围护结构热惰性对建筑节能的影响

浅谈围护结构热惰性对建筑节能的影响

摘要：本文介绍了围护结构热惰性的概念及影响因素，然后分析了暖通空调领域外墙、外窗等外围护结构和内墙、家具等建筑内部需热体对建筑整体热惰性的贡献。最后探讨了我国不同地区的不同气候条件等外扰对建筑热惰性的作用以及建筑内部不同形式的热源对建筑热惰性的影响。

关键词：围护结构，热惰性，建筑节能，建筑能耗，负荷

中图分类号：te08 文献标识码：a 文章编号：

随着人民生活水平的提高，集中采暖和空调在民用建筑领域得到了广泛的应用。近20年来我国建筑能耗急剧增加，建筑用能已接近我国全部能源消费总量的1/3。【1】现行的冷、热负荷计算方法对建筑热惰性考虑不足，导致理论设计负荷较高。而当整个空调系统运行起来，大多数冷热媒调节方案只针对室外变化的气象条件，将全年分为采暖季、过渡季、制冷季等几个大的时间段，调节系统中输送的热量或冷量，这种方法严重忽略了建筑固有的蓄热作用，即室外气象条件随时随地都在周期性地发生变化并作用于建筑。从而势必存在供冷或供热过量的浪费现象。【2】

影响建筑保温性能的几个指标通常包括导热系数、围护结构的表面蓄热系数、材料的蓄热系数、围护结构的传热系数和热阻、围护结构的热惰性指标等【3】。而其中传热热阻只能作为稳态传热时建筑围护结构的评价指标。建筑热惰性，通常被视为热稳定性，是指当建筑内部或外部存在热流波动时，建筑室内温度保持相对恒定的

性能。【4】建筑热惰性表现在建筑本体蓄积热量和释放热量的能力。

2.不同的外围护结构对建筑热惰性的影响

在建筑热惰性的影响因素中，外围护结构的作用最大。围护结构传热系数是建筑最主要的热工性能参数。原理上，围护结构的传热系数可用构成它的各种材料性能参数和构造参数来表示，如式2-1。式中k为围护结构传热系数;re,ri分别为围护结构外表面和内表面的传热热阻;d1,d2,…,dn;λ1,λ2,…,λn分别为各层材料的厚度和导热系数。

2-1

式2-2经常被用来检验一幢建筑是否节能，此时传热系数只反映围护结构的稳态传热特性。但是实际情况是：当气候变化时，传热系数也会跟着变化，围护结构内外表面的热流强度既不相等又不同步。因此在气候周期性较强的一段时间里，可以近似地把围护结构传热系数表达为若干个周期围护结构内表面热流强度与两侧温差

累加之和的比值，用式2-3计算得到的传热系数误差才会较小。【5】2-2

2-3

与此同时，具体到每种建筑材料的使用上，国外的korayulgen

等人的研究结果表明，多层保温空心砖墙体的蓄热性最理想，并且在建筑设计的过程中，应注意墙体材料的物性以及各层材料的排列顺序。【6】m. ozel的研究也得到了相似的结论：保温层所放置的位置与保温层的厚度相比对衰减和延迟的影响更大，而且最佳的保

温层设置方案不受气候的影响。【7】在外墙保温方面，h. asan和杨昭的研究结论较为一致：在总厚度一定的情况下，围护结构外保温效果优于内保温。【8】【9】

3.不同的内蓄热体对建筑热惰性的影响

建筑内蓄热体主要包括内围护结构和室内家具两部分。

内围护结构位于室内，除去分室控温等情况，内墙两侧基本不存在明显的温差。固定位于某一房间内的家具周围的空气状态基本不变。这两部分主要起热储存的作用。研究表明内围护结构的蓄热性在建筑热惰性中起到的作用比家具的蓄热性更重要。

4.不同地区的气候外扰对建筑热惰性的影响

严寒地区一般可不考虑夏季防热而且在寒冷和严寒地区当围护结构系数较小，亦即保温较好的条件下，一般已能满足夏季隔热要求因此，可不对热惰指标提出要求。但是在以夏季防热为主，适当兼顾冬季保温的夏热冬冷的地区，和一般只需要考虑夏季防热的夏热冬暖地区，则不仅对外墙和屋顶等围护结构的传热系数作出规定，而且同时对热惰性指标作出了规定【10】，这样规定主要是为了满足夏季隔热要求。

研究证明将采用有机原料、蒸馏水等为原料，二氧化硅为载体制成的相变材料作为建筑涂料和板材应用于围护结构中,能显著增强围护结构的热惰性,保持室内良好的热稳定性。【11】

5.不同的内热源对建筑热惰性的影响

内热源的主要形式有地板辐射、散热器、发热电缆等。宋波等人

的研究表明这些不同的内热源形式中，当采用地板辐射采暖系统时，房间围护体现了很好的热惰性。由表5-1和表5-2可以看出采暖停止后，地面储存的热量继续释放，室内温度由18℃降低至15℃长达将近10小时。但是采用地板辐射采暖系统的室温升温速度较慢。因此如条件允许，应在地板辐射采暖系统刚开始运行时提升热媒温度一段时间，待室温达到舒适度要求后采用正常温度运行。表5-1

表5-2

6.结论

结合建筑热惰性对既有建筑进行更好的优化，对提高室内热舒适性以及降低暖通空调系统能耗具有莫大的作用。目前针对建筑热惰性的研究主要还是更多地停留在分析外围护结构对热惰性的贡献上，有关内围护结构及家具等蓄热体的研究在程度和范围上相比外围护结构都更局限。且目前的研究多以周期性外扰对热惰性的影响为重点，建筑内部人体、照明、设备等内扰对建筑本身热惰性的影响研究还较为欠缺。只有更全面地研究以上两种热惰性的诱因和其相应的存在部位，才能使暖通空调系统更及时、更灵活地随热惰性的变化自动采取应对措施。

参考文献

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[11]李百战，庄春龙.相变墙体与夜间通风改善轻质建筑室内热