住宅项目中玻化微珠保温砂浆保温性能实测与分析
张晶，李珠，张玉
（太原理工大举建筑与土木工程单院，山西太原030024）
[摘要】以山西省陵川县怡枫苑住宅楼为例，检测玻化微珠保提砂浆的保湿性能，由此检验在施工环境下应用于整个户内时体现出的实际保疆效果.得到有无增设玻化播珠保温秒紧六副内保温的两种情况下，住宅建筑各部位的热损失比例及保湿薄科部位，并介绍了改进措施.
[关键词]建筑节能：建筑能耗：保湿：能量损耗：玻化微珠保湿砂累
[中图分费号]TU55.1 [文献标识码]A
[文章编号]1002-8498(2012)21-0054-04
VitrifiedMicrosphereInsulation MortarinResidentialProjects Measurement andAnalysis of theInsulationPerformance of
p ） Zhang Jing Li Zhu Zhang Yu
insulation properties of vitrified microsphere insulation mortar were measured and its actual insulation Abstraet ;Taking the Yifengyuan residence in Linchuan county Shanxi Province as an example thermaleffect when applied to a whole household was validated. Data of heat-loss proportion in various parts ofresidential buildings with and without six-surface thermal insulation were obtained and weak parts ofinsulation were identified. Improvement measures were explored.
Key words: building energy-saving; power consumption; insulation; energy disipation; vitified microsphere insulation mortar
既有建筑的绿色化已势在必行.“城市窑润”式绿 色建筑，又称为整体式保温隔热建筑，是由本课题组按照建立资源节约型、环境友好型社会的要求所提出的，将传统土窑洞湿热环境的优势引人现代建筑设计理念中的一种新型建筑体系，符合绿色建筑的要求.其关键技术是保温承重混凝土的研究、玻 化微珠保温砂浆的性能优化、整体式保温体系的研究.本文整体式保温具体实现方式为涂抹整体式保温系统，参照《玻化微珠保温材料的系列研究与“城市窑洞”式绿色建筑》中的工艺进行施工.
随着人类环境和可持续发展意识的觉醒，绿色层对建筑冬季能耗有较大的节约.
建筑已成为建筑未来的发展趋势，我国新建建筑和1试验概况
于陵川县古陵南路西侧、黄围街南侧，海拔1058m， 试验地点为该住宅小区中的7，8号住宅楼，位属寒冷地区，两栋住宅楼均为9层框架结构住宅，于2009年施工，2010年底竣工.7号单元式住宅楼2个单元，36户；8号单元式住宅楼3个单元，54户.对照户为7号单元式住宅楼2单元8层801，为50 节能房间（后文简称Unit_A）：试验户为8号单元式住宅楼2单元8层801，为增设SKD专用玻化微珠保温砂浆六面内保温的"城市密润"（后文简称Unil_B）.Unit_A，Unit_B户型相同，建筑面积均为156.44m²，使用面积124.21m²，阳台面积2.85m².
玻化微珠保湿砂浆保温性能的现场实测，并以建筑 本文以山西省陵川县怡枫苑住宅楼为例，进行究结果表明，住宅建筑的玻化微珠保温砂浆内保湿
试验时间为2011-34-20114-20日，共持续围护结构热工计算方法对实测数据进行分析.研48d.试验设备包括自动测温仪、温度计、电暖器、电表.试验设备布置方法：①在Unit_A，Unit_B户内分别放置1个自动测湿仅，其2个探头分别悬挂在客厅正中与室外，测试室内和室外温度.②在Unit_A.Unit_B户内客厅及每个房间分别悬置1支 温度计，每个户内10支温度计.③在Unit_A，Unit_
2试验过程
3围护结构导热系数计算
B户内均匀摆放10个电暖器，执行升温、控温等步骤.④为Unit_A，Unit_B分别设置1个电表，记录户内的电量消耗（见图1）.
图1Unit_A Umlt_B试验设备布置Fig.1Arrangement of test equlpmentsIn Unit_A and Unlit_B
本试验分为预备试验和正式试验2个阶段（见图2）.预备试验从2011年3月4日至3月10日10：20，持续6.5d，进行设备调试、户内预热和升温、降温、月20日，持续41.5d，第一阶段为升温、降温的交替 控温操作.正式试验从2011年3月10日11：00至4重复6次，第二阶段从2011年3月31开始为2个控温过程，其中2011年3月31开始的第一个控温操作到2011年4月2日因设备问题而暂停，维修设备并将室内温度重新升到18℃后，2011年4月12 日至4月20日进行第二次控温操作.
在8号住宅楼中仅2单元8层801（即Unit_B）增设玻化微珠保温砂浆六面内保温，即各房间内墙 一户单独在原有图纸设计围护结构做法的基础上，面及顶棚下表面，增设20mm厚SKD专用玻化微珠
4结果分析
表1保温做法及传热系数
图2试验过程示意Fig.2 Schematic drawing of experimentation
保温砂浆内保温层，各房间地面增设40mm厚SKD专用玻化微珠保温砂浆内保温层（见表1）.
4.1围护结构材料保温性能比较（见表2）
1）Unit_A，Unit_B围护结构各部分的失热比重，按从大到小的顺序排列，顶棚、地面失热比重最大，钢筋混摄土壤体（外墙、邻楼梯间墙）及玻璃的失热比重次之，而加气混土墙体则小得多.
可看出，当前在试验户上下左右的邻户均不采暖的 2）通过Unit_A，Unit_B围护结构汇总后的失热情况下，顶棚、地面失热率很大，经计算知，Uni_A，Unit_B的室内热量分别有74.98%和62.87%的热量通过顶棚、地面散失，比例高达2/3左右，墙体失 热率只在其余1/3中，保温外墙的对比优势表达的不很明显.
3）模拟试验户上下左右的邻户都进行采暖的较大比重，Unit_A，Unit_B分别为70.69%和 情况，将顶棚、地面的失热率去掉，则外墙失热占了61.75%.面Unit_B的失热率为128.52W/K，与Unit_A的191.95W/K相比，只有其66.95%，即失热减少了1/3（见图3），这是从境体材料性能上直接体现出的保温节能效果.
同时，完全相同的外窗配置，Unit_B在外墙失热比重下降的情况下，外窗失热比重为36.67%，比Unit_A的28.10%高将近10个百分点，表明在外境保温性能改善后，外窗是节能改进的下一个突破 口.其中玻璃部分的失热比重占到了3/4；窗框部分次之，仅有17.63%，面外窗玻璃与窗框的接触周
Wm-.K-!部位 外窗 钢混凝土墙 180厚 楼梯间隔墙 户门 下部门芯板 阳台门传热系数限值 512A5 4.00 40厚玻化 1.10 20厚玻化 1.50 2.00 15厚 15厚 1.70做法 中空盟钢 微珠保温砂 微珠保温砂浆 模塑激苯板 模塑聚苯板设计值 2.700 0.968 1.270 1.566 1.566
表2围护结构传热系数汇总Table 2 Heat transfer coefmcient summary of building envelope
Unit_A面积/ 传热系数/ 失热率/ 失热 传热系数/ Uri_B 失热率/序号 名称 周长 (W-m²-K-) (W-K-) 比重/% （W-m²².K-）（WK-) 比重/% 失热外窗 1 外窗窗框 外窗玻璃 20.32 m² 4.98 n? 2.85 2.70 13.45 57.91 5.34 1.24 2.70 2.85 13.45 57.91 10.33 2.403 外窗碳增与窗驱的接触周长 123.72 m 0.04 4.95 0.46 0.04 4.95 0.88户门 项棚 4 5 户门 客厅 28.43 m² 2. 10 m² 3.07 1.57 87.28 3.29 0.30 8.05 1.56 1.61 45. 77 3.29 8.16 0.596 7 客厅以外 客厅 98.63 m² 28.43 m² 3.24 3.07 319.56 87.28 29.44 8.05 1.67 1.11 164. 71 31.56 29.38 5.63地面 8 客厅以外 98.63 m? 3.24 319.56 29. 44 1. 12 110. 47 19.70窗台 7 8 YC-1窗台 其余窗台 0.442 m² 0.87 m? 2.85 3. 04 2.48 1.34 0.12 0.23 1.56 1.64 0 72 1.36 0.13 0.2410 9 YC-1上方梁 YC-1窗下增 1.11 m² 0.884 m? 3. 54 1.30 3.93 1.15 0.36 0.11 0.93 1.75 1.94 0.82 0.35 0.1511 其他窗下墙 8.62 m² 0.63 5.43 0.50 0.53 4 57 0.81墙/爱 12 13 邻楼梯间的钢提豪土墙/梁 邻楼梯间的加气课握土墙 21. 18 m² 4.08 m? 0.74 1.59 33.68 3.02 0.28 3.10 0.61 1.09 23 09 2.49 0.44 4.1214 邻电梯井、邻相邻户的 例筋混凝土培体 22.82 m2 2.81 64. 12 5.91 1.54 35. 14 6.2715 部相等户的加气混土墙体 21.36 m² 0.93 19.86 1.83 0.74 15.81 2.82总计 16 钢混凝土外墙 49.51 m2 1.15 1 085.23 56.94 100. 00 5.25 0.86 560. 62 42.58 100. 00 7.59
4.2 散热数据比较
理论计算的围护结构散热数据，与围护结构的失热率、室内外温差及持续时间有关.图4中，竖向虚线是每天的零点时刻，在每天中，有一个散热低谷，这个低谷是因正午室外温度升高而导致室内外 温差减小所致.
图4Unit_A，Unit_B的逐时散热对比Fig.4 Hourly coling parlsonof Unlit_A and Unit_B
图3模拟最终用户使用时围护结构各部分的失热率和失热比重heat loss ratio of building envelope of end user
72000kJ之间，时间在每日的日出前后，在试验时段 Uni_A在升降温阶段，其散热峰值在36000~3.4月份，为每日7：20左右.Unit_A的单日散热总量最高为3月24日，约4500MJ，该日室外湿度低导致温差较大.Unit_A的大部分单日散热总量在2000-3600MJ之间，等于555.5-1000kWh对应的能量，从数据来看，远远超出了试验设备的供 热量，所以判断认为，理论计算的散热数据严重高
Fig.3 Simulation of heat loss proportion aad
长的比例最小.外窗保温性能重点在玻璃部分.
4）从表2中失热率总量来看，Unit_B为560.62W/K 只有Unit_A 1085.32W/K的52%.若将顶棚、地面的失热率去掉，则Uni_B为208.12W/K，为Unit_A的271.55W/K的77%.体现了Unit_A，Uni_B围护结构保温性能的差别.
万方数据
4.3实测温度数据比较
4.4实测耗电数据比较
估了散热量.Unit_B的散热数据基本都为Uni_A对应的一半.
图5中，竖的细实线是每天的零点时刻，竖的粗虚线是升温、降温、控温等阶段的分界时刻.因为志分界时刻在温度变化曲线上较准确的位置.从 温度变化曲线较陡，所以特别用实心黑色圆点标图中可以总结出如下特征.
图5Unit_A Unit_B逐时室内温度对比Fig.5 Houriy Indoor temperature parisonof Unit_A and Unit_B
1）不论升温阶段还是降温阶段，Unit_B都比Uni_A的温度变化更灵敏.升温过程代表了冬季 采暖初期的即时效果，表明Unit_B更容易升湿；降温过程则在采暖过程中不常见，属于突发故障性质.实际上，在突发性的采暖停供时，Unit_A，Unit_B短时间内都可依靠户内余热，而较长的时间则必须依靠其他备用采暖措施.
2）Unit_A，Unit_B室内温度逐时变化曲线的各升温、降温段都有共同的特点：变化先快后慢.这种变动过程，可以拟合为抛物线或对数曲线.
经过计算对比，对数曲线的拟合效果更好.绝大部分升温、降温阶段的拟合优度R都大于0.8.说 明对数曲线可以较好地表达一个单向的温度变动过程.不论升温还是降温阶段，室内温度呈对数曲线变化，即室内温度T=a-ln（t）b.则室内温度变化的加速度为T=a/：，即随着时间：的增加，室内温度变化加速度越来越小，温度变化越来越慢.面 且这种加速度是升温、降温双向对称的，类似于钟摆的运动，不断回归向一个稳定的温度.
3）在4月12日至4月20日之间较长的恒温阶段，Unit_B的室内湿度显著高于Unit_A，恒温过程代表了用户实际采暖时的常态，表明Unit_B较好的 保温性能.
将各升温、降温阶段电暖气的耗电量换算为能量，则降温阶段耗电量非常小，忽略不计（见图6）.[2]李致，赵林，杨卓强.玻化微珠整体式保盈隔热建筑的性能研
1）各升温阶段，Unit_A的平均单日耗电能量约为1260MJ，为350kWh，相当于10台2000W的电暖气17.5h的产热.Unit_B消耗的电能普遗比
5结语
参考文献：
图6Unit_A，Unit_B各升温、降温阶段的耗电量Fig.6 Power consumption of heating cooling stage in Unit_A and Unit_B
Unit_A小，为其86%，升温阶段单纯从主动供热的角度看，Unit_B比Unit_A节能14%.与从失热率总量来看，Unit_B只有Unit_A的52%，显然还有一些未考虑到的共同的失热途径，比如户内外之间空气流通的影响，有待于后续的进一步研究.
2）在4月12日到4月20日之间较长的恒温阶段，Unit_A的平均单日耗电能量约为378MJ，为105kWh.Unit_B耗电能388.8MJ.比Unit_A耗电能3%，且Unit_B的室内温度显著高于Unit_A，所以可 用更少的能耗来维持与Unit_A同样的室内湿度.
1）按理论计算的围护结构材料保温性能，Unit_B的散热只有Unit_A的一半.
阶段电暖气供热能量的90%左右，对结果有较大的 2）户内空气、墙体吸放热的能量，相当于恒温影响.在实际使用环境中，室内温度不会大起大落，在室温稳定的条件下该因素可忽略不计.
3）不论升温阶段还是降温阶段，Unit_B都比Unit_A的湿度变化更灵敏.升湿过程代表了冬季 采暖初期的即时效果，表明Unit_B更容易升温.
恒温阶段，Unit_B的室内湿度显著高于Unit_A，恒温过程代表了用户实际采暖时的常态，表明Unit_B有较好的保温性能.
比Unit_A节能节约电能1/7. 4）升温阶段单纯从主动供热的角度看，Unit_B
上述大部分结论是在试验条件下，用于节能对比的外墙部分仅占围护结构失热率1/3的情况下展开的，Unit_B在节能性能的各方面都比Unit_A要好.在用户的实际使用中，上下左右的邻户都进行 采暖的情况下，保温砂浆的保温性能对比效果可以全面体现出来.
工程力学 2010 27（Z2）：88-95.究[1].山西建筑，2009 35（11）：1-2.[3]上海现代建筑设计（集团）有限公司建筑节能设计统一技术措施（建筑）[M]，北京：中国建筑工业出版社，2009.
