節(jié)能建筑的保溫優(yōu)化

節(jié)能建筑的保溫優(yōu)化摘要：降低建筑能耗對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展十分重要，通過保溫優(yōu)化可以降低建筑物的能耗，達(dá)到節(jié)能的目的。在考慮因保溫措施增加的費(fèi)用、供熱采暖設(shè)備建造費(fèi)用、供熱采暖設(shè)備年經(jīng)營(yíng)費(fèi)用和年采暖費(fèi)用后，建立了以最小采暖年均費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)的保溫優(yōu)化模型。在保定市一普通磚混結(jié)構(gòu)住宅建筑應(yīng)用該模型計(jì)算，得到了采暖年均費(fèi)用隨墻體保溫材料厚度的變化曲線，并指出在平均換氣次數(shù)NH=0.75次/h時(shí)，其經(jīng)濟(jì)保溫層厚度約為120mm。關(guān)鍵字：節(jié)能建筑保溫優(yōu)化經(jīng)濟(jì)保溫層厚度1引言在我國(guó)一次能源消耗中，建筑能耗占有較大比重。隨著我國(guó)能源消耗的飛速增長(zhǎng)，尤其在當(dāng)前我國(guó)電力、煤炭等能源供應(yīng)日趨緊張的情況下，如何降低建筑能耗對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展十分重要。通過節(jié)能建筑物的保溫優(yōu)化可以降低建筑物的能耗，達(dá)到節(jié)能的目的。國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能工作也十分重視，相繼制定了《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)》、《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)，并在《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中制定了節(jié)能50％的目標(biāo)。同時(shí)指出由于過去夏熱冬冷地區(qū)不采暖、不空調(diào)，居住建筑的設(shè)計(jì)對(duì)保溫隔熱問題不夠重視，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能普遍很差，使得該地區(qū)的采暖、空調(diào)能源消耗非常大，不但造成自然資源的浪費(fèi)，還會(huì)污染自然環(huán)境，影響國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展。因此建筑節(jié)能工作除了提高采暖和空調(diào)的能源利用效率，還要改善建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能[1]。本文從改善節(jié)能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能出發(fā)，采用采暖年均費(fèi)用概念，建立保溫優(yōu)化模型，并進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用計(jì)算。2模型的建立節(jié)能建筑保溫優(yōu)化模型有多種形式，其中采暖年均費(fèi)用的數(shù)學(xué)模型比較直觀，又能比較全面的反映影響采暖系統(tǒng)費(fèi)用的各種因素。這種數(shù)學(xué)模型是在考慮建筑保溫和供熱采暖設(shè)備的一次性投資和經(jīng)常費(fèi)用（包括常規(guī)能源的費(fèi)用和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等）的基礎(chǔ)上，運(yùn)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)中的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法建立起來的[2]。2.1各項(xiàng)費(fèi)用及計(jì)算2.1.1因保溫措施增加的費(fèi)用Y1此項(xiàng)費(fèi)用包括外墻、屋頂、外窗、外門、樓梯間隔墻及門戶等圍護(hù)結(jié)構(gòu)，因采取保溫措施而增加的投資。還要考慮因外墻內(nèi)保溫而使室內(nèi)實(shí)際使用面積減少，相當(dāng)于增加了建筑的造價(jià)。將這筆費(fèi)用設(shè)為Y1，則：?（1）式中：CW，CR，CS.W—分別為外墻、屋頂、樓梯間隔墻的保溫材料造價(jià)，元/m3；δW，δR，δS.W—分別為外墻、屋頂、樓梯間隔墻的保溫材料厚度，m；FW，F(xiàn)R，F(xiàn)S.W—分別為外墻、屋頂、樓梯間隔墻的面積，m2；FGS，F(xiàn)B，F(xiàn)D，F(xiàn)S·D—分別為雙層窗或保溫窗、陽臺(tái)門下部、外門、戶門的面積，m2；ΔYG—雙層窗或保溫窗與單層鋼窗的造價(jià)差，元/m2；ΔYB，ΔYD，ΔYS·D—分別為陽臺(tái)門下部、外門、戶門保溫增加投資，元/m2；YA—節(jié)能住宅建筑造價(jià)，元/m2；墨L券X兄—希內(nèi)保溫外砌墻的總寬為度露，坐m懷；他Δδ切W柜—致外墻因內(nèi)完保溫而比偉基準(zhǔn)外墻刮增加的厚漠度幫，屆m根。柜2.1.逃2柏遞供熱采暖民設(shè)備建造懇費(fèi)閘用待Y暑2淹1.未筍采暖設(shè)備鏡室內(nèi)系統(tǒng)狹建造費(fèi)潑用菌Y遙21（2）媽式中態(tài)：宋B拾1伶—楊單位采暖鋸設(shè)計(jì)熱負(fù)水荷室內(nèi)系第統(tǒng)造價(jià)，低元黎/k世w促；筑Q熊D擇—碰住宅建筑棚采暖設(shè)計(jì)浮熱負(fù)荷屈，蟻k幅w概。蠟2.穩(wěn)夕室外熱網(wǎng)意建造費(fèi)甘用巧Y挨22短?（3）像式中五：頁(yè)B任2全—巡單位采暖編設(shè)計(jì)熱負(fù)玻荷室外熱亮網(wǎng)造價(jià)，鴉元業(yè)/k糞w左；返η冊(cè)1?！獌x熱網(wǎng)輸送宿效率。怒3.寶收鍋爐房建尊造費(fèi)者用叨Y遮23螺?毅濤（推4肉）禿誠(chéng)式中站：錢B瓜3騰—非產(chǎn)生單位攏熱負(fù)荷鍋恐爐房造價(jià)烈，沾元洲/k越w??；告η恒2親—杯鍋爐效率殼。歸供熱采暖口設(shè)備總建僅造費(fèi)用為裹：（5）同2.1.磁3久宮供熱采暖西設(shè)備年經(jīng)醬營(yíng)費(fèi)嗽用暈Y慨3辟此項(xiàng)費(fèi)用脆包括水電教費(fèi)、維護(hù)餃費(fèi)、工資扯及輔助工炮資等俘[3]降。（6）閥式中詠：笑C磁J段—早單位采暖糖能耗的經(jīng)蜘營(yíng)費(fèi)用，偶元返/kw·狹h燒；研Q差H絮—怨建筑采暖渠能耗香，類kw·h虎/體a雖。耽其中單位絹采暖能耗懲經(jīng)營(yíng)費(fèi)堡用回C拼J鈔可表達(dá)為送：報(bào)?（7）亡式中款：習(xí)C古—墾每噸煤需挽要的經(jīng)營(yíng)啄費(fèi)用，罩元瀉/呢噸旦；鉆q從c注—攤煤的發(fā)熱壟量，標(biāo)準(zhǔn)除煤浮為棉8.14繭0kw·獨(dú)h/k廣g嗽。殊2.1.兇4升然年采暖費(fèi)瓦用踏Y襖4順此項(xiàng)費(fèi)用腳是住宅建矮筑全年采粥暖所消耗太的燃料費(fèi)檢用。（8）曲式中蔑：責(zé)C壽H幻—嶼有效熱價(jià)原，拌元軌/kw·谷h禍；（9）乒式中結(jié)：鐵a龜—堅(jiān)采暖用煤括價(jià)格，素元占/血噸。慣3重膛保溫優(yōu)化露模型摟有了節(jié)能裂住宅建筑順采暖的一載次性投資勢(shì)（勵(lì)Y敢1南＋回Y雖2箭）和經(jīng)常宴性費(fèi)用舅（仆Y勞3鎖＋雀Y霧4貴），還必殼須運(yùn)用技型術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)項(xiàng)中動(dòng)態(tài)評(píng)地價(jià)方法進(jìn)誓行數(shù)值上槳的修正，導(dǎo)以便把結(jié)續(xù)果核算成飛可以比較銀的同一概伴念、統(tǒng)一尿尺度。計(jì)怨算公式如闊下：（10）胡式中黃：協(xié)Y月Z帽—下采暖年均政費(fèi)用，元血；爛i蔬—丟—詞貼現(xiàn)率香；跑n緞—旦—順使用年限脹。舅上式為采豪暖年均費(fèi)紐用的數(shù)學(xué)慎模型。由豐前述各項(xiàng)廢費(fèi)用的計(jì)欲算式不難丹看出，該袖模型是建杯筑物各部怪分圍護(hù)結(jié)末構(gòu)保溫性睛能和氣密閣性能的多低變量非線體性函數(shù)。加因此該模懲型比較全費(fèi)面的反映全了各種因賴素對(duì)采暖蕩系統(tǒng)年消鹿耗費(fèi)用的設(shè)影響。帝可以證明抽，火Y陳Z圣具有可尋餓優(yōu)性。所讓以，以采距暖年均費(fèi)酒用為目標(biāo)團(tuán)函數(shù)的保毛溫優(yōu)化模喊型可用如協(xié)下形式表歉述：求（培1尤1煉）苦素即賭對(duì)罪Y費(fèi)Z談求極小值毫，該模型抵屬于非線寇性尋優(yōu)問構(gòu)題。由于討函數(shù)本身悼比較復(fù)雜牽，因此采歸用直接尋膠優(yōu)的方法內(nèi)。棒4宿內(nèi)計(jì)算及結(jié)魄果分析姥4.1賄顏計(jì)算對(duì)象總以保定市歐一普通磚辛混結(jié)構(gòu)住司宅為建筑聰模型，建否筑概況如定下：郵1.期證該建筑為殊六層磚混窯結(jié)構(gòu)住宅吹，三單元屈北向入口艷，躺1偵～念5源層層銳高豪2.乏7扇米勤，禿6煎層層歸高抓3翼米，樓梯零間不采暖店。塊2.鞭魯屋頂承重疲結(jié)構(gòu)為鋼亭筋混凝土富圓孔板，走除保溫層嘩外，均為頌常規(guī)做法償。驕3.廢節(jié)建筑面積蠅為閣3000挺.6廁5射平方米，杠建筑體積燦為獅8251棟.7通9傅立方米，訓(xùn)外表面泊積吸F女0仆＝怪2432巷.5保9渠平方米，乎體型系數(shù)主為竭0.29套5巨，各向窗接墻符合目貪前節(jié)能標(biāo)島準(zhǔn)的要求仇。建筑長(zhǎng)企度啄為伏48.1緞8懸米，寬度委為本10.3駁8障米，建筑喂高度茄為驗(yàn)16.榆5鼻米。危下表是圍驢護(hù)結(jié)構(gòu)情需況：裝表沉1放掌圍護(hù)結(jié)構(gòu)醉具體情有況班易結(jié)構(gòu)懼類型著屋頂企外墻裹外窗擺樓梯間隔索墻溝陽臺(tái)門下鉛部躁分戶門狹地面衣北向辰東西向花南向缺實(shí)心磚混逐結(jié)構(gòu)晨保溫層電為像18宴0擊厚水泥蛭無石秤24士0尤厚磚墻，奔加推10午0廁厚加氣混耳凝土，雙祝面抹灰抱單玻璃廁單玻璃蹦單玻璃嚇24鐘0海厚磚墻一東面抹保溫貪灰，另一重面抹白灰散砂漿棕保溫承門喬k仙＝收1.72邪保溫差門涂k產(chǎn)＝刷1.72晌一般水泥螺地面齒4.2滑辣保溫優(yōu)化喜結(jié)果六計(jì)算的有含關(guān)數(shù)據(jù)選選取如下：控1)示網(wǎng)建筑材料贏、構(gòu)件的灑價(jià)格按照銅河北省建比筑材料和棗建筑工程斷有關(guān)預(yù)算詞定額選取抖。微2)辯熱供熱采暖資設(shè)備造價(jià)曉系數(shù)躲：孝B漲1裁＝輔20省0各元肆/k龜w府，叔B粘2胳＝肢21誠(chéng)1玩元南/k己w繭，零B閃3炮＝漆45歐4元元慶/k波w嶼。田3)拳鍬外網(wǎng)及鍋妹爐效率裕：壽η晌1育＝昏0.艇9慈，逗η深2燒＝遣0.聽6寫。資4)償基采暖用煤?jiǎn)鑳r(jià)格，趴取賽a贈(zèng)＝灣15輝0敢元疼/輩噸。薦5)侮騎使用一噸翻煤需要的糖經(jīng)營(yíng)費(fèi)用勝，會(huì)c麥＝班24貝0暗元蒼/鬼噸。漆6)緩亮使用年限吳（回收年證限）勞，膀n重＝霧1握0研年。亦7)濾段貼現(xiàn)率：危取熔i島＝免2.匆4扭％。雨圖每1路給出了采踐暖年均費(fèi)立用死Y屠Z投隨墻體保凍溫材料厚肌度領(lǐng)δ雜W催的變化曲衣線。拍圖禁1貸鋒某住宅建鹽筑醬Yz旗-戰(zhàn)δ稀w熔曲線（平征均換氣次戴數(shù)廢N孟H柱=0.7拍5澡次丙/她h版）判從圖中可鋒以看出，忠在平均換殖氣次賞數(shù)慎N棋H宿=0.7城5多次講/h酬石時(shí)滿，謀Y摩Z允的最小值勻所對(duì)應(yīng)的宗保溫層厚穴度，即經(jīng)渾濟(jì)厚勺度消δ抵Wj尖≈哨120m都m岔。5結(jié)論足建筑能耗叢的降低可蝕以緩解我境國(guó)能源供牽應(yīng)相對(duì)緊林張的局面缸可以促進(jìn)賴國(guó)民經(jīng)濟(jì)翼的可持續(xù)逃發(fā)展。本濁文考慮了熄因保溫措冒施增加的務(wù)費(fèi)用、供捷熱采暖設(shè)車備建造費(fèi)從用、供熱悼采暖設(shè)備老年經(jīng)營(yíng)費(fèi)恰用和年采陶暖費(fèi)用，欲建立了以謙最小采暖僻年均費(fèi)用尚為目標(biāo)函短數(shù)的保溫懇優(yōu)化模型鋼。通過對(duì)匪保定市一建普通磚混拆結(jié)構(gòu)住宅值建筑的應(yīng)野用表明，街在平均換午氣次梨數(shù)屬N跳H披=0.7栽5窮次傻/h甚誰時(shí)，其經(jīng)悄濟(jì)保溫層貌厚度約黨為跌120m厲m歉。結(jié)果對(duì)尸于合理采遲用建筑物良的保溫有素一定的參榆考價(jià)值。參考文獻(xiàn)脾1夢(mèng)逝夏熱冬冷雄地區(qū)居住芝建筑節(jié)能桃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)物，殊JCJ雕13難4蓄—斤2001析2籍常傅家驥，參萬海川．傲技術(shù)經(jīng)濟(jì)兄學(xué)概堤論態(tài)[M漆]互．北京：答高糞等壺,擠教