夏热冬冷地区外墙外保温系统温度应力及能耗模拟分析

摘要

近年来，我国的建筑节能工作在一系列节能政策的指导下不断深入，墙体作为围护结构主体，如何改善墙体的保温隔热性能成为建筑节能工作的重中之重。根据保温层在墙体中的位置，外墙保温形式可分为外保温、内保温、夹心保温、自保温、组合保温等，其中外保温体系以其优越的保温隔热性能、能基本解决热桥问题、不占用室内空间等优点被我国大范围推广使用，我国夏热冬冷地区大部分区域也均采用外墙外保温形式。数十年的使用与研究表明，外墙外保温系统确实能起到很好的保温隔热效果，降低建筑能耗，但外墙外保温在使用过程中出现了很多问题，如脱落、空鼓、裂缝、防火问题等，严重影响了墙体甚至于建筑的安全和耐久性，使人们无法正常使用。所以在对墙体采取保温措施时，不仅要考虑墙体的保温隔热性能，还要考虑整个保温系统的耐久性。在上述墙体所出现的问题中，裂缝和空鼓现象最为常见，这两个现象大多是由温度应力引起的，所以研究墙体的温度应力又显得尤为重要，尤其是墙体在经受外界连日高温突降暴雨和常年加热-冷冻作用下所产生的温度应力。本文基于夏热冬冷地区的气候特点，首先用ECOTECT中热环境分析模块对安徽省六安市政务中心房地产分中心综合楼有无采用保温墙体，顶层是否采用保温隔热屋顶进行能耗模拟分析，验证保温墙体和保温隔热屋顶的节能效果；其次运用ANSYS软件对保温墙体和普通墙体在高温-淋水循环、加热-冷冻循环作用下墙体的温度场和温度应力进行分析，从单一墙体方面探讨半硬质玻璃棉板外墙外保温系统的保温隔热性能和温度效应，得出以下结果：　　（1）建筑采用半硬质玻璃棉板外墙外保温系统后，建筑的采暖和制冷能耗总降低率为42.3％，其中采暖能耗降低率为37.6%，制冷能耗降低率为50.2%，说明该保温系统具有优良的保温隔热性能。　　（2）在屋顶采用普通屋顶的情况下，建筑顶层空调能耗比标准层多29.4%，说明屋顶是建筑中比较耗能的部位，要对屋顶采取节能措施。采用保温隔热屋顶后，顶层空调能耗降低40.8%，说明对屋顶采取保温隔热措施是很有必要的，半硬质岩棉板保温防水屋顶具有很好的保温隔热效果。　　（3）通过ANSYS软件分别对保温墙体和普通墙体在高温-淋水循环、加热-冷冻循环作用下墙体的温度场和温度应力进行分析，证明了半硬质玻璃棉板外墙外保温系统不仅具有优良的保温隔热性能，耐久性也比普通墙体提高很多，既能降低结构层的温度应力，又能大幅度降低外装饰层或抗裂砂浆层（保温墙体）的温度应力，降低墙体产生裂缝和空鼓的几率，增大建筑寿命，保证人们能更好地、安全地使用建筑。　　总之，不管是从节能效果还是耐久性方面考虑，半硬质玻璃面板外墙外保温系统都是一种令人满意的外保温系统，应该在夏热冬冷地区推广使用。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2建筑外墙外保温技术发展现状

1.3当前国内外外墙外保温系统耐久性方面的研究与现状

1.4本文研究的内容及其意义

第二章 夏热冬冷地区建筑能耗模拟分析

2.1项目简介

2.2建筑节能计算

2.3建筑节能效果分析

2.4本章小结

第三章 温度应力和ANSYS有限元热分析基本理论

3.1温度应力基本理论

3.2温度场基本理论

3.3 ANSYS有限元软件温度场及温度应力计算方法

第四章 夏热冬冷地区外墙外保温系统温度应力分析

4.1墙体模型参数设置

4.2施加荷载

4.3温度场模拟结果分析

4.4 温度应力模拟结果分析

4.5本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

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