗面积有密切关系, 一般介于25%~40%之间, 在窗框比的变化下, 窗框的放热面与感热面也会发生一定的变化。如果采用的是金属材料, 在增加放热面和感热面的情况下, 必然会影响窗的保温性, 因此, 在满足建筑功能的前提条件下, 避免使用大断面金属型材。
3 结语
当前, 我国门窗的保温性能总体水平与国外有较大差距, 北欧和北美国家窗户传热系数K值一般都小于2.0 (W/m2·K) , 多数小于2.0 (W/m2·K) , 有的达到1.0-1.2 (W/m2·K) 。虽然我国在节能门窗的研究开发和技术引进方面作了大量工作, 总体上说门窗保温性能有较大提高, 基本上能满足当前建筑节能的需要。但与先进国家相比, 仍有较大差距。随着我国社会发展的不断加快, 社会人口耗能巨大成为阻碍经济可持续发展的痛点。社会经济的发展意味着能耗增量与增速的不断加快, 因此, 降低能耗、节能环保成为我国各行各业的新标准。在建筑门窗领域, 我国门窗保温性能距离国际标准仍有较大差距, 从业人员应以环保节能为核心目标, 结合我国建筑市场实际情况, 研究开发更具保温性能的建筑门窗。
摘要：门窗是建筑体必不可少的组成部分之一, 与人们的日常生活息息相关。建筑门窗的主要功能有室内采光、通风换气、隔热保温等。在我国常见的建筑外围护结构中, 建筑门窗是建筑保温性能的薄弱点所在。就我国当前最为常见的建筑门窗类型入手, 分析保温门窗保温性能的现状及改善途径。
关键词：建筑门窗,建筑保温,建材,优化措施
参考文献
[1]白召军, 胡俊波, 鲁然英, 等.浅谈新型节能环保材料在建筑工程中的应用与展望[J].河南建材, 2013 (1) .
[2]李聪, 李春梅, 周志群, 等.新型建筑外门窗保温性能检测装置设计与实现[J].工程塑料应用, 2014 (4) .
[3]杨辉, 杨闯, 郭兴忠, 等.建筑节能门窗及技术研究现状[J].新型建筑材料, 2012 (9) .
保温优化 篇2
***********建设项目小区
外 墙 外 保 温 监 理 实 施 细 则
单位：*********监理 编制人：专业监理工程师
审核人：总监理工程师 日期：二零一一年七月
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目
录
一、监理工程概况 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 二、监理工作依据„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
三、监理工作流程 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 四、监理工作目标 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 五、质量控制要点监理措施 „„„„„„„„„„„„„„„„
六、材料及半成品质量控制监理措施„„„„„„„„„„„„„
七、旁站监理措施及质量问题处理预案 „„„„„„„„„„„„„„„„ 八、监理检验、计量的相关规定„„„„„„„„„„„„„„„„„„
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一、监理 工程概况：
（1）工程名称：*****建设项目小区*#-*#楼（2）建筑体形系数：0.25（3）层数、建筑高度：七层、17.4M（4）结构型式：框架
（5）外墙外保温分项做法：聚苯板增强网薄抹灰系统（6）外墙外保温分项开竣工日期：2011年*月至2011年*月
二、监理工作依据：
（1）经审查合格的设计文件、经认证备案外墙外保温体系技术文件、经审查合格的专项施工方案。
（2）现行相关标准图集。国家、省级、行业相关规范、规程、标准。L06J113《居住建筑保温构造详图（节能65%）》 L06J002《建筑工程做法》
GB50300《建筑工程施工质量验收统一标准》 GB50411《建筑节能工程施工质量验收规范》 GB50319《建设工程监理规范》
JGJ144-2004《外墙外保温工程技术规范》 DBJ14-035《外墙外保温应用技术规程》
DBJ14-037-2006山东省工程建设标准《居住建筑节能标准》 建设部令第143号《民用建筑节能管理规定》
三、监理工作流程：
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四、监理工作目标：
（1）达到国家、省、市相关建筑节能文件要求。
（2）依据GB50411、GB50300、JGJ144、DBJ14-035、GB50404等国家、省、行业规范规程进行质量控制，达到设计文件规定要求，外墙外保温分项验收达到合格、优良标准，确保工程达到节能65%（居住建筑）目标。
（3）检验批受检率、合格率，不合格品率，质量记录控制率、施工方案审查率，均达到100%。进场材料检查验收率、复验率符合规范要求，现场计量准确率98%。设计变更控制率100%。（4）检查保温系统认定证书、备案证、施工图审查。施工单位、材料供应商资质检查率100%。样板验收、质量检查、隐蔽验收符合规范要求。旁站到位率、安全检查覆盖率均达到100%。
五、质量控制要点监理措施：
（1）检查证书，确认所采用外墙保温体系经过山东省认定和威海市备案。
（2）查看图纸审查印鉴，检查施工图是否经市图纸审查机构审查合格？参加设计、施工、系统供应商、建设单位对外墙外保温专项施工图会审，做好会审记录，要求外墙造型简洁，做好外保温工程密封、防火、防水设计，建议选用聚苯板增强网薄抹灰外墙外保温系统，外饰面材料优先采用涂料、饰面砂浆、柔性面砖，不宜采用饰面砖。做好设计变更控制，当变更涉及建筑节能效果时，应经原图纸审查机构审查。
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（3）督促保温施工单位根据设计图纸及供应商技术文件，编制专项施工方案，并经总承包单位、监理（建设）单位审批，项目总监签字认可。要审查保温施工单位资质、是否办理好质量监督备案手续？检查其现场质管体系、质检制度、相应施工技术标准。（4）编制外墙外保温专项监理细则，对各检验批施工，以及涉及保温功能重要部位，进行质量检查和隐蔽验收，签办技术资料，对易产生热桥部位及保温层次间隐蔽施工验收建立旁站监理制度。（5）对进场材料检查验收，形成验收记录，并检查其质量文件。对现场材料复验做好见证取样送检。外墙外保温系统除节能要求外，有其安全性、耐久性、整体性要求，成套外保温系统应做型式检验，保证系统的耐久、相容，为此系统材料包括饰面层宜由一个供应商供货。
（6）做好施工样板验收。样板包括山墙大角一处和平窗、凸窗、阳台各一个，面积50㎡左右，施工样板做好后，经参建各方并在质量监督站监督下验收合格后方可全面施工。
（7）做好检验批质量检查评定、隐蔽验收签认。外墙外保温分项以墙体每500～1000㎡面积为一验收批。质量检查内容包括：①基层表面空鼓、开裂、松动、平整度；②保温层保温、牢固、开裂、渗漏、耐久性、防火性；③雨水管卡具、变形缝、门窗口、易产生热桥部位保温措施；④施工产生的缺陷处理；⑤不同材料基体交接、特殊部位保温层的加强措施。
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（8）质量合格条件：①主控项目全部合格、一般项目合格率＞90%；②具有完整施工操作依据和质量验收记录；检查施工单位提交分项验收技术资料，应符合规范规定和市质监站有关规定。③现场检测结果符合设计要求。外墙外保温分项施工及验收前，请建设单位委托市节能检测中心试验室分别进行：
A.四项进场材料复验：①保温材料的导热系数、密度、抗压强度或压缩强度。②粘结材料的粘结强度。③后置锚件的抗拔试验。④增强网的力学强度，抗腐蚀性能。复验材料监理见证取样送检（同厂家、同品种抽查3～6次）；
B.四项现场实体检验（采用钻芯法）：①验证墙体保温材料种类，②验证保温层厚度，③检查保温层构造做法，④其它（饰面层）。实体检验部位（每种保温做法至少3个芯样）由监理（建设）与施工共同确定，监理见证实施。
(9)隐蔽验收部位：保温层厚度、保温层附着的基层及其表面处理、保温层粘结、锚固件固定、增强网格布或钢丝网铺设、墙体热桥部位处理、柔性耐水腻子、柔性面砖粘贴、构造节点等。隐蔽工程应随施工随验收，验收资料包括文字资料和图象资料。（10）质量过程控制：
①外墙找平层抹灰前应先堵好外墙架眼及孔洞；粘贴保温板前，基层墙面（包括门窗口）应进行整体找平处理；找平层应为防水砂浆，基层界面毛化处理；找平抹灰层中满铺钢丝网或纤维网格布，*********监理公司 *******建设项目小区
网材搭接应平整、连续，搭接宽度≮100mm；找平层表面拉毛处理，与基层粘结牢固，平整度≤4mm。
②保温板粘贴前，应按设计要求在墙面上弹线，标出聚苯板粘贴位置，自下而上，沿水平方向粘贴，竖缝应逐行错缝。粘贴聚苯板应质检站要求采用条粘法，条粘法粘结面积（锯齿刮除后）涂料装饰≮40%，面砖装饰≮50%。监理、施工单位现场检查时每层至少揭开三块保温板进行测量，测量数量、部位、粘结面积体现在保温板粘结隐蔽工程验收记录中。系统应在较大位移部位设变形缝，对起端和终端部位进行纤维网翻包处理。胶粘剂、抹面砂浆按供应商提供配比及工艺制作，配制后一般2h内用完。
③聚苯板对头缝应挤紧，板间高差≯1mm，否则应打磨平整；胶粘剂压实厚度3～5mm，贴好后刮除板缝残留胶粘剂，板间缝隙用聚氨酯发泡材料填缝。
④外墙门窗洞口上部、突出外墙的腰线、压顶，应做鹰嘴式滴水线。门窗洞口四角聚苯板不得拼接，应采用整板套割成型。⑤薄抹灰面层砂浆贴压网格布时，应从上而下铺粘，表面平整不皱折，拼接处做搭接处理。薄抹灰面层厚度3～5mm。⑥聚苯板外墙保温不得在雨雪、大风、气温低于5℃时施工，夏季避免阳光暴晒，各层次间歇不宜长期暴露。
六、材料及半成品质量控制监理措施：
上述“
五、质量控制要点监理措施”有关监理措施外，尚应注意：
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（1）督促施工单位对进场保温材料的品种、规格、包装、外观和尺寸等进行检查验收，经监理工程师（建设单位代表）确认，形成相应的验收记录。督促检查施工单位建立进场材料见证取样管理台帐，监理单位建立相应原材料管理台帐。
（2）进入施工现场的聚苯板类、聚氨酯类保温材料的燃烧性能等级必须达到GB8624中规定的E级（含）以上，产品合格证中应注明保温材料生产日期。
（3）施工前监理见证进场材料取样送检。现场样板件若为保温板与基层粘贴、或饰面层为面砖粘贴，均应做现场拉拔试验。以上检验合格，由建设单位组织设计、施工、供应商、监理单位共同确认，并通知质监站后方可施工。
（4）聚苯板自然条件下陈化时间不少于42天，60℃恒温蒸汽条件下不少于5天。聚苯板密度、容重及阻燃等级应符合设计要求。胶粘剂和抹面胶浆应采用单组分。密封膏、腻子、涂料等材料性能应与外保温系统相容。锚栓质量应符合规程要求。
（5）涂料饰面采用耐碱网格布应不低于160g/㎡，检查产品检测报告、合格证及复验报告。
七、旁站监理措施及质量问题处理预案：
（1）制订旁站监理计划，落实旁站人员名单和职责。（2）根据检验批划分旁站监理范围，全面控制。
（3）旁站监理内容：A.旁站进场材料检查验收、现场复验材料见证取样检验。对原材料及半成品质量控制（材料配比、用量均应计量检
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查，并按规范规定的频度和允许偏差进行控制）。B.样板件工艺、关键部位或关键工序施工过程现场监督（如须隐蔽验收部位施工过程旁站：①保温层附着的基层墙体及其表面处理。②保温板厚度及粘结固定、揭板检查。③锚固件埋设和抗拔试验。④增强网铺设及翻包处理。⑤墙体热桥部位处理。⑥柔性耐水腻子操作。）。C.外保温系统防水、防火、密封、缝格构造细部处理控制。D.遭遇恶劣天气施工过程旁站。E.质量问题部位的整改翻修过程旁站。（4）旁站监理要做好质量记录（包括文字和影象资料）。（5）认真做好前期、中期、后期全过程监理控制，减少质量事故的发生。
（6）出现质量问题时，立即通知施工单位停止该工程部位施工，责成施工单位检查工程现场，查明原因，提出整改措施，根据工程实际，经监理（建设）、相关单位审核同意，施工单位整改返修，监理旁站检查验收，并通报工程相关各方备案。整改返修部位由施工、监理办理事故部位、整改过程的检查、验收记录，并附影象资料。（7）当出现重大质量问题，严重涉及节能设计效果，立即通知施工单位停止该工程部位施工，并提出质量事故报告，监理单位同时报告建设单位、质监站、设计单位、供应商，洽商整改、处理方案。（8）若遇施工单位违反节能规范和设计要求施工，要下达监理通知单，严重违反时，下达停工整改通知，报告建设单位、质监站。若遇建设单位降低原节能设计标准，要在工程会议上提出并报告质监站。
八、监理检验、计量的相关规定：
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（1）审查节能施工企业资质及现场质量管理体系，审核签署外墙外保温专项施工方案。
（2）材料进场前检查合格证、性能检测报告，进场时进行材料见证取样复验。
（3）对粘结砂浆、抗裂砂浆材料配比、用量计量进行不定期随机检查，配比牌在现场要挂设，并注明允许偏差范围。
（4）隐蔽验收部位：保温层厚度、保温层附着的基层及其表面处理、保温层粘结、锚固件固定、增强网格布铺设、墙体热桥部位处理、柔性耐水腻子、饰面砖粘贴、构造节点等。隐蔽工程应随施工随验收，验收资料包括文字资料和图象资料。
（5）施工样板验收。样板包括山墙大角一处和平窗、凸窗、阳台各一个，施工样板做好后，经参建各方验收合格后方可大面积全面施工。
（6）外墙外保温分项以墙体每500㎡面积为一验收批，主控项目全部合格、一般项目合格率＞90%；
（7）监理单位现场检查时每层至少揭开三块保温板进行测量，测量粘结砂浆厚度、面积；
（8）现场实体检验（采用钻芯法）：①验证墙体保温材料种类，②验证保温层厚度，③检查保温层构造做法.2011-7-20 *******监理公司
保温优化 篇3
关键词：导热系数 生命周期法（LCCA） 保温层经济厚度 采暖度日数HDD
中图分类号：TU111 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（c）-0095-02
1 北方冬季居住建筑的采暖保温情况
我国北方地区冬季气温低，持续时间长，累年日平均温度低于或等于-5℃的天数一般都在90 d以上。这一地区习惯上称为采暖地区，其面积约占我国国土面积的70%。，增加外墙保温是重要的节能措施。冬季采暖期较长，从建筑全寿命考虑，其采暖费用是成本中的关键因素之一，针对外墙保温这一影响成本的关键因素，计算确定外墙保温层经济厚度，保证建筑生命周期成本最小化，对建筑节能具有重要的现实意义。
我们通常把导热系数较低的材料称为保温材料（我国国家标准规定，凡平均温度不高于350℃时导热系数不大于0.12 W/（m·K）的材料称为保温材料，而把导热系数在0.05 W/（m·K）以下的材料称为高效保温材料。）其中导热系数是指在稳定传热条件下，1 m厚的材料，两侧表面的温差为1摄氏度（K或℃），在1s内，通过1m2面积传递的热量，单位为瓦/米·度（W/m·K，此处的K可用℃代替）。
2 研究保温效果与保温层厚度的关系
2.1 先根据实际情况做出以下合理的假设
（1）热量通过墙壁的过程只有传导，没有对流；（2）室内温度保持不变，室外温度没有剧烈变化，处于稳态变化，热传导过程可以看做已处于稳定状态；（3）不考虑边缘效应，假设屋顶内部的温度只受上下表面的影响，屋顶内部同一水平面内各点的温度相等；（4）假设室温保持在18℃；（5）只考虑冬季保暖效果，热量由内向外传递，夏季情况与此类似，这里不做考虑。
由于热传导过程在上述假设中遵从下面的物理规律（傅里叶定律）：
厚度为x的均匀介质，两端的温度差为ΔT，则单位时间由温度高的一端通过单位面积的热量Q与ΔT成正比，与x成反比，即
（1）
式中：k为导热系数。
假设屋顶由里向外的结构是0.1cm涂料、1.5cm水泥砂浆、20cm楼板、2cm水泥砂浆、珍珠岩保温层、2cm水泥砂浆、1cm三毡四油防水材料。具体排布情况如表1所示。
设室内到室外的每层之间温度从左到右依次为T1至T7，厚度依次是D1、D2、D3、x、D4、D5。水泥砂浆的导热系数为k1，楼板的导热系数为k2，三毡四油防水材料的导热系数为k3，保温层的导热系数为λ，由（1）得单位时间单位面积的热量传导为：
解上式可得：
（2）
画出导热量Q与保温层厚度x的关系，同样画出导热量Q对x微分图，见图1和图2所示。
由图1和图2可以看出导热量Q随厚度D一直减少，这符合随着保温层厚度的增加，墙壁的保温性能提高的一般规律，其次前期Q减少的快，后期减少的慢，最后趋于平稳。这一点在图2中可以明显看出来，dQ开始绝对值很大，而随着厚度D的增长，dQ越来越趋近与0。当厚度达到120 mm时dQ已经很接近0了，这时我们认定，继续增加厚度对保温效果影响不大，甚至可以忽略。
2.2 研究保温层材料及厚度对整个使用寿命总费用的影响
建筑是有一定寿命的，仅仅考虑建设初期保温层的投资费用会影响未来30年的住房保暖费，有可能为了减少初期的投资而使得后期的采暖费上涨，从而造成在整个建筑在使用寿命中总费用（包括前期保温层投资和后期采暖费）升高和能源的浪费。而采用生命周期法则较好地解决了这一问题，生命周期耗费分析法（即“Life Cycle Cost Analysis”，简称“LCCA”）既考虑了初期保温层的投资费用，也兼顾到了整个寿命周期的采暖费。
由于当保温层厚度增加时，采暖系统运行费用相应降低；但同时，墙壁的建造费用也相应增加，因此，一定存在某一特定的保温层厚度，即经济厚度，使建筑物总费用最小。于是建立关于总费用的目标函数，其包括保温层的投资费用和采暖费用，其中对于采暖费用，采用生命周期法。建立关于保温层厚度与总费用的关系式，使得总费用最小，对应的即为最佳厚度。
首先，我们用一般方法分析单位面积热损失，此外，我们引入采暖度日数的概念。所谓采暖度日数HDD（Heating Degree Days）是指一段时间（月、季或年）日平均温度低于65°F（18.3℃）的累积度数。如果日平均温度高于18.3℃，那么这一天无采暖度日数。这样的话，当我们计算一年的热损失时，可以用采暖度日数来代替ΔT（即室内外温度差），这将使问题大大简化。我们把沈阳作为我们研究的一个目标城市，据资料显示，沈阳的采暖度日数为4305℃×d。观察（2）式，可以简化为：
（3）
RW—墙壁（除保温层）的热阻，，单位是m2×K/W；Ri为保温层的热阻，，单位是m2×K/W；热阻可以理解为电路中的电阻，表示阻挡导热的能力；再引入两个表面换热阻，分别为墙壁内、外表面的换热阻。表面换热阻是围护结构两侧表面空气边界层阻抗传热能力的物理量，为表面换热系数的倒数。重新整理（3）式，得：
（4）
式中Rin、Rout分别为墙壁内、外表面的换热阻，单位是m2×K/W。一般情况下，外围护结构的内表面换热阻可取Rin=0.11m2×K/W，外表面换热阻可取Rout=0.04m2×K/W（冬季状况）或0.05m2×K/W（夏季状况）。用采暖度日数代替（4）式中的ΔT，可得单位面积年导热量：
式中86400=24（h）×60（min）×60（s）；Qf为年采暖耗热量，J/m2。单位面积年采暖总费用C分两部分，即单位面积保温层的投资费用Ch和单位面积采暖耗热费用Ct。
C=Ch+Ct Ch=Ci×x Ct=PWF×Ce
式中C、Ch、Ct的单位一致，为￥/m2。Ci为单位体积保温材料的造价，单位是￥/m3；PWF—贴现系数（Present Worth Factor），将资金的将来值折算成现值。此处的贴现系数是建筑整个寿命每一年的系数的总和。Ce—单位面积年采暖耗热费用，单位是￥/m2。
式中：CV为煤价，单位是￥/kg；η为整个供暖系统的总效率，一般取η=0.6；Hc为煤的热值，单位是kJ/kg。综合以上各式，整理得到：
因为建筑采暖总费用C存在一个最小值CMin，其对应的厚度值即为经济厚度δ。由得
代入相应的数据可得到如表2结果。
对于水泥膨胀珍珠岩来说，虽然达到规定的保温效果需要的厚度最多，但总费用反而是所有材料中最少的；其次是挤塑聚苯板XPS板厚度仅为水泥膨胀珍珠岩的1/4，总费用增长的也不多；其他3类材料价格都不低，其中硬质聚氨酯泡沫的厚度最小。
3 结语
实际工程中，外墙的保温层厚度应根据各地区各建筑物的具体条件与寿命总费用综合计算得到，而不应简单地直接取用推荐值或凭经验来确定，这样才能有效地提高建筑物的经济性。在呼吁可持续发展的今天，从经济和环境两方面综合考虑保温层厚度，应该更合理，意义更为重大。
参考文献
[1]庄智，赵金玲，李伯军.外墙和屋面保温层经济厚度计算方法研究[C]//工程建筑论文，全国暖通空调制冷2004年学术年会，2004-08，U111.4.
[2]孟长再.住宅经济保温厚度的计算与分析.煤气与热力，1997，17（3）：39-43.
保温节能建筑优化设计方法研究 篇4
按照国际通行的分类,建筑能耗是指民用建筑(包括居住建筑、公共建筑以及服务业建筑)使用过程中的能耗,主要包括建筑采暖、空调降温、热水供应、炊事、照明、家用电器、电梯、通风等方面的能耗。其中,采暖、空调降温、通风能耗约占2/3。据统计,我国建筑能耗量约占全国总用能量的25%,居耗能首位。
建筑节能,就是在保证居室温度舒适的环境条件下,通过技术进步、合理利用、科学管理和经济结构合理化等途径,把居住建筑长期使用中的采暖和降温能耗降低。
近年来,我国住宅建设的节能工作不断深入,节能标准不断提高,引进开发了许多新型的节能技术和材料[1,2,3],在住宅建筑中大力推广使用。但我国目前的建筑节能水平,还远低于发达国家,我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3～5倍。北方寒冷地区的建筑采暖能耗已占当地全社会能耗的20%以上,且绝大部分都是采用火力发电和燃煤锅炉,同时给环境带来严重的污染。所以,建筑节能是本世纪我国建筑行业面对的一个重要课题。
本文研究建筑节能优化设计方法,并以上海某住宅项目的德国保温节能技术为例,探讨几种目前国际先进的民用建筑物保温节能优化设计方法,如外墙、屋面、地板的保温隔热体系,小区的集中供能系统等,研究成果可为今后民用建筑保温节能的优化设计和进一步研究提供参考。
1 建筑节能优化设计方法
建筑节能保温技术是一个完整的体系,国际上先进的建筑节能保温体系主要分为2个方面:良好的外保温围护技术(包括建筑外墙、屋面、地板及门窗的保温隔热技术)和先进的集中供能系统(包括能源生产、转换技术,以及终端HVAC、分户调节计量技术)。本文以上海某住宅项目为例,分析如何达到上述的建筑环保节能要求及优化设计的关键。
1.1 良好的建筑外保温围护技术
良好的建筑外保温围护结构可以确保建筑对能源的需求减少50%以上,极大地降低能源的总体消耗水平。国外的专业术语是“六面保温设计”,六面包括屋面、地面和四面外墙。
国际比较先进的外墙、屋面、地板保温体系一般是在屋面和外墙外粘贴较厚的挤压成型的聚苯乙烯泡沫板(EPS)。该类保温材料吸水性能极低的材料,导热性很低。在实际使用中,聚苯乙烯泡沫板2个表面的温差往往很大,比如上海地区冬季室外的温度在0℃左右,而室内温度在20℃左右,此温差就直接作用在保温材料的表面上。当热量从材料的一个侧面向另一个侧面传递时,温度也会随之变化,在材料内部的某一点就可能会达到“露点温度”,即在这一温度区域材料内的空气会析出冷凝水,使材料受潮,而吸水能力低的材料,可大大避免这一现象,从而保证材料的低导热性。
在外墙、屋面、地板保温系统施工中,需要注意2个重要的技术问题。一是要将保温层做在墙体的外侧。这样,即使在比较潮湿的上海地区,无论在冬季还是夏季,保温层内的结露现象使保温材料产生霉变的可能性变小。二是需要解决“热桥”和“冷桥”问题,要将保温材料完整地全部覆盖在外墙、屋面和地板表面,避免室内外的“热桥”和“冷桥”温度传递。
建筑保温材料的传热系数越小越好。我国现行的规范中,建筑物外墙传热系数U值基本控制在不大于1.4 W/(m2·K),德国标准大致为0.55 W/(m2·K),而上海某住宅项目采用德国的节能保温技术(屋顶保温采用了9 cm厚的XPS板,墙体保温采取了7 cm厚的EPS板,如图1所示),外墙的传热系数U值甚至优于德国标准要求,达到0.46 W/(m2·K)。良好的保温性能,不仅直接为建筑物的使用提供了舒适性,而且大幅度降低了取暖和降温所需的能耗。
1—基层;2—胶粘剂;3—EPS板;4—玻纤网;5—薄抹面层;6—饰面涂层;7—锚栓
在现代建筑设计中,墙面开窗面积通常较大,窗的隔热问题显得更为重要。窗的隔热性可以通过带隔热构造的窗框型材和双层低辐射中空隔热玻璃来实现。
如果选用一般铝合金型材的窗,则铝合金良好的传热性能使窗框成为建筑物内外传热的良好通道。为了使热传导不发生在铝合金窗的窗框处,窗框型材可以选用带有隔热过桥的复合型材窗框,使整个窗的传热系数大大降低。
另一方面,为了使玻璃窗有隔热性能,窗玻璃应采用双层中空低辐射隔热玻璃,以保证窗的整体保温性能更好,如图2所示。与普通中空玻璃相比,双层中空低辐射隔热玻璃内部贴有一层特殊的低辐射隔热膜,使得热传导大大降低。通过选用带隔热构造的窗框型材及双层中空低辐射隔热玻璃,可以使窗的传热系数达到1.8 W/(m2·K)。
计算表明,不论是夏季还是冬季,阳光照射对室内温度的影响都是巨大的。为了合理地利用阳光,在门窗的外侧可以安装遮阳装置。遮阳装置可以使用百叶型遮阳帘,也可以使用布料的遮阳帘,最好设计成在室内可以手动或电动控制,以调节阳光照射的强度。这样在夏季可以大幅度降低直射阳光带入室内的热能,冬季可以最大限度地利用直射阳光提供的热能,从总体上降低建筑对能源消耗的需求。这也是典型的德国建筑保温节能方法。
综上所述,上海某住宅项目采用上述德国的节能保温技术,使窗的保温性能超过国家标准最低要求的2倍,公共建筑中窗的保温性能接近国家标准最低要求的2倍,如表1所示。
1.2 优化设计的集中供能系统
集中供能系统也称区域供能系统,通过地下冷冻水管网络或者热水管网络向社区内多幢建筑物传送冷冻水或者热水,从而提供制冷或采暖(可包括提供生活热水)服务(见图3)。
集中供能系统的优点有:提高能源使用效率,减少温室气体的排放,美化城市住宅区环境,节省一次性投资和运营费用等。优化设计的能源系统技术需要充分利用自然能量,实现高效、环保、节能、舒适、经济的供能效果,让居住者不必依赖空调,重返自然的康居环境,是新城市主义理念的一大体现。同时,该能源系统还可以作为小区整个集中供能方案一部分的能源站,不仅提供冷气、热气还提供热水。
优化设计的集中供能系统的技术特点有:
(1)集中能源转换、传输技术;
(2)末端HVAC、调节技术;
(3)分户计量技术。
由于采用持续能源供应的概念,使用清洁的燃料(如天然气),舒适性高,对环境影响小,使一次能源、污染物和CO2等温室气体大量减少。经测算,上海某住宅小区应用本文介绍的建筑优化设计节能保温方法,能源需求量减少约60%。
2 建筑节能保温性能比较
上海某住宅小区采用以上建筑节能的方法,经计算和统计后,与普通建筑物比较,得到图4的能源消耗对比及图5的废气排放对比。
从图4和图5可看出,基于新的建筑节能优化设计方法,建筑的耗能量约为传统设计方法的41.2%,而各类废气的排放量却不足传统方法的30%。
本文亦比较了两者之间的负荷(见表2)。从表2看出,优化设计保温节能建筑的建筑节能优势明显。
3 结语
(1)良好的建筑外保温围护结构可以确保建筑对能源的需求减少50%以上,极大地降低能源的总体消耗水平。即“六面保温设计”在建筑保温节能优化设计中占很大的比重。
(2)注重选用带隔热构造的窗框型材及双层中空低辐射隔热玻璃,可以大大降低窗户的传热系数,从而提高建筑的保温节能性能。同时在窗外安装遮阳装置,以调节阳光照射的强度,也可以提高建筑的保温节能性能。
(3)先进的集中供能系统(包括能源生产、转换技术,以及终端HVAC、调节计量技术)是保证用户室内四季如春的自然居住环境、节省能源和减少废气的关键技术。
参考文献
[1]JGJ134—2001,夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[S].
[2]06J123,墙体节能建筑构造[S].
[3]DBJ01-605—2000,新集中供暖住宅分户热计量设计及技术规程[S].
保温优化 篇5
外墙保温系统施工合同
合同编号：2011—
发包单位：（以下简称甲方）承包单位：汇克涂料（长沙）有限公司（以下简称乙方）鉴证方：湘潭市建筑保温行业协会
根据建设的需要，甲方将该项目外墙外（内）保温系统工程承包给乙方，为了明确甲、乙双方的权利和义务，根据《中华人民共和国合同法》、《中华人民共和国建筑法》的规定，经双方协商一致，特订立本合同。
第一条 工程概况
1．1工程名称。
1．2工程地点。
1．3结构特征。
1．4建筑面积。
1．5工程高文秘助手，标准层层高
第二条 承包方式及内容
2．1
2．2承包内容
2．2．1承包项目，面积约
2．2．2保温范围：按设计要求。
2．2．3工程质量由乙方负责组织实施。
第三条 工期、质量、安全、文明施工要求
3．1工期：
总工期为个有效工期，从年月日至年月日。
3．2质量要求：
3．2．1乙方所用产品及施工工艺必须符合JGJ144-2004《外墙保温工程技术规程》行业标准，达到合格标准。
3．2．2乙方应按照设计图纸，国家规范规定、标准及甲方代表依据合同发出的施工指令，接受甲方代表及监理单位的检查监督，为检查、监督工作提供便利条件。
3．2．3工程质量达不到JGJ144-2004 《外墙保温工程技术规程》行业标准的质量要求，甲方有权通知乙方返工重做，直至合格，返工人工和材料费由乙方负责。
3．2．4保质期内不出现空鼓、脱落、碎裂现象，如发生以上现象，由乙方承担此造成的损失。
3．3安全要求
3．3．1乙方负责人应教育员工提高安全意识，搞好技术交底，积极配合甲方做好安全检查，及时进行安全整改。
3．3．2乙方在施工过程中住爱好安全工作，定期进行安全检查和安全教育，上班前及时提醒员工戴好安全帽，穿软底鞋，做好安全防护，严格按章操作，按时进行安全检查，每天要有安全记录，施工中如发现不具备安全施工条件应及时向甲方书面提出，要求甲方协商解决。
3．3．3乙方在施工中违反安全操作规程，施工中如发生事故，其造成的一切后果由乙方负责。
3．4文明施工要求
乙方必须严格遵守甲方现场的规章制度和施工纪律，制定措施，加强管理，严禁到处堆放材料，配合施工方保证本工程现场安全施工和文明施工。
第四条保温体系材料品牌
4．1司生产的建筑保温材料。
第五条合同价款及付款方式
5．1承包价格
5．1．1外墙外（内）保温体系：按实际施工面积计算，包工包料承包价元/m2。
5．1．2暂估面积2，合计价款万元。
5．2付款方式：
5．2．1工程完成20%付合同款的%
5．2．2工程完成70%付合同款的%
5．2．3检测合格及验收合格付合同款的5．2．4竣工验收合格，余款一次付清。
5．2．5工程款进度的支付，经项目部及监理人员对各分段部位形象进度、质量、安全等情况确认批准后方能生效。
5．3结算：
5．3．1工程交验后经甲方验收合格后办理竣工结算。
第六条 双方的权利及义务
6．1甲方权利及义务：
6．1．1甲方指定同志任本项目的项目经理，是项目的项目经理，是项目的第一责任人，代表公司全面履行合同约定的甲方职责。同时负责与土建承包单位及其他专项工种关系协调处理。
6．1．2负责在工程现场提供水源、电源。负责提供保温系统所需的材料。
6．1．3负责协调处理本栋劳务班组关系，让劳务班组能够保
证乙方保温系统顺利、安全施工。
6．1．4对乙方进行安全教育、安全技术交底及施工全过程的安全检查，协调施工中的相关矛盾。
6．1．5甲方负责乙方施工人员的临时住宿场地。负责乙方施工外架、配套施工设备。
6．1．6甲方不得随意变更施工内容，如有变更，应预先通知乙方，共同协商解决，增加的费用由甲方负责。
6．1．7甲方及时协助乙方办理报送的各种工程资料的签署，组织各分部、分项工程验收。
6．1．8甲方按合同条款及时付款，甲方不能按合同付款造成的工程延误等由甲方负责。
6．1．9甲方负责施工班组与乙方外墙保温体系前的交接工作。
6．2 乙方权利及义务：
6．2．1乙方委派作为乙方派驻现场的总负责人。甲方发现项目负责人不称职时，可随时要求乙方更换，乙方应予执行。甲方或监理组织的工地例会要求项目负责人必须亲自参加。
6．2．2乙方进场施工报甲方二套完整的外墙保温系统施工方案。
6．2．3乙方确保提供的产品符合相关行业标准，并提供相关的检测报告及施工工艺。
6．2．4乙方必须按施工设计施工，施工中乙方必须服从甲方现场监督的管理，完成每一道工序，通知甲方组织相关人员进行检查验收，经确认后方可进行下一道工序，否则视为该工序不合格。
6．2．5乙方负责按有关主管部门要求作好本公司系统材料的自检和实验。负责原材料的自检和实验。负责各原材料送检工作，做到先试后用，确保原材料质量关。
6．2．6对甲方下达的各种事故指令，应在规定的期限内整改到位，并采用书面形式回复，经甲方复检合格后方可进入下道工序的施工。
6．2．7乙方从业人员必须遵守国家计划生育有关政策，不能容留和窝藏逃避计划生育人员，不准参与修炼法轮功和各种违法犯罪活动，否则其后果由乙方负责，并无条件解除合同。
6．2．8乙方只负责提供验收前所需相关的资料。
6．2．9合理组织安排落实各种工人人数（配套工种人数），定期完成工期进度。
第七条合同份数及生效、失效、附则
7．1本合同壹式伍份，甲方贰份，乙方贰份，市建筑保温行业协会壹份。
7．2本合同双方签字、盖章之日生效，本工程项目全部竣工验收，质保期满，价款结清后失效。
7．3本合同在执行中如发生纠纷，由双方协商解决，协商不成可申请湘潭市仲裁委员会仲裁。
7．4未尽事宜，双方协商解决。
第八条补充条款
甲方（盖章）乙方（盖章）法定代表人签字法定代表人签字年月日年月日
保温优化 篇6
新阳煤矿原来采用的传统的矿井防冻保温系统依靠锅炉或热泵提供热源, 通过在井口房两侧的暖风机房内安装以蒸汽作为热媒的散热器方法来解决的[1]。根据新阳煤矿提供的数据, 全年一台4t锅炉耗煤量为4380吨, 燃煤费用为233万元, 锅炉耗电费用为25.9万元, 锅炉耗水费用为6.57万元。在原有的保温系统下, 在能源消耗上的费用达到了265.47万元。锅炉维修费用6万元/年。
新阳煤矿在冬季传统的矿井防冻保温系统是依靠热泵或者锅炉提供热源, 能源的供应量即热量的供应对外界的温度变化不敏感, 灵敏度低。井筒防冻保温系统不能全部与全矿各个系统相互协调, 实现热量在各个环节之间循环利用, 造成资源的极大浪费[2]。
2 矿井井筒防冻保温系统设计优化的总体思路
优化设计的具体流程如图1。
矿井低温水通过流程:
进水管———进入矿井水缓冲水池———自清式过滤器———矿井水循环水泵, 经过水泵加压后流入污水换热器———矿井水排出管———污水处理站。
3项目可行性分析
(1) 根据新阳煤矿提供的数据副井口保温及防冻热负荷计算, 进风量2100m3/min, 考虑从-7℃加热到2℃, 热负荷需要575k W。井口空气参数表见表1。
由表1可以看出从-7℃加热到2℃副井口保温及防冻热负荷是575k W。
(2) 矿井排水供热量计算
矿井排水量共计1600m3/天。设计利用水源热泵机组从矿井排水及生活水中提取热量, 排水经处理后进入热泵机组换热, 冬季取12℃温差, 排入矿井水处理站。
设计利用热泵机组24小时工作提取热量, 1600m3/天排水可提取的热量为:
式中:Q-热负荷k W;ρ-水的密度kg/m3;Cp-水的比热容k J/kg·K;Δt-计算温差℃。
因此, 热能综合利用系统可提供的供热能力:
式中:-提取的热量可形成的供热能力, k W;Q-可提取的热量, k W;COP-机组制热工况的能效比, COP=4.0。
排水供热能力为:Qg=Q·COP/ (COP-1) =930×4.0÷3.0=1240k W
由计算可知, 以新阳煤矿的日排水量计算得知, 排水供热能力1240k W>575k W, 说明提取矿井排水完全满足用热需求, 因此利用热泵提取矿井水热能代替传统的锅炉实现井口防冻保温是完全可行的。
4 井筒防冻保温系统工程设计
(1) 风侧
进风焓值:-16.089kj/kg干空气;进风密度:1.376 kg/m3;出风焓值:14.236 kj/kg干空气;风侧负荷:500000×1.376×{14.236- (-16.098) }÷3600=5797k W。
(2) 水侧
水侧进水温度:26℃;水侧流量:500m3/h;水侧温差:9.94℃;水侧出水温度:16.06℃。
4.1 换热器设计
该厂房窗户尺寸为3600mm×1600mm, 设计换热器迎风尺寸为3200×1550mm, 换热器迎风风速设定为2.5m/s, 该项目所需换热器数量为:500000/3600/2.5/3.2/1.55=11, 该项目设置换热器11台。
4.2 井筒防冻保温系统设计特点
(1) 低耗型低温井筒保温系统。利用低温矿井水代替传统的锅炉实现井筒保温, 与传统的锅炉或者高温水型井筒保温相比, 具有节能效果明显、能耗比高的优点。
(2) 矿井排水直接取热。通过水源热泵直接提取矿井污水及生活废水的热量, 达到井筒保温供热的目的。其中, 减少了取热环节, 使工程投资大大降低。与此同时, 大大提高了水源热泵机组的能源效率和矿井水余热的利用率。
4.3 工程实践
(1) 水源热泵, 提供井筒防冻6000k W, 需水源热泵耗电功率为1500k W, 加上水泵等设备附加负荷约20%, 共大概需要1800k W, 而新系统仅需电功率不到200k W。故新系统相对于锅炉供热或水源热泵供热更加经济节能。投资也相对新建水源热泵系统更为节省。
(2) 效益分析。利用新系统以后, 年运行费用预计如下:
①冬季供暖期为120天, 方案拟用11台井口加热器利用28℃矿井水直接进行冬季副井筒防冻, 井口加热器输入功率6k W, 共78k W。水源侧水泵两台, 40k W/台, 共80k W。预计运行费用为:158×120×24×0.71×0.8=26万元。
②冬季供暖期间遭遇极寒天气 (-12℃以下) 时需启动原有的3台井口加热器, 预计运行费用为:170×15×24×0.71=4万元。
③设备维护费用:10万元
则预计新系统年运行费用:①+②+③=40万元, 由此计算, 原有系统年运行费用168.3万元, 该热能利用系统建成后预计运行费用40万元, 每年节约运行费用约为128.3万元, 节约运行成本73%。
5结论
(1) 本次技术改进的项目在“保护环境, 节能降耗”的理念下, 在保证副井口保温工作正常运行的情况下, 充分的利用企业的现有废弃资源, 把生产节能, 环保工作有机地结合起来, 为企业的成本控制起到了至关重要的作用。
(2) 在副井口保温系统的技改项目中, 对矿井水余热利用代替燃煤锅炉工程改造后, 每年节约的运行成本73%, 减少排放CO2、SO2及各种氮氧化合物2600t。与此同时, 减少了大量炉渣排放和锅炉排污治理费用。
(3) 本次项目实施以后, 减少了大气污染以及热污染, 大大推进了矿区的节能环保工作, 在节约大量的运行成本的同时提高了经济效益和社会效益。
摘要：冬季矿山进风井的保温防冻是矿山安全生产的重要保障。传统的矿井防冻保温系统是靠锅炉或热泵提供热源, 运行成本及耗能较高。为了改变这种高消耗保温模式, 新阳煤矿围绕“循环利用、节能降耗、减污增效”的目标, 引进新技术、新方法, 有效解决了这个问题。
关键词：冬季矿山,循环利用,节能降耗,减污增效
参考文献
[1]王焕忠, 王伟.矿井余热资源系统模块化应用的实践[A].2014煤炭工业节能减排与生态文明建设论坛文集[C].2014.
[2]符志琰, 等.基于高温矿井水的节能型井口防冻技术研究及应用[J].山东煤炭科技, 2011, 6.
保温优化 篇7
既有建筑节能改造同其它改造项目一样要经过技术经济论证。通常的做法是拟订一种或几种改造方案, 然后进行经济分析[1,2], 因此它属于技术的经济评价。
围护结构节能改造的目的是降低建筑物的能耗, 其核心评价参数是建筑物耗热量指标qH, 它也是节能改造的主要和重要的技术指标。经济指标则突出的体现在工程造价和投资回收期。那么技术指标和经济指标之间究竟有什么样的关系, 如何建立这种关系, 如何实现技术经济优化, 本文希望对此做一些探讨。薄抹灰外墙外保温系统是采用粘贴的方法将保温材料粘贴于外墙的外表面, 它是目前使用最为广泛的节能改造系统。系统的造价包括材料成本人工成本两大项, 材料成本包括聚合物砂浆、保温材料、锚固钉和网格布、建筑涂料等成本及脚手架租赁, 人工成本包括施工费用和脚手架搭建等。
2 技术经济参数的导入
2.1 技术参数ΔqH的导入
建筑物采暖能耗性能是通过建筑物耗热量指标qH来衡量的。其意义是在采暖期室外平均温度条件下, 为保持室内计算温度, 单位建筑面积在单位时间内消耗的, 需由室内采暖设备供给的热量。
如果节能改造前的建筑物耗热量指标为q
ΔqH=q
2.2 成本参数P的导入
在采用薄抹灰保温系统中, 单位面积的成本P构成可分为两部分。一部分为不变成本P0。它包括脚手架租赁、聚合物砂浆、网格布、锚固钉、外饰涂料等项目, 它在任何系统中基本相同, 即单位外墙面积的成本不因其它因素的变化而发生较大的改变, 也就是说无论保温层的厚度如何, 它不会因此而改变。外饰涂料的成本会有很大的差别, 以下均按照普通外墙涂料核算。另一部分为变动成本P′, 它是由保温材料的厚度引起的, 厚度不同成本随之变化。这样, 总成本P为
P=P0+P′ (2)
选择保温材料时, 材料的热性能与造价是两个重要因素。引入Sλ函数对保温材料进行技术经济评选方法:即材料的导热系数乘以该材料的单位体积价格, 其乘积小者, 技术经济效果越好[3], 即
Te=S·λ (3)
式中 S——保温材料单位体积价格, 元/m3;
λ——保温材料的导热系数, W/ (m·K) ;
Te——保温材料的技术经济特征量, 元/[m2·K/ (W·m2) ]。
Te的意义即其反映了单位平方米上热阻的价格, 而热阻又直接影响材料的保温隔热性能, 因此Te较好的反应了材料的技术经济性优劣。考察目前常用建筑墙体保温材料的Te, 可知EPS板的技术经济性较好, 其单位热阻价格约为13.3元/[m2·K/ (W·m2) ]。
2.3 技术经济参数的导入
ΔqH表征了节能改造的效果, 是核心技术指标参数, P反映了获得ΔqH的花费, 是核心经济指标参数。这里引入表征值f, 并令
f表征了单位造价的节能量, 即性价比, 这样就将技术经济评价有效的联系起来。f是一项直接和客观指标, 它可以评价同一建筑不同改造方案之间的优劣, 也能评价不同建筑物之间的改造效果。
3 保温层厚度的优化
3.1 ΔqH与传热系数的关系qH表示为[4]
qH=qH·T+qINF-qI·N (5)
式中 qH·T——单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量 (W/m2) ;
qINF——单位建筑面积的空气渗透耗热量 (W/m2) ;
qI·H——单位建筑面积的建筑物内部得热 (包括炊事、照明、家电和人体散热) , 住宅建筑, 取3.8 (W/m2) 。
其中
qINF= (ti-te) (Cρ·ρ·N·V) /A0 (7)
对于北京市:
即
式 (11) 分解如下:
式 (12) 中, εi某一围护结构传热系数修正值, 它与该围护结构的朝向相关;Fi某一围护结构的面积;V0、A0分别为建筑物的建筑体积和建筑面积。由此可见, εi、Fi、V0、A0是与围护结构建筑相关的参数, 与围护结构所使用的材料无关。对于既有建筑, 节能改造前后这些参数一般不会有变化。Ki是某一围护结构的传热系数, 是与围护结构的材料及构造相关的参数, 也是重要的热工参数。
Ki值计算方法在规范中已经明确, 对于无保温或内保温的Ki建筑按照外墙主体部位的K值计算有一定出入;对于外墙外保温建筑Ki建筑按照外墙主体部位的K值计算有出入不大。
如果只对外墙进行改造, 根据式 (12) , 则由此而引起ΔqH的变化为
简化式表达为
其中
3.2 保温材料厚度的优化式
围护结构的传热系数为其传热阻的倒数。节能改造前后墙体的传热阻R0与R为
R0=Ri+R主体+Re (16)
式中, Ri、R主体、Re分别为内表面换热阻、围护结构热阻、外表面换热阻。对于节能改造墙体的传热阻为原墙体的传热组与新增保温层传热阻之和。所以有
由式 (3) 、 (4) 、 (17) 及 (18) 联立得:
由式 (19) 各项参数的物理意义知:f>0, 且在d≥0范围内函数为连续函数, 因此f存在最大值。所以
当f′=0时,
式 (21) 说明当性价比f达到最大值时, 保温材料厚度与各因素之间的关系。式 (21) 中的因素根据市场和材料性能很容易确定, 因此即可确定优化的保温层厚度。
4 对80住2-4的优化分析
80住2-4是国家及北京市建筑节能标准制定的基准建筑物。具有很高的理论价值和实际意义。80住2-4外墙主体部位热阻R0=0.6068 (m2·K/W) (370粘土砖墙) ;节能改造不变成本P0取85元/m2;根据目前市场价EPS板的价格取18元/kg (EPS板密度18 kg/m3) ;EPS板导热系数取0.041 (W/m2·K) , 则式 (19) 改变d值, 即形成一序列函数关系, 见表1。
将表1绘制成图1所示的关系。从图1可以看到, 随着d的增加, f快速增长, 说明开始时性价比快速提高;达到最大值后逐步平缓, 缓慢回落, 性价比在一定范围差别较小, 以后聚苯板的厚度增加很多, 但性价比表现不出快速变化的差异。f值最大为d=0.08 m, 即当聚苯板厚度为8 cm时, 性价比最大化。
将有关参数带入式 (21) 计算的结果就是图1的极值。同样得到d=0.08 m。即对370粘土砖外墙采用EPS板进行节能改造时最佳保温层厚度为8 cm。
5 结 论
(1) 以节能改造前后建筑物耗热量指标的差值ΔqH表征单位建筑面积的节能量, 以单位面积成本P表征改造造价, 则性价比
(2) 薄抹灰外墙外保温系统的成本可由不变成本P0和变动成本P′构成, 该构成反映了该保温系统的实际状况。
(3) 聚苯板厚度 (d) 与f具有极大值的函数关系, 即随着d的增加, f值快速增加, 达到极大值后随d的增加, f值缓慢下降。
(4) 当不变成本为85元/m2时, f极大值对应的聚苯板厚度为8 cm, 该结果对于设计新建建筑和节能改造项目均具有实用价值。
参考文献
(1) 郭永辉, 马爱华, 王子云.既有建筑采暖系统的节能改造 (J) .制冷与空调, 2004, (3) :57-59.
(2) 徐梦萱, 韩毅.外墙外保温技术的技术与经济性分析 (J) .煤气与热力, 2005, 25 (10) :44-46.
(3) 徐云伟, 贾, 陈滨.墙体材料选择与最佳经济厚度的优化研究 (J) .节能与环保, 2006 (6) :21.
保温优化 篇8
一、油气长输管道的防腐保温方法
1. 熔结环氧粉末防腐层
为了使油气长输管道能够防腐保温,可以涂上一层熔结环氧粉末防腐层。该方法利用了静电涂敷技术,将防腐用环氧粉末涂敷到温度约230℃左右的钢管上,然后环氧粉末就会在钢管表面慢慢熔融,最后固化,形成一层防腐保温层。这种油气长输管道防腐保温方法具有非常明显的优点,例如其抗土壤应力好、对钢管表面的粘结力较强、硬度高、耐化学介质浸泡性能好、阴极剥离半径小、摩擦系数小以及使用范围广泛和费用适中等。不过,这种方法也存在一定的缺点,主要缺点为:防腐层比较薄和脆、对人为或运输损坏的抵御能力较差、耐冲击性较差、水汽渗透率高、修补难度较大以及补口和补伤较不方便等。
2. 双层聚乙烯防腐层
双层聚乙烯防腐层兴起于二十世纪70 年代的欧洲,该防腐层主要包括两层:第一层的胶粘剂和第二层的PE。双层聚乙烯防腐层的主要优点在于其力学性能较好、韧性强、抗冲击性强、抗土壤应力强、水汽渗透率低、绝缘电阻高、耐化学介质浸泡性能好、补口和补伤方便以及对环境无污染等;缺点则在于钢管与PE之间的粘结性能较差,易因粘结失败而致使防腐层与钢管脱离,继而形成一层绝缘壳,对阴极保护电流起到屏蔽作用,造成阴极保护困难。再者,油气长输管道一旦进水,则极易出现防腐层屏蔽,继而可能会引起膜下腐蚀;这种腐蚀虽然一般情况下不会发生,但对于输送介质温度大于60 ℃的高强度钢管则容易诱发管道应力开裂现象,从而威胁到管道的安全运行。
3. 三层聚乙烯防腐层
顾名思义,三层聚乙烯防腐层的结构分为三层:一层是熔结环氧粉末,一层是共聚物胶粘剂,还有一层是聚乙烯(聚丙烯)。其中,环氧粉末涂料是该防腐层的底漆,中间层为改性聚烯烃,聚乙烯(聚丙烯)则为固层。由于改性聚烯烃分子链上连接有马来酸配,所以既可以同环氧粉末底漆结合,又可以同面层结合,结合后形成一个具有优异性能的统一整体。三层聚乙烯防腐层既能够解决双层聚乙烯防腐层的一些缺点,同时又能够发挥出熔结环氧粉末的高粘结力优点,以及还具有抗冲击性能好、绝缘电阻率高、水汽渗透率低、不易遭人为或运输损坏、修补量少以及费用适中等优点。目前,三层聚乙烯防腐层是最佳的油气长输管道防腐保温层,在我国许多大型油气长输管道工程中得到了广泛应用。
二、油气长输管道防腐保温的优化设计
1. 保温结构的优化设计
就我国当前的油气长输管道保温结构来看,大多都是采用的聚氨醋泡夹管,所以对油气长输管道保温结构的优化设计主要就是指的对聚氨醋泡夹管的优化设计。聚氨醋泡夹管优化设计的重点是保证其结构的严密性,在这方面,除了要进行常规设计以外,还应当考虑保温层与防腐层之间的匹配性,尽量使二者相匹配,并尽可能地减少保温层对防腐层带来的影响。例如,在常规油气长输管道设计中,聚乙烯胶带应作为外保护带而使用,而当用于聚氨醋泡夹管之时,则只能够作为内防腐带而使用。在保温层的厚度设计方面,应当尽量按照经济厚度的计算方法进行计算,鉴于目前我国仍未制定正式的油气长输管道保温层经济厚度标准,未来还应尽快完善这方面标准。
2. 阴极保护优化设计
对于油气长输管道的阴极保护,应当采用强制电流法,而其设计应当达到以下标准:①满足阴极保护的相关标准要求,能够为油气长输管道提供充足的电流及充分的裕量,从而适应随时间而发生的电流变化;②能够为油气长输管道提供一个与之设计寿命相匹配的或是定期更新的辅助阳极系统。
3. 防腐蚀技术优化
若想保障油气长输管道的质量,延长油气长输管道使用寿命,就必须要提高管道防腐蚀技术,而关于这方面一直都是业内所广泛研究的课题。就目前来看,世界各国普遍都是应用有机高分子化合物作为金属管道的防腐蚀材料,例如环氧涂层、沥青、煤焦油涂料、三层聚乙烯防腐层等等。不过,这些防腐蚀材料普遍都存在长时间后会出现老化变质的问题,而一旦出现老化,则很有可能会引起油气泄漏问题,继而导致火灾、爆炸等重大安全事故的发生。而为了避免这一现象,近年来我国研究出了一种新的无机防腐蚀技术,该技术是采用玻璃釉热喷到油气长输管道的内壁或者外壁表面上,从而在上面形成一层玻璃与金属复合防腐蚀涂层,以起到防腐的作用。玻璃釉料涂层是一种永不老化的材料,其可以根据具体的防腐蚀性能要求、工艺特点及金属膨胀系数等来进行配置。总体来说,热喷涂玻璃釉油气长输管道具有以下几项特点:①生产工艺先进,玻璃釉防腐蚀涂层技术是我国独创的无机防腐蚀技术,领先于国际水平,可永不老化,具有超长的使用寿命;②安全性能高,与传统有机防腐蚀涂层相比,玻璃釉防腐蚀涂层不但寿命更长,而且耐腐蚀性更好、强度更高、流动性更好,使用更加稳定,可耐各种石油、天然气、污水及有机溶剂的侵蚀,能够创造更大的社会效益;③热喷涂玻璃釉油气长输管道具有更好的抗氧化性、耐高温性、耐严寒性、抗紫外线辐射性等性能,并且无毒、无害、无污染,在使用过程中不会对输送介质的质量产生影响;④热喷涂玻璃釉油气长输管道的造价相对低廉,价格一般低于进口环氧粉末制作的防腐蚀管道价格,并且可以代替不锈钢管道,而造价仅为不锈钢管道的1/5;⑤热喷涂玻璃釉油气长输管道的安装方法与常规防腐蚀管道基本相同,焊接工艺相对简单,整体施工比较规范,难度也较小。
结语
综上所述,管道运输作为我国的主要油气运输方式之一,其防腐保温性能十分关键。尤其是随着近年来越来越多的油气长输管道的出现,更加应该重视提高油气长输管道防腐保温性能。目前我国常用的油气长输管道的防腐保温方法主要是采用熔结环氧粉末防腐层、双层聚乙烯防腐层以及三层聚乙烯防腐层等,但以上几种防腐层均为有机涂层,普遍存在长时间后会出现老化变质的问题,若想延长油气长输管道的使用寿命,还需要进一步优化防腐保温设计,尤其要优化保温结构设计、阴极保护设计以及防腐蚀技术。
摘要：近几年来,随着我国对石油和天然气需求量的逐年增多,我国的油气业发展继续加快了脚步,与此同时,油气长输管道的建设规模亦不断扩大。长输管道运输是与铁路运输、公路运输、航空运输及海运并列的五大油气运输方式之一,也是我国目前使用最广泛的一种油气运输方式,与其他几种运输方式相比,它有其独特的优势。不过,油气长输管道对防腐保温的要求很高,在建设之时必须要采用先进的防腐保温技术进行设计,并对防腐保温方案进行不断优化。本文主要探讨了油气长输管道防腐保温的优化设计,希望对相关工作有所助益。
关键词：油气长输管道,防腐,保温,优化设计,石油,天然气
参考文献
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[5]辛书勤.浅析国际油气长输管道防腐技术[J].中国石油和化工标准与质量,2013,12:94.
保温优化 篇9
本课题研究的引气型玻化微珠混凝土保温砌块作为一种新型自保温砌块, 热桥小、保温性好、耐久性好, 施工方便, 综合成本低, 与建筑物同寿命, 可以用于各类建筑的外墙中, 起到保温、承重的作用, 与建筑物同寿命, 符合我国建筑领域发展趋势。
1 引气型玻化微珠混凝土保温砌块试件制作
1.1 试验材料选择
水泥:湘江牌42.5R普通硅酸盐水泥, 其技术性能见表1。
粉煤灰:采用耒阳电厂Ⅲ级湿排原状粉煤灰, 其成分和技术性能见表2。
玻化微珠的技术性能见表3。表3玻化微珠技术性能
碎石:衡阳本地碎石, 粒径为5~10mm, 密度为2.63g/cm3。
引气剂:衡阳市银利实业有限公司生产。
1.2 配合比设计
本试块配合比设计采用正交方式, 正交表采用L9 (34) 试验方案, 以胶凝材料、玻化微珠材料、引气剂以及水的掺量作为实验方案因素, 每个因素有三个水平。其中, 各材料用量见表4。
注:A胶凝材料;B玻化微珠摻量;C碎石用量;D引气剂
2 引气型玻化微珠混凝土保温砌块抗压强度试验及分析
2.1 砌块抗压强度结果
各水平/因素抗压强度的试验结果和正交分析、极差分析见表5。
根据表5中的数据, 可知9组试块中有8组试块能够达到MU7.5强度等级, 三组试块能够达到MU10强度等级。根据正交试验理论, 可以得到最佳配合比为A3B1C3D1, 即砌块配合比为:胶凝材料掺量为420kg/m3, 玻化微珠掺量为400kg/m3, 碎石掺量为800kg/m3, 引气剂掺量为0.5%。
此外, 根据表5中极差R值的大小可以看出, 对于引气型玻化微珠保温承重砌块的抗压强度, 各因素的影响排序为:胶凝材料用量A—玻化微珠掺入量B—引气剂含量D—碎石用量C。其中, 胶凝材料用量是影响玻化微珠保温承重砌块抗压强度的最主要因素。
2.2 各组成材料对砌块抗压强度影响分析
1) 胶凝材料对抗压强度的影响
试验表明, 在相同的条件下, 混凝土砌块的强度随着胶凝材料掺量的增加而有规律的变化, 从图1a可看出, 强度随着胶凝材料掺量的增加大致呈线性增加。分析原因主要是混凝土的强度主要取决于水泥石与粗集料界面的黏结强度, 而黏结强度主要是由水泥凝结硬化而产生的, 因而水泥的强度和掺量是影响混凝土强度最主要的因素, 也是决定性因素。
2) 玻化微珠对抗压强度的影响
玻化微珠产品表面玻化封闭, 光泽平滑, 内部多孔空腔结构, 理化性能十分稳定, 是一种具有高性能的新型无机轻质绝热材料, 现多用于保温砂浆中。通过图1b, 发现随着玻化微珠的掺量增加, 砌块的抗压强度下降较为显著, 这主要是由于玻化微珠强度内部多孔, 自身强度较低, 所以, 当砌块中摻量增加时其强度下降较快。
注:每种水平/因素的试件为6个, 其余同表4。
3) 引气剂对抗压强度的影响
图1d为掺引气剂对玻化微珠保温砌块抗压强度的影响。可以看出, 随着引气剂掺量的增加, 玻化微珠保温砌块的抗压强度呈下降趋势。这主要是由于引气剂是在砂浆搅拌过程中引入大量微小气泡, 掺量较大时提高了玻化微珠保温砌块的孔隙率, 减少了浆体的有效体积, 因而降低了强度。
4) 碎石对抗压强度的影响
从图1c, 可以看出, 选择的三个碎石摻量水平对混凝土强度影响不大, 但是碎石做为本试验砌块的主要集料, 对砌块的强度贡献是非常大的, 本课题将在后续试验中进一步探索不同品种碎石对砌块抗压强度的影响。
3 结论与建议
1) 经过强度试验, 本试块最佳的配比为A3B1C3D1。即砌块配合比为:胶凝材料 (水泥+粉煤灰) 420kg/m3, 碎石800kg/m3, 玻化微珠400kg/m3, 引气剂0.05%。
2) 胶凝材料的用量对于砌块的抗压强度有着决定性的作用, 因而, 保障足够的胶凝材料是非常必要的。
3) 玻化微珠掺量的增加明显降低保温砌块的抗压强度, 后续研究中将通过进一步考虑其对砌块导热系数的贡献, 综合确定其掺量。
4) 引气剂的掺入有利于改善混凝土的工作性, 但是抗压强度有一定的下降, 同时考虑其产生的封闭孔隙将有利于砌块的保温性能, 故在配置时, 应综合考虑保温和强度因素来确定引气剂的掺量。
参考文献
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[3]张泽平, 樊丽军.玻化微珠保温混凝土初探[J], 混凝土, 2007 (11) :46-48.
保温优化 篇10
为了改善严寒和寒冷地区住宅建筑冬夏季的热环境,住宅设计应遵循节能建筑的基本方法,从建筑规划分区、建筑群体布局、建筑朝向方位、间距、太阳辐射、冬夏季风的主导风向、建筑体型、建筑外部空间环境构成以及建筑细部构造等因素出发,对居住建筑进行整体优化设计。建筑物的建设成本是比较大的,所以许多项目业主只片面追求较低的建设成本,而对未来的运营和维护成本不予考虑或考虑很少。对于寒冷地区的一般建筑项目,增加外墙保温是重要的节能措施。冬季采暖期较长,从项目全寿命周期费用考虑,其采暖费用是运营和维护成本中的关键的因素之一,因此针对外墙保温这一影响成本的关键因素,用生命周期成本分析的方法定量分析项目整个生命周期的总成本,计算确定外墙保温层经济厚度,这样保证项目生命周期成本最小化,从而达到节省宝贵的建设资金,提高项目投资效益的目的。
1 基于生命周期成本理论的建设项目能耗分析
全生命周期成本包括初始化建设成本和未来运营及维护成本两部分。初始建设成本包括设计成本和建筑成本,未来运营成本包括运营维护成本和替换成本,其中运营维护成本又包括能源成本和其他成本,能源成本就是建筑在使用中的供暖、供水和照明等所消耗的能源成本。生命周期初始资本成本占据建筑物生命周期总成本的25%,运作和维护成本每年都要产生,历经整个建筑物生命周期,占据建筑物生命周期总成本的75%,这部分成本远远超出修建时期的资本成本。其中,采暖消耗成本一项就占生命周期总成本的31%。因此对寒冷地区建筑进行保温节能优化设计就显得尤为重要。目前,在外墙和屋面等外围护结构中设置保温层以提高外围护结构热阻,是改善建筑采暖能耗大的最有效的措施。而墙体是外围护结构的主要组成部分,建筑物外墙传热面占整个建筑物外围护结构的总面积的66%,通过外墙体传热所造成的能耗损失约占建筑的外围护结构总能耗损失的48%,可见外墙保温技术对降低建筑采暖能耗有较大作用。因此有效地做好外墙体的保温节能,适当增加初始成本来降低建筑物未来能耗是使建设项目生命周期成本为最小的有利途径。
2 外墙保温生命周期成本分析模型
建筑物的外墙保温就像建筑物的外衣,既要能防止外部阳光的辐射、冷空气的入侵,又要能保持室内热能的散发。根据目前节能规范的要求,普通混凝土外墙需要至少50～60 mm的聚苯外保温。虽然提高外墙的保温性能可以减少建筑物的供热能耗费用,但也会增加外墙的建设成本,并且保温层的使用寿命是有限的,因此不能无限制加大保温层厚度去减少能耗费用,而要合理选择保温层的厚度使外墙在保温层生命周期内所造成的采暖能耗费用和保温层造价之和最低,
2.1 外墙保温节能成本分解
产品成本分解是模型构建的前提,产品成本分解的合适与否直接制约模型运用的效果。这里根据外墙保温的特点将保温材料生命周期各个阶段发生的成本主要归为两大类。
1)初始化建设成本
指外墙因采取保温措施而增加的初始投资,初始投资为:
式中,Cwt为外墙基本结构的初始成本,元/m2;Cin为单位面积保温材料价格,元/m2,Cin=Ciδ,Ci为单位体积保温材料价格,元/m3。δ为保温层厚度,为计算简单,这儿的初始投资主要计算保温材料的费用,而忽略了其他的相关费用。
2)年采暖热费用
指外墙增加保温层时建筑全年采暖耗煤费用。
式中,HDD为采暖度日数,℃·d;Cf为采暖用燃料的价格,元/kg;Rwt为室内空气热阻、室外空气热阻和基层墙体热阻之和;λ为保温材料的计算导热系数,W·m/K;H为燃料热值单位:燃煤或油为J/kg;燃气为J/m3;电力为J/(kW·h);η为供热系统的效率(%)。
2.2 模型的构建
外墙的全生命周期成本=初始化建设成本+运行维护成本的折现值—残余值。设LCC为单位面积外墙在保温层寿命期内的全生命周期成本,则由(1)、(2)式可得:
为简化计算,假设在保温层寿命期内每年采暖费用相同,则
2.3 经济保温厚度确定
由(4)式可见,外墙全生命周期成本与墙体基本结构的初始化建设成本、燃料价格和保温层材料的类型、厚度和价格有关。假设Cwt和燃料价格及保温材料种类已确定,则LCC仅与保温层厚度有关,。图1为不同保温层厚度和生命周期内各项费用之间的关系。
由图可见,建筑采暖过程中,保温层的投资费用C0随保温层厚度的增加呈线性增大,而年采暖所用燃料费用Ch与保温层厚度之间是非线性关系,开始随δ增大而迅速降低,当达到一定值时,Ch变得平缓,可见继续增大δ并不能使Ch得到明显地节省;从而导致建筑全生命周期总费用LCC随着δ的增加,先减小后有所增长,存在一个保温层厚度使单位面积保温墙体在其生命周期内的总费用C最小,这个厚度值就为经济保温厚度,即:
当时,其对应的厚度即为经济保温厚度δop,解之则可得经济保温厚度:
只有满足这个厚度,外墙保温技术才能实现生命周期成本的最优化。
3 实例分析
地处寒冷地区的某市在2008年修建了一幢6层的多层住宅楼,建筑面积为2 800 m2,正南北朝向,结构形式为砖混结构,采暖期室外平均温度为-1.4℃,采暖期为140 d,建筑外墙为370 mm厚的砖外墙,水泥砂浆抹面,并刷普通涂料。下面以该住宅楼作为基准建筑来利用软件定性地比较分析外墙采用聚苯乙烯保温板且保温层厚度为20～80mm的7组外保温墙体和未保温墙体(即保温厚度为0 mm)墙体的全年采暖能耗,结果如表1。
从表中可以看出,外墙采用聚苯乙烯保温板后采暖能耗有了很明显的减小,保温板越厚能耗降低的越多,当保温层厚度达到80 mm时,相对于未保温的墙体可节能29.1%,节能效果明显。
此外,从表中还可以看出,保温层厚度从20～80 mm变化时,每增加10 mm,全年累计总负荷相对节能率增加的部分分别为4.1%、3.0%、2.3%、1.8%、1.4%、1.1%,相对节能率趋向平缓,即一味增加保温层厚度,将造成投资成本增加,保温获得的节能收益相对减少。因此,在寒冷地区居住建筑外墙保温设计中,要使有限的资金达到最佳的使用效果,应该采取全生命周期成本分析模型,结合实际计算参数计算经济保温层厚度,才能保证外墙在保温层全生命周期内所造成的采暖能耗费用和保温层造价之和最低,使节能建筑物长远的节能性和经济性综合指标达到最优。
4 结论
为了实现北方寒冷地区的建筑节能优化设计,必须从长远的经济利益出发,以建设方案的整个生命周期进行通盘考虑,选择经济合理的节能方案,这样才能真正获得显著的节能效果。
摘要：把生命周期理论应用于寒冷地区建筑外墙保温节能设计中,建立了以外墙保温节能为例的生命周期成本分析模型,求得经济保温层厚度,使外墙保温层在生命周期内能耗费用及保温层造价之和最低。并以某住宅楼为例比较分析了不同保温层厚度对建筑采暖能耗费用的影响。
关键词：生命周期成本,外墙保温,经济厚度
参考文献
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