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1輕鋼結(jié)構(gòu)別墅概況及建筑參數(shù)對(duì)比

1.12號(hào)輕鋼結(jié)構(gòu)別墅主要圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2號(hào)別墅外墻構(gòu)造分別選用加氣混凝土砌塊和加氣混凝土墻板(簡(jiǎn)稱(chēng)ALC板)作為外墻材料，屬于填充外墻，其外墻構(gòu)造如圖3所示。2號(hào)別墅圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造及熱工參數(shù)分別如下。加氣混凝土砌塊為寬度600mm，厚度最大到200mm，長(zhǎng)度最大為300mm的塊，內(nèi)部沒(méi)有鋼筋加強(qiáng)。其容重為500～700kg/m3，由于使用中塊與塊需要砌筑砂漿處理，導(dǎo)致其性能大大降低，塊狀砌筑分布使保溫效果受到很大影響，加氣混凝土砌塊的導(dǎo)熱系數(shù)為0.19～0.22W/(m•K)。加氣混凝土墻板(ALC板)寬度600mm，厚度分別為50，75，100，120，150，175，200mm，每塊長(zhǎng)度可達(dá)4～6m的大板，內(nèi)部配有鋼筋網(wǎng)加強(qiáng)。容重為600～650kg/m3，由于本材料為大板，使其性能均勻分布，整體保溫效果更好，ALC板導(dǎo)熱系數(shù)為0.11W/(m•K)。

1.1.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造11)外墻構(gòu)造1水泥纖維板(12mm)+空氣間層(30mm)+擠塑聚苯板(60mm)+加氣混凝土砌塊(150mm)+混合砂漿(20mm)。傳熱系數(shù)K=0.36W/(m2•K)。2)屋面①平屋頂:水泥砂漿(60mm)+石棉水泥板(8mm)+擠塑聚苯板(90mm)+定向刨花板(15mm)。傳熱系數(shù)K=0.33W/(m2•K)。②坡屋頂:水泥木屑板(12mm)+擠塑聚苯板(90mm)+定向刨花板(15mm)+空氣間層(800mm)+石膏板(12mm)。傳熱系數(shù)K=0.26W/(m2•K)。3)樓板水泥砂漿(20mm)+鋼筋混凝土(100mm)+建筑鋼材(1mm)+空氣間層(280mm)+石膏板(12mm)。傳熱系數(shù)K=1.60W/(m2•K)。4)外窗塑鋼普通中空玻璃窗5+12A+5。傳熱系數(shù)K=2.7W/(m2•K);遮陽(yáng)系數(shù)SC=0.84。5)地面水泥砂漿(20mm)+擠塑聚苯板(60mm)+混凝土(60mm)+灰土(150mm)+夯實(shí)黏土(300mm)。傳熱系數(shù)K=0.22W/(m2•K)。

1.1.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造21)外墻構(gòu)造2水泥纖維板(12mm)+空氣間層(30mm)+擠塑聚苯板(50mm)+加氣混凝土墻板(150mm)+混合砂漿(20mm)。傳熱系數(shù)K=0.30W/(m2•K)。2)屋面①平屋頂:水泥砂漿(60mm)+石棉水泥板(8mm)+擠塑聚苯板(75mm)+定向刨花板(15mm)。傳熱系數(shù)K=0.39W/(m2•K)。②坡屋頂:水泥木屑板(12mm)+擠塑聚苯板(50mm)+定向刨花板(15mm)+空氣間層(800mm)+石膏板(12mm)。傳熱系數(shù)K=0.38W/(m2•K)。3)樓板水泥砂漿(20mm)+鋼筋混凝土(100mm)+建筑鋼材(1mm)+空氣間層(280mm)+石膏板(12mm)。傳熱系數(shù)K=1.60W/(m2•K)。4)外窗塑鋼普通中空玻璃窗5+12A+5。傳熱系數(shù)K=2.7W/(m2•K);遮陽(yáng)系數(shù)SC=0.84。5)地面水泥砂漿(20mm)+擠塑聚苯板(50mm)+混凝土(60mm)+灰土(150mm)+夯實(shí)黏土(300mm)。傳熱系數(shù)K=0.24W/(m2•K)。

1.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能構(gòu)造對(duì)比通過(guò)分析1號(hào)和2號(hào)別墅圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造，可以看出其外墻、屋面、地面節(jié)能構(gòu)造對(duì)比，具體如表2所示。從表2可以看出:與2號(hào)別墅相比，1號(hào)別墅地面不需設(shè)保溫層，說(shuō)明1號(hào)別墅易于滿(mǎn)足節(jié)能要求。2號(hào)別墅外墻構(gòu)造2的外墻、屋面與地面保溫層厚度均小于外墻構(gòu)造1，說(shuō)明整體保溫效果更好的加氣混凝土墻板熱工性能優(yōu)于加氣混凝土砌塊。

2基于能耗模擬的輕鋼結(jié)構(gòu)別墅節(jié)能優(yōu)化策略

2.1節(jié)能設(shè)計(jì)方法判斷居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是否達(dá)標(biāo)，目前有規(guī)定性指標(biāo)體系和性能性指標(biāo)體系兩套并行的評(píng)價(jià)體系。采用規(guī)定性指標(biāo)體系計(jì)算方便，但有一定的局限性。如果所設(shè)計(jì)建筑物的各項(xiàng)參數(shù)均滿(mǎn)足規(guī)定性指標(biāo)，則可以采用規(guī)定性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，判定設(shè)計(jì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)滿(mǎn)足節(jié)能要求。性能性指標(biāo)在保證實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的前提下，使建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)具有充分的靈活性。對(duì)在某些方面不符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定性指標(biāo)的居住建筑，可在其他方面采取加強(qiáng)措施，仍可達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。性能性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，需要對(duì)所設(shè)計(jì)建筑進(jìn)行能耗計(jì)算，并將能耗計(jì)算結(jié)果與當(dāng)?shù)毓?jié)能設(shè)計(jì)指標(biāo)限值進(jìn)行比較，如果計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足節(jié)能限值，則可以判定設(shè)計(jì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)滿(mǎn)足節(jié)能要求。

2.2建筑熱工模型所選取1號(hào)和2號(hào)別墅建筑熱工模型分別如圖4～5所示。

2.3建筑能耗模擬及計(jì)算結(jié)果運(yùn)用PKPM居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)軟件，參照所選取的圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能構(gòu)造做法，分別對(duì)邢臺(tái)路橋總公司1號(hào)別墅、2號(hào)別墅外墻構(gòu)造1和2進(jìn)行建筑能耗模擬計(jì)算，1號(hào)和2號(hào)輕鋼結(jié)構(gòu)別墅節(jié)能指標(biāo)雖然不能全部滿(mǎn)足規(guī)定性指標(biāo)，但通過(guò)建筑能耗的綜合計(jì)算，采用性能性評(píng)價(jià)方法仍可判定其建筑節(jié)能設(shè)計(jì)達(dá)到節(jié)能65%標(biāo)準(zhǔn)。1號(hào)和2號(hào)輕鋼結(jié)構(gòu)別墅節(jié)能計(jì)算評(píng)定結(jié)果如表3所示。

2.4建筑節(jié)能優(yōu)化策略

2.4.1建筑參數(shù)的建筑節(jié)能優(yōu)化策略綜合分析1號(hào)和2號(hào)輕鋼結(jié)構(gòu)別墅建筑參數(shù)(見(jiàn)表1)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造對(duì)比(見(jiàn)表2)與節(jié)能設(shè)計(jì)評(píng)定結(jié)果(見(jiàn)表3)，可以看出:由于2號(hào)別墅層數(shù)少、無(wú)地下室、體型系數(shù)較大及各朝向窗墻面積比均大于1號(hào)別墅，故2號(hào)別墅只有通過(guò)加強(qiáng)外墻、屋頂、地面保溫才能達(dá)到65%的節(jié)能要求。層數(shù)多、帶有地下室、體型系數(shù)及各朝向窗墻面積比較小的1號(hào)別墅僅需外墻、屋頂、門(mén)窗做好保溫，其地面則無(wú)須進(jìn)行保溫處理，就能夠達(dá)到65%的節(jié)能要求。顯然層數(shù)多、帶有地下室、體型系數(shù)和窗墻面積比較小的別墅對(duì)節(jié)能更為有利。

2.4.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)建筑節(jié)能的優(yōu)化策略1)外墻墻體材料綜合分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造對(duì)比(見(jiàn)表2)與節(jié)能設(shè)計(jì)評(píng)定結(jié)果(見(jiàn)表3)，針對(duì)2號(hào)輕鋼結(jié)構(gòu)別墅，若將外墻構(gòu)造由加氣混凝土墻板調(diào)整為加氣混凝土塊，則需將坡屋頂、平屋頂保溫層厚度由原來(lái)50mm和75mm的擠塑聚苯板增加到90mm;外墻、地面保溫層厚度由原來(lái)50mm的擠塑聚苯板均增加到60mm，以達(dá)到65%的節(jié)能目標(biāo)。輕鋼結(jié)構(gòu)別墅選用整體保溫效果好的加氣混凝土墻板作為外墻材料有利于建筑節(jié)能。2)外墻與屋頂特有構(gòu)造特征綜合分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造對(duì)比(見(jiàn)表2)與節(jié)能設(shè)計(jì)評(píng)定結(jié)果(見(jiàn)表3)，為遮擋輕鋼結(jié)構(gòu)住宅坡屋頂鋼梁，需進(jìn)行頂棚構(gòu)造處理，該構(gòu)造做法相當(dāng)于增加一定厚度的封閉空氣間層。同時(shí)外墻內(nèi)外側(cè)均懸掛建筑板材，外掛板、骨架和保溫層間同樣會(huì)形成封閉空氣間層。與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)體系相比，輕鋼結(jié)構(gòu)住宅外墻、屋頂特有構(gòu)造更有利于建筑節(jié)能。

3結(jié)語(yǔ)

輕鋼結(jié)構(gòu)住宅作為一種綠色節(jié)能住宅形式，是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能和達(dá)到綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的一種最佳選擇?；谀芎哪M，對(duì)邢臺(tái)路橋總公司1號(hào)和2號(hào)輕鋼結(jié)構(gòu)別墅進(jìn)行建筑節(jié)能優(yōu)化分析。1)當(dāng)輕鋼結(jié)構(gòu)別墅層數(shù)少、無(wú)地下室、體型系數(shù)及窗墻面積比均較大時(shí)，其外墻、屋面、地面需加強(qiáng)保溫。2)當(dāng)輕鋼結(jié)構(gòu)別墅外墻材料由整體保溫效果好的加氣混凝土墻板調(diào)整為整體保溫效果較差的加氣混凝土砌塊時(shí)，外墻、屋頂和地面需加強(qiáng)保溫。3)與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)體系相比，輕鋼結(jié)構(gòu)別墅特有的外墻、屋頂構(gòu)造特征更有利于建筑節(jié)能。

作者：盧玫珺高長(zhǎng)征單位：華北水利水電大學(xué)建筑學(xué)院