1、“雙層表皮”節(jié)能外墻技術(shù)在既有平房倉改造中的應(yīng)用【摘 要】 “雙層表皮”節(jié)能外墻構(gòu)造技術(shù)是一種新型建筑節(jié)能措施,通過在原有維護(hù)結(jié)構(gòu)外墻的外側(cè)架空設(shè)置ALC隔熱板墻，形成內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)圍護(hù)墻，而中間構(gòu)造出流動(dòng)空氣間層,大大改善了糧倉圍護(hù)墻的熱工性能,避免了糧食儲(chǔ)藏的“冷芯” 效應(yīng) ,取得了良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果?！娟P(guān)鍵詞】“雙層表皮”；流動(dòng)空氣間層；ALC隔熱 板墻 ; “冷芯”效應(yīng)Application of “ Double skin” energy-saving external wall technology in transformation warehouseSheng Hong-pin

2、g(Nanjing Huaye Architecture Design Institute industry limited liability company Nanjing Jiangsu 210017)【Abstract】 The “ double-skin” technologyenergy-saving wall structure is a new type of building energy conservation measures, through themaintenance of the structure of the original wall of thelate

3、ral wall insulation overhead ALC settings, both within and outside the two-tier structure of the formation of the parapet walls of the Circuit, and the intermediate structure the flow of air between the layers, greatly improved the height of the parapet wall of the granary thermal performance and av

4、oid the food storage“ coldcore ” effect, and achieved a good technical and economic effects.【Key words】“Double skin”; Flow air between layers;ALC insulation wall; “ Cold core ” effect技術(shù)背景普通平房倉圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在的熱工問題。普通平房倉設(shè)計(jì)一般采用鋼筋砼大型屋面板、鋼筋硅拱板或彩鋼板屋面，墻體為490mm或370mm厚實(shí)心磚墻,鋼筋混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為1.74W/(mk), 砂漿黏土磚砌體的導(dǎo)熱系數(shù)為 0.81 W/

5、(m k), 屋面墻體保溫、隔熱性能差,尤其在南方地區(qū) ,夏季酷熱期較長,倉庫外圍結(jié)構(gòu)受熱輻射時(shí)間長 ,倉內(nèi)糧食產(chǎn)生了較嚴(yán)重的 “冷芯” 效應(yīng) ,根據(jù)現(xiàn)有實(shí)測資料表明 :普通平房倉糧堆沿墻體四周以及糧堆頂層糧溫較高 ,可達(dá)到27以上,超過了糧食儲(chǔ)藏規(guī)范規(guī)定的準(zhǔn)低溫條件下倉內(nèi)糧食最高溫度W25c的要求。由于傳統(tǒng)糧庫的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能不盡合理,近幾年甚至在北方寒冷地區(qū)也有部分糧倉出現(xiàn)了倉內(nèi)過熱的現(xiàn)象。 因此 ,尋求一種能符合糧倉儲(chǔ)糧特點(diǎn)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式,改善圍護(hù)墻體的熱工性能, 以求降低倉內(nèi)溫度和保持均溫,是安全保糧、提高糧食品質(zhì)的關(guān)鍵。國內(nèi)外墻體保溫隔熱措施現(xiàn)狀。近年來,隨著建筑節(jié)能要求的逐步提高

6、, 國內(nèi)外關(guān)于建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的研究有了很大的發(fā)展,主要體現(xiàn)在外墻保溫隔熱系統(tǒng)(Exterior Insulation andFinish System,EIFS)雙層表皮技術(shù)(Double Facade Skin) 垂直綠化系統(tǒng)(Vertical Green System)高性能低輻射窗(Low-eWindow) 以及高效外遮陽系統(tǒng)等諸多方面。糧倉作為一種特殊建筑物,目前對其外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的研究仍主要集中于墻體保溫的傳統(tǒng)技術(shù),如內(nèi)保溫墻體、 外保溫墻體以及利用封閉空氣間層等,但對于炎熱期較長的地區(qū)而言,糧倉外圍護(hù)結(jié)構(gòu)不但要考慮自身的保溫問題,更要考慮如何防止夏季高強(qiáng)度的太陽輻射以及

7、較高的地?zé)釟鉁厮鶎?dǎo)致的倉內(nèi)局部過熱問題,在設(shè)計(jì)中除要考慮白晝圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表升溫的控制 ,同時(shí)要考慮夜間的散熱途徑和方法,熱工設(shè)計(jì)有其特殊要求。 根據(jù)目前流行的借鑒仿生學(xué)原理、 倡導(dǎo)設(shè)計(jì) “適應(yīng)氣候變化的建筑表皮”方法,提出將“雙層表皮”節(jié)能外墻技術(shù)應(yīng)用于普通平房倉墻體改造是一種新的有益探索?！半p層表皮”節(jié)能外墻技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)工作原理?！半p層表皮” ,即在原有的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體上增加一層輕型隔熱板材(ALC 板)表皮形成流動(dòng)空氣間層,利用熱壓效應(yīng)提高“雙層表皮”的晝間防熱和夜間散熱的效果,減少傳入倉內(nèi)的熱量, 降低倉內(nèi)糧溫升幅。 其基本工作原理為 :(1)晝間防熱:太陽輻射經(jīng)外層表皮(ALC 板)的

8、反射作用以及空氣間層內(nèi)的空氣流動(dòng)帶走大部分熱量 ,從而降低傳入內(nèi)表皮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量 ,降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫升幅度;(2)夜間散熱:利用熱壓效應(yīng)原理使里層表皮沿流動(dòng)空氣間層散熱,同時(shí)外層表皮可有效遮擋倉外混凝土地面的熱輻射。應(yīng)用特點(diǎn)?！半p層表皮”構(gòu)造的創(chuàng)新點(diǎn)是通過流動(dòng)空氣間層的設(shè)計(jì)來達(dá)到夏季的單向流動(dòng),不同于傳統(tǒng)意義上的保溫節(jié)能外墻的單純減弱室外作用的做法 ,使得圍護(hù)內(nèi)墻結(jié)構(gòu)層能夠自由的進(jìn)行冷熱交換,確保了準(zhǔn)低溫條件下倉內(nèi)糧食恒溫和均溫。這種通過合理構(gòu)造設(shè)計(jì)的方法來改善圍護(hù)墻體熱工條件具有如下特點(diǎn) :(1)通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計(jì),形成流動(dòng)的空氣間層 ,這種解決方法更直接可靠 ,避免了單純采用材料

9、進(jìn)行隔熱保溫所產(chǎn)生的材料質(zhì)量、施工質(zhì)量對其熱工效果的影響 ;(2)構(gòu)造形成的流動(dòng)空氣間層,圍護(hù)費(fèi)用低,設(shè)置流動(dòng)空氣間層,不但改善熱交換條件, 同時(shí)能有效降低儲(chǔ)糧倉內(nèi)的溫度;(3)從圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外層著手，選才ALC輕質(zhì)隔熱板 材 ,直接限制太陽輻射產(chǎn)生的綜合溫度;(4)該圍護(hù)結(jié)構(gòu)投資成本低,經(jīng)測算 ,一次性投資0.52元/t.a,使用年限與建筑本身合理使用年限相匹配50年,輔助設(shè)施使用年限為10年,完全符合現(xiàn)行國家糧食儲(chǔ)藏規(guī)范,建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范的要求?！半p層表皮”節(jié)能外墻技術(shù)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)思路。首先通過溫度場的實(shí)測與熱工計(jì)算的比較,確定“雙層表皮”圍護(hù)結(jié)構(gòu)與外界的動(dòng)態(tài)傳熱計(jì)算模型;其次計(jì)算控制間層

10、的空氣流場,使之能達(dá)到散熱的目的 ;然后結(jié)合糧庫現(xiàn)有構(gòu)造方式,通過材料與構(gòu)造設(shè)計(jì)來達(dá)到“雙層表皮”建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)對熱量轉(zhuǎn)移的晝夜單向流動(dòng)。墻體改造設(shè)計(jì)方案應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)、既有倉形具體情況確定相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo),主要有 :(1混制間層的厚度及外層圍護(hù)(ALC板的厚度；(2)改造前后圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面計(jì)算及實(shí)測的平均 TOC o 1-5 h z 溫度差別值;(3)改造前后圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面計(jì)算及實(shí)測的溫度波幅變化值;(4)改造前后倉內(nèi)濕度變化值;(5)改造前后單方造價(jià)分析。設(shè)計(jì)實(shí)例。現(xiàn)結(jié)合中儲(chǔ)糧揚(yáng)州直屬庫的一棟30m x 150m的既有平房倉進(jìn)行墻體保溫隔熱層的改造設(shè)計(jì) ,對“雙層表皮”圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)介紹如下

11、 :熱工計(jì)算。需改造的揚(yáng)州直屬庫既有平房倉建筑外墻按建筑構(gòu)造要求沿150m跨長方向每隔6m設(shè)330X200混凝 土構(gòu)造柱一根，取6m寬為一計(jì)算單元，則其原砌體結(jié)構(gòu)墻體的平均傳熱系數(shù)為 :Km=(KpFp+KB1FB1+KB2FB2+ KB3FB3)/( Fp+ FB1+ FB2+ FB3) 式中:Km外墻的平均傳熱系數(shù)W/(m2K);Kp外墻主體部位的傳熱系數(shù) W/(m2K);KB1、KB2、KB3外墻周邊熱橋部位的傳熱系數(shù)W/(m2K);Fp外墻主體部位的面積(m2);FBI、 FB2、 FB3外墻周邊熱橋部位的面積(m2)。經(jīng)計(jì)算 ,370厚、高 7.15m 的實(shí)心粘土磚墻的 Km值為1.

12、50 W/(m2K),傳熱阻R為1/Km,蓄熱系 數(shù) S為 10.63 W/(m2K)M熱系數(shù)為 0.81 W/(mK);外層增加的100厚ALC板的傳熱系數(shù)K為1.35 W/(m2 K),傳熱阻R為1/K,蓄熱系數(shù)S為3.59 W/(m2K);流動(dòng)空氣間層取330 厚 (300),其通風(fēng)良好,蓄熱系數(shù)S=0可以不考慮熱阻，此時(shí)間層溫度可取進(jìn)氣溫度,表面換熱系數(shù)可取12.0 W/(m2K) 。綜合以上計(jì)算，該“雙層表皮”圍護(hù)結(jié)構(gòu)的K值為 1/2R約為 0.72 W/(m2K),遠(yuǎn)小于 1.5 W/(m2K) 的規(guī)范限定指標(biāo)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱惰性指標(biāo)D 值計(jì)算 :D=D1+D2+ Dn=R1S1 +

13、R2S2+ + RnSn式中:R1、 R2Rn各層材料的熱阻 (m2K/W);S1、 S2 Sn-一各層材料的蓄熱系數(shù) W/(m2K);建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)示意。利用原有平房倉建筑外墻6m 間隔壁柱,將倉體外墻分割成若干隔熱單元,將 100厚 ALC板外掛在壁柱上,設(shè)計(jì)施工較為方便?！半p層表皮”節(jié)能外墻技術(shù)的實(shí)例效果分析中儲(chǔ)糧揚(yáng)州直屬庫30m X 150m平房倉現(xiàn)已完成 實(shí)施改造 ,改造完成后先后進(jìn)行了二次溫度實(shí)測 ,數(shù)據(jù) 如下表 1:表 1 現(xiàn)場測溫記錄( )測點(diǎn)位置測溫時(shí)間北側(cè)外墻南側(cè)外墻西側(cè)外墻東側(cè)外墻ALC外側(cè)空氣間層ALC外側(cè)空氣間層ALC外側(cè)空 氣間層ALC外側(cè)空氣間層2006年6月

14、8 日 27.523.525.524.031.027.027.024.52006 年 6 月 17 日28.524.529.025.532.027.529.525.0注:表中所有測點(diǎn)時(shí)間均為下午16:00左右 ;6 月 8日風(fēng)速 :0.6m/s;6 月 17 日風(fēng)速 :0.5m/s。以上實(shí)測數(shù)據(jù)表明,采用“雙層表皮”圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式改造后，糧倉圍護(hù)墻的外墻內(nèi)側(cè)溫度普通下降了 3 40C說明增加了 ALC外側(cè)隔熱層和流動(dòng)空氣間層，夏季 降溫效果明顯 ,有效減少了傳入內(nèi)表皮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量,降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫升幅度。結(jié)論采用“雙層表皮”圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式進(jìn)行保溫隔熱,技術(shù)可行,實(shí)施效果明顯直接可靠;采用“雙層表皮”圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式進(jìn)行保溫隔熱,可廣泛適用于既有舊倉改造和新倉建造,符合節(jié)能政策 ,滿足糧食儲(chǔ)藏規(guī)范