南方建筑“大棉袄”该不该脱？.docx

南方建筑保温“大棉袄”该不该脱？中南大学化学化工学院 马承银（machengyin@126.com 前言一说到建筑墙体节能，人们就会联想到建筑保温；判定建筑设计是否符合节能要求，设计人员也会用保温层的厚度够不够来检验。 从北方的哈尔滨到北京、到长沙、到广州、甚至到最南方的三亚，全国所有地区的建筑墙体节能，都是在做墙体保温。因此，从北方到南方，我国所有节能建筑都被迫穿上了“大棉袄”，不管节能效果如何、不管建筑造价多少，不管对资源的必合理利用等，所有民用居住建筑都要做保温才能通过节能验收。建筑节能始于我国北方，为了抵御严寒采用高热阻的保温材料把建筑包裹起来。近30年的保温工程，形成相应的建筑保温方法与建筑节能设计软件。 我国南方开展建筑节能晚于北方，那时候北方的保温技术已经很成熟，理所当然的就把北方的建筑节能方法照搬过来，形成了现在南方建筑节能也做保温的局面。有人对南方建筑“大棉袄”的节能效果产生过质疑。因为现在南方建筑做保温研究形成了“习惯”，也就被社会认可和采用。 难道“保温”是我国建筑节能的唯一方式吗？ 南方建筑穿上的“大棉袄”真正能实现节能吗？ 本文从理论研究上与实验测试两方面，对南方建筑“大棉袄”的节能效果进行探讨。2、保温隔热材料隔热效果的理论研究 GB 50176-93 《民用建筑热工设计规范》规定：夏热冬暖地区——必须充分满足夏季防热要求，一般可不考虑冬季保温；夏热冬冷地区——必须满足夏季防热要求，适当兼顾冬季保温。国家国标对两地区的建筑热工设计重点：必须满足夏季防热要求。2.1 建筑维护结构与环境传热计算的理论依据 建筑曝露在自然环境中，每时每刻都在于环境进行热交换，其中主要的换热对象为：吸收太阳热辐射、表面与环境的对流传热、与环境的辐射传热、通过墙壁与室内的导热等（见示意图）。图1 建筑维护结构外表面的导热、辐射、对流联合传热示意图建筑外表面与环境多种传热方式的结果表现为围护结构外表面的温度（Ts），Ts是决定与环境热交换的主要参数。因为环境的温度是随时变化的，因此Ts也是变化的。为了研究方便，取环境温度在设定时段的平均值计算。Ts按照（1）式计算：……………（1）式中：I — 太阳辐射强度W/m2(依照气象数据取值)；ε— 半球辐射率；σ— 波尔兹曼常数，取5.66961×10-8 W/(m2 K4)；Τsk— 天空温度，K；hc—???? 对流换热系数，取12W/(m2 K4)；Ta— 室外空气温度，K。Tr— 室内空气温度，K。R0— 围护结构传热阻，m2K/W。（屋面取0.8）Ri— 内表面换热热阻，0.11m2K/W。Xsk—???? 外表面相对天空的角系数；Xg—???? 外表面相对地面(即水平线以下区域)的角系数；εc—???? 地面半球辐射率。2.2 建筑墙体隔热计算需要的气象参数确定按照中国建筑热环分析专用气象数据集，确定计算地区的气象参数，以平均值表示。2.2.1 夏热冬暖地区夏季气象参数 （南宁）南宁地区夏季时间长，几乎没有冬季。夏季气象参数以6-9月4个月的气象参数平均值为计算参数。表1 南宁地区的气象参数时段时间干球温度太阳辐射强度天空温度地表温度时长水平面东向南向西向北向h℃w/m2K℃h全天292828.6222.394.962.2100.240.1285.631.4白天156930.0416.6178.0117.0187.976.629236.212.862.2.2 夏热冬冷地区冬季与夏季气象参数（长沙）长沙四季分明，按照冬季从12月至次年1-2月，夏季从6月15日至8月30日取值。计算室外气温、建筑各个朝向的太阳辐射强度、天空大气层温度，归纳为表2：表2长沙地区冬季与夏季气象参数季节与时段时间干球温度太阳辐射强度天空温度地表温度时长水平面东向南向西向北向h℃w/m2K℃h冬季全天21606.275.326.7260.76.3 白天9397.1173.285.7126.986.861.4263.49.2 10.4夏季全天187227.9237.9103.260.110835284.230.4 白天105918.9420.9182.4106.2190.964.6185.834.0 13.62.3建筑围护结构墙体材料设定以粘土陶粒混凝土砌块墙体为建筑基本墙体进行研究。以在基本墙体外表面采用做保温材料保温、和以反射隔热涂料涂布进行隔热两种节能措施，评价保温材料隔热的节能效果。基本墙体的热工特性如表3：表3 基本墙体的结构与热工特性结构层次材料导热系数厚度热阻备注w/mkmm2k/w1水泥砂浆0.930.020.0222粘土陶粒混凝土砌块0.530.190.3583水泥砂浆0.930.020.0224保温、隔热层按需要合计0.4022.4 建筑墙体保