能耗模拟的轻钢结构论文范文

1轻钢结构别墅概况及建筑参数对比

1.12号轻钢结构别墅主要围护结构构造

2号别墅外墙构造分别选用加气混凝土砌块和加气混凝土墙板(简称ALC板)作为外墙材料，属于填充外墙，其外墙构造如图3所示。2号别墅围护结构构造及热工参数分别如下。加气混凝土砌块为宽度600mm，厚度最大到200mm，长度最大为300mm的块，内部没有钢筋加强。其容重为500～700kg/m3，由于使用中块与块需要砌筑砂浆处理，导致其性能大大降低，块状砌筑分布使保温效果受到很大影响，加气混凝土砌块的导热系数为0.19～0.22W/(m•K)。加气混凝土墙板(ALC板)宽度600mm，厚度分别为50，75，100，120，150，175，200mm，每块长度可达4～6m的大板，内部配有钢筋网加强。容重为600～650kg/m3，由于本材料为大板，使其性能均匀分布，整体保温效果更好，ALC板导热系数为0.11W/(m•K)。

1.1.1围护结构构造11)外墙构造1水泥纤维板(12mm)+空气间层(30mm)+挤塑聚苯板(60mm)+加气混凝土砌块(150mm)+混合砂浆(20mm)。传热系数K=0.36W/(m2•K)。2)屋面①平屋顶:水泥砂浆(60mm)+石棉水泥板(8mm)+挤塑聚苯板(90mm)+定向刨花板(15mm)。传热系数K=0.33W/(m2•K)。②坡屋顶:水泥木屑板(12mm)+挤塑聚苯板(90mm)+定向刨花板(15mm)+空气间层(800mm)+石膏板(12mm)。传热系数K=0.26W/(m2•K)。3)楼板水泥砂浆(20mm)+钢筋混凝土(100mm)+建筑钢材(1mm)+空气间层(280mm)+石膏板(12mm)。传热系数K=1.60W/(m2•K)。4)外窗塑钢普通中空玻璃窗5+12A+5。传热系数K=2.7W/(m2•K);遮阳系数SC=0.84。5)地面水泥砂浆(20mm)+挤塑聚苯板(60mm)+混凝土(60mm)+灰土(150mm)+夯实黏土(300mm)。传热系数K=0.22W/(m2•K)。

1.1.2围护结构构造21)外墙构造2水泥纤维板(12mm)+空气间层(30mm)+挤塑聚苯板(50mm)+加气混凝土墙板(150mm)+混合砂浆(20mm)。传热系数K=0.30W/(m2•K)。2)屋面①平屋顶:水泥砂浆(60mm)+石棉水泥板(8mm)+挤塑聚苯板(75mm)+定向刨花板(15mm)。传热系数K=0.39W/(m2•K)。②坡屋顶:水泥木屑板(12mm)+挤塑聚苯板(50mm)+定向刨花板(15mm)+空气间层(800mm)+石膏板(12mm)。传热系数K=0.38W/(m2•K)。3)楼板水泥砂浆(20mm)+钢筋混凝土(100mm)+建筑钢材(1mm)+空气间层(280mm)+石膏板(12mm)。传热系数K=1.60W/(m2•K)。4)外窗塑钢普通中空玻璃窗5+12A+5。传热系数K=2.7W/(m2•K);遮阳系数SC=0.84。5)地面水泥砂浆(20mm)+挤塑聚苯板(50mm)+混凝土(60mm)+灰土(150mm)+夯实黏土(300mm)。传热系数K=0.24W/(m2•K)。

1.2围护结构节能构造对比通过分析1号和2号别墅围护结构构造，可以看出其外墙、屋面、地面节能构造对比，具体如表2所示。从表2可以看出:与2号别墅相比，1号别墅地面不需设保温层，说明1号别墅易于满足节能要求。2号别墅外墙构造2的外墙、屋面与地面保温层厚度均小于外墙构造1，说明整体保温效果更好的加气混凝土墙板热工性能优于加气混凝土砌块。

2基于能耗模拟的轻钢结构别墅节能优化策略

2.1节能设计方法判断居住建筑节能设计是否达标，目前有规定性指标体系和性能性指标体系两套并行的评价体系。采用规定性指标体系计算方便，但有一定的局限性。如果所设计建筑物的各项参数均满足规定性指标，则可以采用规定性指标评价体系，判定设计建筑节能设计满足节能要求。性能性指标在保证实现节能目标的前提下，使建筑节能设计标准具有充分的灵活性。对在某些方面不符合节能标准规定性指标的居住建筑，可在其他方面采取加强措施，仍可达到节能目标。性能性指标评价体系，需要对所设计建筑进行能耗计算，并将能耗计算结果与当地节能设计指标限值进行比较，如果计算结果满足节能限值，则可以判定设计建筑节能设计满足节能要求。

2.2建筑热工模型所选取1号和2号别墅建筑热工模型分别如图4～5所示。

2.3建筑能耗模拟及计算结果运用PKPM居住建筑节能设计软件，参照所选取的围护结构节能构造做法，分别对邢台路桥总公司1号别墅、2号别墅外墙构造1和2进行建筑能耗模拟计算，1号和2号轻钢结构别墅节能指标虽然不能全部满足规定性指标，但通过建筑能耗的综合计算，采用性能性评价方法仍可判定其建筑节能设计达到节能65%标准。1号和2号轻钢结构别墅节能计算评定结果如表3所示。

2.4建筑节能优化策略

2.4.1建筑参数的建筑节能优化策略综合分析1号和2号轻钢结构别墅建筑参数(见表1)、围护结构构造对比(见表2)与节能设计评定结果(见表3)，可以看出:由于2号别墅层数少、无地下室、体型系数较大及各朝向窗墙面积比均大于1号别墅，故2号别墅只有通过加强外墙、屋顶、地面保温才能达到65%的节能要求。层数多、带有地下室、体型系数及各朝向窗墙面积比较小的1号别墅仅需外墙、屋顶、门窗做好保温，其地面则无须进行保温处理，就能够达到65%的节能要求。显然层数多、带有地下室、体型系数和窗墙面积比较小的别墅对节能更为有利。

2.4.2围护结构建筑节能的优化策略1)外墙墙体材料综合分析围护结构构造对比(见表2)与节能设计评定结果(见表3)，针对2号轻钢结构别墅，若将外墙构造由加气混凝土墙板调整为加气混凝土块，则需将坡屋顶、平屋顶保温层厚度由原来50mm和75mm的挤塑聚苯板增加到90mm;外墙、地面保温层厚度由原来50mm的挤塑聚苯板均增加到60mm，以达到65%的节能目标。轻钢结构别墅选用整体保温效果好的加气混凝土墙板作为外墙材料有利于建筑节能。2)外墙与屋顶特有构造特征综合分析围护结构构造对比(见表2)与节能设计评定结果(见表3)，为遮挡轻钢结构住宅坡屋顶钢梁，需进行顶棚构造处理，该构造做法相当于增加一定厚度的封闭空气间层。同时外墙内外侧均悬挂建筑板材，外挂板、骨架和保温层间同样会形成封闭空气间层。与传统建筑结构体系相比，轻钢结构住宅外墙、屋顶特有构造更有利于建筑节能。

3结语

轻钢结构住宅作为一种绿色节能住宅形式，是实现建筑节能和达到绿色建筑评价标准的一种最佳选择。基于能耗模拟，对邢台路桥总公司1号和2号轻钢结构别墅进行建筑节能优化分析。1)当轻钢结构别墅层数少、无地下室、体型系数及窗墙面积比均较大时，其外墙、屋面、地面需加强保温。2)当轻钢结构别墅外墙材料由整体保温效果好的加气混凝土墙板调整为整体保温效果较差的加气混凝土砌块时，外墙、屋顶和地面需加强保温。3)与传统建筑结构体系相比，轻钢结构别墅特有的外墙、屋顶构造特征更有利于建筑节能。

作者：卢玫珺高长征单位：华北水利水电大学建筑学院