钟媛玲，郭 斌

（1.筑博设计股份有限公司，广东深圳518000；2.深圳市特区建设发展集团有限公司，广东深圳518048）

0 引言

通风外墙作为一种被动式技术，是建筑可持续发展的重要研究方向之一，也是降低我国建筑能耗的重要应用技术。佛山市位于我国夏热冬暖地区，具有高温高湿的气候特征，因此，围护结构需要具有良好的隔热性能。尤其是受太阳辐射影响较大的屋顶和东、西外墙。如果围护结构隔热性能不好，会导致内壁温度很高。当围护结构的内表面温度过高时，对人体所产生的辐射热会令人产生烘烤感，大大影响室内环境的舒适性。

因此，对于夏季时间长且炎热的夏热冬暖地区，为改善室内热舒适度，节能空调能耗，该地区的建筑必须加强围护结构的隔热，满足隔热设计标准的隔热要求。并且自 《绿色建筑评价标准》DB／T50378－2014颁布实施以来，每个申报绿色建筑评价标识项目都要满足强条 “8.1.6屋面和东、西外墙隔热性能应满足现行国家标准《民用建筑热工设计规范》GB50176”的要求。基于以上所述地区气候特点以及标准政策要求，每个新建项目屋顶和东、西外墙隔热性能都要满足标准要求。根据以往的项目经验，屋顶均有采用保温材料，都能满足隔热验算的要求。目前主要的问题在于如何让东、西外墙隔热性能满足标准要求。本文从保温材料类别、保温材料厚度、保温措施和外墙的太阳辐射吸收系数四个因素详细分析了东、西外墙的隔热性能，并得出各因素与外墙隔热性能的关系，为以后的项目设计提供一定的参考价值。

1 隔热验算方法

1.1 验算原理

外墙在给定两侧空气温度及变化规律的情况下，内表面最高温度应符合表1的要求：

表1 外墙内表面最高温度的限值

表中：

θi，max—围护结构内表面最高温度 （℃），应按《民用建筑热工设计规范》GB50176－2016附录C.3的规定计算；

ti—室内空气温度，（℃）。

te，max—累年日平均温度最高日的最高温度（℃），应按 《民用建筑热工设计规范》GB50176－2016配套软件气象数据取用。

1.2 内表面最高温度的计算方法

外围护结构内表面最高温度按照规范 《民用建筑热工设计规范》 （GB50176－2016）附录C.3的规定计算：

按式 （1）建立常物性、无内热源的一维非稳态导热的内部微分方程，微分方程的求解可采用有限差分法：

式中：—温度对于时间的导数，℃／s。

α—材料的导温系数，α＝，m2／s。

按式 （2）建立第三类边界条件隐式差分格式边界节点方程 （边界节点1，节点n可参照）：

式中：

Cp—材料的比热，J／（kg·K）；

ρ—材料的密度，kg／m3；

α—材料的导温系数，α＝c，m2／s；

Δx—差分步长，m；

λ—材料的导热系数，［W／（m·K）］；

ρs—外表面的太阳辐射吸收系数；

按式 （3）列出各内部节点和边界点的节点方程，并求解节点方程组得到外墙、屋顶内表面温度值。

式中：ti—差分节点温度值，℃。

2 工程验算及结果分析

2.1 工程概况

本项目位于佛山市，主要为住宅建筑及配套建筑，在实际设计施工条件下，选取典型的户型为计算物理模型，验证其东、西外墙体在不同的构造做法情况下的隔热效果。本项目申请国家绿色建筑设计标识三星级，总体目标是在建筑的全寿命周期内，最大限度的节约资源、保护环境和减少污染，为住户提供舒适和节能的居住环境。围护结构的隔热保温效果是衡量绿色建筑是否达到绿色建筑星级要求的基本条件，这也正是本验算的最大意义所在。

根据 《民用建筑热工设计规范》GB50176－2016，室外空气温度如图1所示：室外最大温度为37.3℃；空调房间的空气温度均为26℃。为了便于对比研究分析，本次模拟计算分析主要针对空调房间进行，根据建筑设计图纸本项目标准层如图2所示。

2.2 隔热验算结果比较分析

2.2.1 保温材料对 θi，max值的影响

外墙采用20mm水泥砂浆＋200mm钢筋混凝土＋50mm保温材料＋20mm水泥砂浆，外墙太阳辐射吸收系数取值0.7，考虑高层建筑外墙保温材料的燃烧性能需要满足A级要求，因此，本次计算选用以下三种热工性能各不相同的保温材料，东、西向外墙内表面温度θi，max值如表2所示。

图1 室外逐时温度折线图 （单位：℃）

图2 建筑标准层

表2 三种保温材料内表面温度

从以上模拟计算结果可以看出：基于其他情况不变的条件下，改变保温材料的类型，东、西外墙的内表面最高温度各不相同，导热系数小的保温材料隔热性能更好，内表面温度更低。

2.2.2 保温材料厚度对θi，max值的影响

外墙采用20mm水泥砂浆＋200mm钢筋混凝土＋δ（mm）玻化微珠保温砂浆＋20mm水泥砂浆，外墙太阳辐射吸收系数取值0.7，保温材料采用不同的厚度，东、西向外墙内表面温度θi，max值如表3所示。

从以上模拟计算结果可以看出：基于其他情况不变的条件下，改变保温材料的厚度，东、西外墙的内表面最高温度各不相同，保温材料越厚，东、西外墙的隔热性能更好，内表面温度更低。比较分析采用50mm厚的玻化微珠保温砂浆才能满足空调房间东、西外墙的隔热验算要求。

2.2.3 保温措施对 θi，max值的影响

分析三种复合墙体保温措施的室内温度，假设墙体基层结构为200mm厚钢筋混凝土〔（λ＝1.74W／（m·K），S＝17.200W／（m2·K）〕，保温材料为50mm厚玻化微珠保温砂浆〔（λ＝0.07W／（m·K），S＝1.200W／（m2·K）〕，ρ取值0.7，计算结果如表4。

表3 保温材料不同厚度内表面温度

表4 三种墙体保温措施内表面温度

模拟计算结果表明：对于夏季的空调房间，同种材料，同样厚度的墙体结构，保温材料位置的不同，内表面温度最大值也是不同的，外保温小于自保温，自保温小于内保温，由此可见，内保温措施的隔热效果要明显劣于另外两种保温措施，外保温措施效果最好，主要是由于外保温能更有效更直接的阻止室外热量传入室内。

2.2.4 外墙太阳辐射吸收系数对θi，max值的影响

夏热冬暖地区夏季太阳辐射强烈，尤其是东、西侧外墙和屋顶对室内的舒适度和建筑能耗有巨大的影响，因此，研究分析太阳辐射吸收系数对建筑东、西向外墙的隔热性能的影响，对提高室内热舒适性和建筑节能有重要的意义。

外墙采用20mm水泥砂浆＋200mm钢筋混凝土＋30mm玻化微珠保温砂浆＋20mm水泥砂浆，外墙太阳辐射吸收系数取值ρ，计算结果如表5。

表5 外墙太阳辐射吸收系数不同内表面温度

如表5所示，通过对建筑降低外墙太阳辐射吸收系数可以有效的减少因太阳辐射导致传入围护结构内部的热量，有效的降低室内内表面温度。因此，有越来越多的厂家研发了新型的外墙反射隔热涂料，这些新型的热反射涂料，既优化了外墙隔热性能，又美观，且施工方便。

3 结论

通过对佛山地区气候条件下东、西外墙隔热性能的各影响因素的计算分析得出：

（1）佛山地区建筑西外墙高于东外墙内表面温度，在隔热设计时要重点考虑西外墙的隔热性能；

（2）外墙采用导热系数更小的保温材料隔热性能更好，同理，保温材料越厚，外墙隔热性能更好；

（3）外墙的外保温效果比自保温效果好，自保温隔热性能比内保温隔热性能更好；

（4）太阳辐射吸收系数是影响外墙隔热性能的重要因素之一，在建筑立面设计时重点考虑采用浅色饰面或隔热涂料。

随着市场对建筑节能和绿色环保设计要求的不断提高，不断地有新型的节能保温材料和措施投入到设计施工中，综合考虑外墙保温材料热工性能和保温措施，对减少建筑能耗，提高室内热舒适性有着无可替代的显著作用。

参考文献：

［1］DB／T50378－2014，绿色建筑评价标准 ［S］.北京：中国建筑工业出版社，2014

［2］GB50176－2016，民用建筑热工设计规范 ［S］.北京：中国建筑工业出版社，2016

［3］JGJ75－2012，夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准［D］.北京：中国建筑工业出版社，2012

［4］陆耀庆，实用供热空调设计手册 ［M］.北京：中国建筑工业出版社，1993