青岛大剧院建筑节能关键技术的研究

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国内固书分类号

国际图￥分类号

硕士学位论文

青岛大剧院建筑节能关键技术的研究

学科专业：世垫！堡盥玉！道匝星室塑里猩作者姓名：整壅基

指导教师：堂墅塞ｊ鞋鲢幽

要皇臣亘熟王攫呸

青岛理工大学

二ｏ０六年十二月

青岛大剧院建筑节能关键技术的研究

青岛理工大学工学硕士学位论文

摘要

本文针对青岛大剧院建筑的外围护结构（主要包括外墙、玻璃幕墙、门窗等）的节能关键技术进行研究，通过对外围护结构的材料和技术进行理论计算和实验室试验，找出节能效果最佳的材料尺寸，并得出围护结构的热工性能。对建筑物展开节能效果和经济分析研究，指导工程实际应用。

对于青岛大剧院外墙节能技术，原设计采用混凝土保温砌块，但未给出详细做法以及各项热工数据，也就无法精确分析其建筑节能效果。本文根据国家相关规定和市场所能提供的产品，针对原设计外墙材料和尺寸，设计出一种混凝土复合保温砌块，通过计算保温砌块的理论平均热阻值，褥出了平均热阻值最大时的复合保温砌块的结构。并通过实验室验证和测定，对理论数据进行修正，最终得出复合保温砌块的最佳结构尺寸。同时也对砌块的隔热、隔声进行验算，结果表明砌块的各项

指标均达到规范要求。

对于青岛大剧院透明围护结构的节能技术，本文着重分析了窗户和幕墙采用镀膜玻璃和断热铝合金窗框的各项特性以及其节能效果。并研究分析了国际上流行的

双层皮玻璃幕墙技术，通过理论计算和分析，表明其各项热工性能要远远优于目前

高性能保温的普通窗。

对于青岛大剧院遮阳技术，本文着重介绍了现阶段各种遮阳技术的特点和优缺点，并以此为依据进行比选。

通过对青岛大剧院各项建筑节能关键技术的研究，对青岛大剧院今后的建设工作提供了有力的理论依据，同时也是对其它工程的节能提供一个很好的借鉴和指导

作用。

关键词围护结构复合保温砌块玻璃幕墙导热系数

青岛大剧院建筑节能关键技术的研究

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第１章绪论

１．１课题研究的背景及意义

ｔ．１．１课题研究的背景

面对全球能源的日益紧张，世界各国特别是欧美发达国家对节能技术给予了充分的重视。近３０年来，各国在建筑节能法规的制定和实施、建筑节能产品的认证和管理、新型建筑保温材料的开发和应用等方面做了很多努力，不但节省了大量的能源，取得了可观的经济效益，同时改善了环境。我国建筑节能工作在２０世纪９０年代初刚刚启动，与国外相比还存在很大的差距。

我国目前城镇建筑消耗的能源为全国商品能源的２３％一２６％。此数值仅为建筑运行所消耗的能源，不包括建筑材料制造及建筑施工过程的能耗。目前发达国家的建筑能耗一般在总能耗的１／３左右。随着我国城市化程度的不断提高，建筑能耗的比例将继续提高，最终接近发达国家目前的水平。根据近３０年来能源界的研究和实践，目前普遍认为建筑节能是各种节能途径中潜力最大、最为直接有效的方式，是缓解能源紧张、解决社会经济发展与能源供应不足这对矛盾的最为有

效措施之一。

其中采暖能耗占北方地区建筑能耗的５０％以上。在实施建筑节能标准之前建造的建筑冬季采暖平均热指标在３０—５０ｗ／ｍ２，为北欧相同气候条件下建筑采暖能耗的２—３倍。通过改进建筑设计、加强围护结构保温和有效利用太阳能，可以使此部分能耗降低至１／２甚至４０％。通过建筑保温、管网系统调节、提高热源效率这三方面的改进，我国北方地区采暖能耗至少可降低６０％一７０％，因此我国建筑节

能潜力巨大。

我国建设部制定了《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》。标准要求各地区在１９８０—１９８１年住宅通用设计水平基础上节能５０％，为实现这一目标，建筑节能率应达到３５％，相对于外围护的保温能力应相当于提高约１．４３—１．５倍。

１．１．２我国建筑节能法规标准概述

二十世纪八十年代初，我国通过采取颁布建筑节能设计标准、制定相关法规政策的多种措施提高建筑能效。工作之初的重点主要集中在北方采暖地区，开

展了有关的建筑节能技术与产品的开发，建设了许多节能建筑，取得了一定的成

效。根据建筑节能工作从北向南逐步推进的策略和总体规划，１９９９年建筑节能

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工作开始推向夏热冬冷地区。２００１年１０月１日，《夏热冬冷地区居住建筑节能

设计标准》开始实施，标志着我国建筑节能工作已经进入向中部地区推进的阶段。

现行的建筑节能设计标准主要有《旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准》（ＧＢ５０１８９—９３）；《民用建筑热工设计标准》（ＧＢ５０１７６—９３）；《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（ＪＧＪ２６－９５）；《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（ＪＧＪｌ３４－２００１）等；先后制定、实施《关于加快墙体材料革新与推广节能建筑的意见》；《建筑节能“九五”计划和２０１０年规划目标》；《中华人民共和国节约能源法》；《关于固定资产投资工程项目可行性研究报告“节能篇（章）”编制及评估的规定》；《关于推广应用住宅建设新技术、新产品的公告》；《国务院办公厅转发建设部等部门关于推进住宅产业现代化，提高住宅质量若干意见的通

知》；《民用建筑节能管理规定》；《关于进一步推进“中国绿色照明工程的意见”》；

《建筑节能技术政策》；《市政公用事业节能技术政策》等多项法规政策。

１．１．３我国建筑节能与国外的差距

二十世纪七十年代世界能源危机后，欧洲发达国家就制定了《高舒适度低能耗战略决策》，把建筑节能作为国家的大政方针，收到了良好的效果，目前已基本完成了旧有建筑的改造。与发达国家相比，我国还存在着很大的差距。

１、

建筑节能标准技术指标落后

我国现在执行的建筑节能标准技术指标仅相当于欧洲发达国家二十世纪五十年代初期标准的下限，建筑节能水平落后欧洲约５０年，差距较大。

２、

建筑节能技术水平低

高舒适度、低能耗的全方位生态保暖性建筑已成为世界建筑技术发展的方

向。目前，欧洲发达国家普遍采用ＩＳＯＭＡＸ零能耗房屋建造技术，通过对房屋外围护结构保温和隔热进行综合的材料和技术优化，使采暖和制冷负荷降到最低程度。同时，采用与之相配套的天棚柔和辐射采暖和制冷系统，冬季以２８摄氏度的温水向室内送暖，夏季则以２０摄氏度的凉水进行低温辐射制冷，再以新风系统调节室内湿度和空气质量，新鲜空气从地面送出，而混浊空气则从厨房和洗手间的排风口排出。这样的建筑可大大缩短每年的采暖与制冷期，降低能耗，提高舒适度，促进可持续发展。而我国目前还普遍采用传统的建筑技术，综合性建筑节能应用技术较少。随着国际交流项目的实施，这种全方位生态保暖性建筑目前已在国内进行试点。

２

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３、

采暖季建筑平均能耗高

目前我国采暖季建筑平均能耗很高，是同等条件下发达国家的３—４倍。以北京为例，在执行节能标准前，建筑平均能耗为３０．１ｗ／ｍ２，执行节能标准后为

２０．６ｗ／ｍ２，而芬兰、瑞典、丹麦等国仅为ｌｌｗ／ｍ２。

４、

节能建筑比例较小

由于采用标准和建筑技术水平落后，加之建筑节能工作起步较晚，截至２００１年底，我国建成的节能住宅仅为３５５８．８２万ｍ２，占住宅总量的１．２６％，比例非常

低。

１．１．４我国建筑节能技术的应用及发展趋势

经过十几年的努力，取得了一批具有实用价值的科技成果，如墙体保温隔热技术；屋面保温隔热技术；门窗密闭保温隔热技术；供热采暖系统节能技术；太阳能利用技术；地下能源贮藏利用与供暖制冷技术等。

１、围护结构

按照能源流失的统计比例，整个建筑的能量损失中，大约有７０％的能量从门

窗中流失，３０％的能量从墙体和屋面中流失，造成了能源的极大浪费。因此做好

围护结构的保温隔热，是从根本上解决建筑能耗问题的关键。开发新的建筑围护结构部件，以更好地满足保温、隔热、透光、通风等各种需求，甚至可根据变化了的外界条件随时改变其物理性能，达到维持室内良好的物理环境同时降低能源消耗的目的。

（１）墙体

目前多采用条形多孔页岩砖、轻质墙板、混凝土空心砌块等环保节能材料砌筑。与实心粘土砖相比，这些新型墙体材料具有隔热保温、隔音吸声、防火抗震、质轻体小等优点。同时，多种外墙外保温技术和各种保温砌块以及外挂可通风装饰板的隔热保温技术等，都获得了极大的成功。目前正在大力推广。

（２）外门窗

近年来节能型门窗发展很快，ＰＶＣ塑料门窗、彩色涂层钢板门窗、木塑或铝塑复合门窗、钢塑复合节能保温门窗、隔热保温型铝合金门窗等具有节能、密封、隔音等优点的门窗被广泛采用。发达国家的新技术也逐渐被应用到国内工程中，

如：可有效降低长波辐射增强保温的低辐射镀膜玻璃（Ｌｏｗ－ｅ）与玻璃夹层充惰

性气体和断热窗框、断热式玻璃幕墙等技术，使得传热系数从单玻外窗的５．５

３

ｗ／

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（ｍ２．Ｋ）降低至１。５Ｗ／（ｍ２．Ｋ）以下，从而使透光型外围护结构的热损失接近非透光型外围护结构。

（３）屋面

屋面保温技术得到大力推广，主要采用加厚屋面保温层或坡式屋顶结构。如：坡式屋顶具体做法是防水层上铺５０ｒａｍ厚的膨胀水泥珍珠岩板，然后坐浆铺贴水泥瓦，通过水泥瓦下的空气层来隔热阻寒。在辅以通风遮阳型屋面技术，屋

面的热损失大大降低。

２、采暖与空调

（１）推动和实施城市供热计量改革

部分地区已经开始着手按用热量计量并收取采暖费的改革，实现“热”的商品化，通过经济手段提高用户的节能意识。

（２）采用多种高效采暖与制冷方式

采用低温热水地板辐射采暖、电热地板辐射采暖、远红外电热辐射采暖、燃气采暖空调系统及地热能供暖制冷系统等，达到节能环保和提高舒适度的效

果。

（３）通风与排风热回收装置

目前国内已研制成功蜂窝状铝膜式、热管式等显热回收器，这只能降低冬季采暖能耗有效。因此，又研制出纸质和高分子膜式透湿型全热回收器。

（４）各种热泵技术

如：空气源热泵；地下水水源热泵；污水水源热泵；地埋管式土壤源热泵

等。

（５）降低输配系统能源消耗的技术

采用变频风机、变频水泵对流量进行调节，应用各种平衡调节阀实现系统

的动态平衡。

（６）温、湿度独立控制的空调系统

目前空调使用５—７℃冷水作为冷媒对空气进行处理。这是因为空气除湿的需

要，如果仅为了降温，采用１８—２０＂Ｃ的冷源既可满足要求。这一方式难点是新风的高效大幅度除湿，目前有除湿转轮、溶液除湿。

３、节能灯具和高效电梯

照明和电梯占建筑物用电总量５０％以上。降低照明用电的途径包括：发展高

４

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效光源、采用高效灯具、改进照明控制。对于电梯，目前已发展到采用交流变频无齿轮和微电脑控制技术，即提高了电梯的节能性能，也大大改善了舒适度。

４、建筑中的可再生能源技术

可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等多种形式。目前国内外针对太阳能光热利用、光电转换以及直接利用太阳光采光等方面均取得了进展，太阳能热水器也得到了很好的推广。

５、节水节电

大力推广节水洁具和节能灯具的应用，并制定相关政策进行鼓励。

１．１．５课题研究意义

建筑造型和围护结构形式对建筑物性能有决定性影响。建筑物耗热量主要通过围护结构的传热耗热量构成，约占７３％一７７％。从传耗热量的构成来看，外墙所占比例最大，其次是窗户和玻璃幕墙，以下是屋顶，外墙门和地面所占比例较小。本文着重对青岛大剧院工程的外墙保温节能、玻璃幕墙和窗户节能、屋面保温节能这三项关键节能技术进行研究，通过对这三项技术的研究分析，可以得出青岛大剧院最佳外围护结构体系，从而降低建筑能耗，减少运营管理费用，同时为类似建筑提供很好的指导作用和参考价值。同时，工程建成以后，在此基础上陆续开展建筑技术科学领域的基础与应用性研究，示范并推广系列的节能、智能技术

在公共建筑上的应用。

作为青岛市最大的文化公用建筑之一，把青岛大剧院的建筑节能工作不但具有示范意义，而且还具有很大的现实意义，它建筑规模庞大，建成后能耗巨大，若能有效的降低能耗，将能大大降低运行管理费用，带来可观的经济效益。

１．２青岛大剧院建筑节能体系的综合介绍

１．２．１青岛大剧院工程概况

１、工程概况

青岛大剧院（见图１－１、图１－２）选址于青岛市崂山区，毗邻崂山，紧靠大海。建筑本身暗喻着崂山独特的美景。建筑像山峰一样拔地而起，而像浮云一样轻盈的屋顶环绕其四周，就犹如屹立在海水中的礁石。建成后它将是青岛一座独特的地标性建筑，成为青岛文化艺术的中心殿堂。整个大剧院工程包括一个１６００座的大剧场，一个１２００座的音乐厅和一个４００座的多功能厅、表演艺术交流中心、演员公寓等四个单体。建筑总建筑面积８００００ｍ２，总投资概算７．５亿元人民币。

５

青岛大剧院建筑节能关键技术的研究

图１－１青岛大剧院鸟瞰图

图卜２青岛大剧院平面图

２、空调设计的参数选择

大楼按照一流剧院标准进行设计，对室内环境的舒适度要求较高，经对大

量国内外已建成运营剧院的调研，选取较高标准的参数（详见表１－１，表卜２）。

表卜１室外空气计算参数

６

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重墅堡三奎耋三耋堡圭耋堡堡塞

空调干球温度２９．０＂１２

夏季

湿球温度２６．０＊Ｃ干球温度一９℃

冬季

相对湿度６４％

℃

通风温度２７．Ｏ℃

主导风向，风速

ＳＳＥ

大气压力

９９７．２ｈＰａ

４．９ＮＮｌｒ

ｕ／ｓ

温度－１．０５．７ｌＩ／Ｓ

１０１６．９ｈＰａ

表１－２室内空气设计计算参数与有关指标

区域类型

ＫＴＶ房办公室编辑室布景制作餐厅厕所厨房大厅道具更衣室

２５２５２５２５２５２５２８２５２６２５２４２４２４２４２５２５２４ＤＢ２３士２４２４２４２５２５２４２５２５２４２４２８２５２５

夏季室内ＤＢ（ｏｃ）

ＲＨ（％）５５５５５５５５６０５５６０５０５５５５５５５０５０５５６０５５

Ｉ

２ｌ２０２０２０２ｌ２０１６２０２０２２２１２ｌ２２２０１８２ｌ

冬季室内新风量

ｍ’，ｈ．Ｐ３０３０３０

允许噪声

４０ｄＢ（Ａ）４５ｄＢ（Ａ）３５ｄａ（Ａ）

，

ＯＢ（＊ＯＲＨ（％）

４０４０４０４０４０

按工艺

２５，

４５ｄＢ（Ａ）

／３０４０４０４０４０４０４０４０４０

按工艺

１０

／

５０ｄａ（Ａ）

／，ＮＲ２０

按工艺按换气

１８５０５０３０３０２０

观众厅

贵宾等侯室

４５ｄＢ（Ａ）

４５ｄＢ（Ａ）４０ｄＢ（Ａ）４５ｄＢ（Ａ）

贵宾化妆问会议室健身房

咖啡厅

４５ｄＢ（Ａ）４０ｒｉＢ（Ａ）

，

客房

乐器房录音室

簸

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４０４０４０４０４０４０４０４０４０４０

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／３０２０２０２０１０３０２０３０３０３０

℃，ＲＩ－１５０ｊ：５％（恒温恒湿空调）

５０５５５５５５５５５５５５５０５０５０６０５５５０

２０２０２０２０２ｌ２２２０２０２０２ｌ１６２ｌ２０

７

２５ｄＢ（Ａ）ＮＩ也５

ＮＲ２５

排练厅排练室

培训室

４０ｄＢ（Ａ）４５ｄＢ（Ａ）

普通等侯室普通化妆间商业用房声控室

舞台

４５ｄＢ（Ａ）

５０ｄＢ（Ａ）３５ｄＢ（Ａ）

ＮＲ２０ＮＲ２０，

舞台技术洗衣房

医务室展厅

按工艺

４０４０

３０２０

４０ｄａ（Ａ）

５０ｄＢ（Ａ）

青岛大剧院建筑节能关键技术的研究

１．２．２青岛大剧院建筑节能的形式和特点

作为青岛市最有影响力的建筑之一，青岛大剧院十分注重建筑节能和环保。在青岛大剧院的建造和使用过程中，除对外围护结构体系的重点关注外，还采用了高效的暖通空调设备和系统，如：高度智能的设备自动化系统（ＢＡＳ），对采暖

空调的水系统采用先进的平衡阀和解决方案，低温地板辐射采暖技术的应用等，

以上各项技术的运用也是青岛大剧院建筑节能的重要组成部分。应用了如下建筑

节能措施

１、外围护结构结构系统

（１）内墙体与非玻璃幕墙部分的外墙体材料以轻质混凝土保温砌块为主，

以减轻建筑总重，节约结构构件的用料。

（２）屋面采用保温隔热处理。保温材料选用热工性能较好的阻燃型挤塑泡沫板。

（３）外窗采用铝合金单框双玻窗。采用断热节能幕墙系统，断热铝合金型

材在室内外有温差的情况下，热量在铝合金型材的传递中不形成通路，有效减少通过铝型材的热量传导。

（４）在幕墙的结构设计上采用合理的密封胶设计原理和选用性能良好的密封材料，提高幕墙的密封性能，以上结构可使得节能幕墙的传热系数降低至

３．ＯＯＷ／Ｍ２ Ｋ以下，具有优良的保温隔热性能，节能效果显著。同时也能起到较

佳的隔声隔噪效果，一般节能的幕墙的隔声量可达３０—４０ｄｂ。

（５）为防止直射日光透过玻璃射入室内，减少投射的太阳辐射，防止夏季室内温度过高和光线太强，达到良好的室内使用条件、降低制冷能耗，采用顶棚自动内遮阳系统。

２、室内环境控制系统

（１）照明系统，全部采用节能灯，可根据房间照度自动控制。

（２）采用自然通风和机械送风相结合的措施，室内空调具有送新风及调温功

能，使室内空气常保新鲜。尽可能在公共部分、办公用房和后台化妆空间利用自然采光和自然通风，以创造舒适的室内生活环境，并达到节能目的。

（３）空调末端采用可调式风机盘管，大空间（剧场、音乐厅）采用置换式通

风。

３、空调设备系统

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青岛大剧院建筑节能关键技术的研究

（１）采用高效变频冷水机组，合理划分空调区域，机组大小合理搭配。

（２）空调水系统采用二次泵交流量系统，部分区域采用变风量系统。

（３）

空调系统的排风系统设置热回收装置。

４、生态系统

（１）选用太阳能路灯和节水洁具、自感应沽具以达到节能节水目的。（２）引入市政中水管道绿化和洗车。（３）选用绿色环保的建材。

１．３主要研究工作

本文研究的对象是青岛大剧院外围护结构结构系统外墙、玻璃幕墙和外窗

户、屋面、遮阳节能技术，

主要包括以下工作：

（１）研究了两排孔３９０ｍｘ

１９０ｍｍＸ

１９０ｍｍ的复合保温砌块，理论上计算出

砌块各种组合的热阻值，得出理论计算平均热阻值最大时复合保温砌块的结构尺

寸。同时建立数学模型，利用专业软件进行数值模拟计算，得出砌块的最佳尺寸下的平均热阻值。最终对砌块进行实验室研究，验证数值计算的正确性，得出砌块最佳尺寸和相关热工参数。

（２）研究采用双层镀膜玻璃＋热桥阻断处理的铝合金窗框技术的各项性

能，通过理论分析，对大剧院的玻璃选型提供理论支持。同时研究分析了国际上流行的双层皮玻璃幕墙技术。

（３）分析目前各种流行的遮阳技术。

（４）对目前常用的几种屋面保温技术进行研究，并进行对比分析。（５）对采用各种节能技术和不采取节能措施的建筑能耗进行计算，并进行经济性分析对比。

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青岛理工大学工学硕士学位论文

第２章外墙保温节能技术

２．１青岛大剧院外墙结构概述

国务院在１９９２年颁布了［１９９２］国发６６号文，从１９９５年起，我国严寒和寒冷地区城镇新建建筑在８０年代初的设计能耗水平基础上节能５００，６，但节能投资不超过土建工程造价的１０％，节能投资回收期不超过１０年。为实现节能５０％的目标建筑物耗热量指标应降低３５％；供热系统的节能率应达到２３．６％。

青岛大剧院工程采用外墙保温技术，该建筑结构采用框架结构，外墙为非承重结构墙体，设计采用混凝土保温砌块。根据建筑外观设计，青岛大剧院外墙

采用钢挂大理石，石材选用崂山红或相近材料。

近年来，国内外建筑墙体节能技术迅速发展，出现了各种先进的新材料和新工艺，诸如新型节能墙体材料，外墙绝热及饰面型节能墙体，保温中空墙体系，

夹芯墙体系及外墙内保温体系等。按照青岛市墙改办的要求，建筑墙体不得使用

粘土砖，根据建筑的造价和建筑声学设计单位的要求，最终选用轻质混凝土保温

砌块砌筑外墙，以减轻建筑总重，节约结构构件的用料，同时达到满足保温隔热和建筑声学隔声要求。

设计选用复合保温砌块，但没有给出保温砌块的详细做法以及各项热工数

据，为验证建筑物节能是否达到节能规范要求的节能５０％的要求。就需要从众多

的保温砌块结构尺寸中，为青岛大剧院选取一种保温隔热性能效果最佳的砌块结

构尺寸，同时得出保温砌块保温隔热性能数据，以便计算出建筑外围护结构采用

保温砌块后的建筑能耗情况。

２．２复合保温砌块传热过程的理论分析

２．２．１复合保温砌块的构成和结构

１、复合保温砌块的构成

根据工程需求，本文所设计和研究的复合保温砌块的结构如图２—１所示，砌

块的整体尺寸为３９０ｍｍＸ１９０ｒｅＸ１９０ｍｍ。其中，主体部分是由易得且价格低廉的

水泥、粉煤灰、石子、砂子等构成的混凝土，保温材料采用的是不易吸水密度为

２０ｋｇ／ｍ３的聚苯乙烯泡沫塑料。

复合保温是把保温材料交叉排列在复合墙体中间，主体墙一般是由砌在保温材料两侧的混凝土砌块或砖砌快构成。保温材料可用岩棉板、聚苯板、玻璃棉板

１０

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或袋装膨胀珍珠岩等，这种外墙在主体施工时即将保温层砌入。

ｌ

塑：：！

１１引］』

ｉ

１——砌块主体混凝土；２、３、４、５一聚苯乙烯泡沫塑料

图２－１复合保温砌块结构图

２、复合保温砌块的结构设计

根据文献“”的设计标准ＧＢ／Ｔ１５２２９—２００２可知，承重砌块最４，＃ｆ－壁厚不应小

于３０ｍｍ，肋厚不应小于２５ｍｍ；保温砌块最小外壁厚度和肋厚不宜小于２０ｍｍ。在

满足以上要求的同时，本文所研究的砌块开孔率均大于４００５，小于４０％情况不再

考虑。

开空率是指孔的表面积占砌块表面积的比例；用式２－１表示。

Ｋ－Ｓｋ／Ｓ：Ｘ

１００％‘１０

（２—１）

Ｓｔ【＿一砌块孔的表面积，肝；

Ｓｚ－一砌块总的表面积，盯：

砌块的每一种具体形状是由ａ．、ａｚ、ａｓ、ｂ．、ｂ。、Ｓ。、Ｓ：、Ｓ。、ｓ。、ｓ。这些参数取一定数值时形成的，当其中某一个参数的数值发生变化，砌块的结构尺寸就发生改变。按一定规律排列组合出不同结构尺寸构成的一个砌块集合，砌块的具体

排列结果如表２－３所示，其中ａ。、ａ：、ａ３、ｂ。、ｂ：、Ｓ。、ｓ：、ｓ。、Ｓ。、ｓ。分别与图２－１

中的各个参数意义相同，单位为ｍｍ，ｋ为砌块的开孔率，Ｒ为砌块的平均热阻值，

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单位为砰 Ｋ／Ｗ。

２．２．２砌块平均热阻的计算和数据分析

１、平均热阻的计算

热阻是表示常用围护结构热工特性的一个基本量，单层材料的热阻值与材料的厚度成正比，与材料的导热系数成反比。所以研究砌块保温性能优劣应首先计算砌块的热阻大小。由文献“４１可得由两种以上材料组成的，两向非匀质围护结构（如各种形式的空心砌块以及填充保温材料的墙体等）其平均热阻按（２—２）计

算，该公式的实质是各部分的热阻按面积进行加权平均。

，

Ｒｐ＝

喜妻

一（疋＋比）

口‘埘

（２—２）

式中

心一平均热阻，酊 Ｋ／Ｗ：

Ｆ一与热流方向垂直的总传热面积，ｍ２：Ｆ。一按平行热流方向划分的各个传热面积，砰；Ｒ，－对应于传热面积Ｆ；上的总热阻，时 Ｋ／Ｗ；凡一内表面换热阻，吖．Ｋ／Ｗ，通常取０．１１５“４１；

Ｒ－－外表面换热阻，肝．Ｋ／Ｗ，通常取０．０４３“”；

妒一多种材料组成的围护结构平均传热阻Ｒ修正系数按表２一ｌ取。

按照以上公式，利用ｍａｔｌａｂ侧语言编写的程序来计算各种情况下砌块的平均热阻，计算结果列入表２—２中。

表２－１多种材料组成的围护结构平均传热阻艮的修正系数ｐ值

序号

ｌ２３４

＾：／＾。或（ｘ。＋＾。）／（２＾，）

０．０９－０．１９０．２０－０．３９０．４０－０．６９０．７０－０．９９

修正系数舻

Ｏ．８６Ｏ．９３０．９６０．９８

附注：

（１）当围护结构由两种材料组成时，＾：应取较小的导热系数，＾。应取较

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大的导热系数，然后求得两者的比值；

（２）当围护结构由三种材料组成时，或由两种厚度不同的空气间层组成时，矽值可按（入。＋＾。）／（２＾）比值确定；

（３）当围护结构中存在圆孔时，应先将圆孔折算成相同面积的方孔，然后

再行计算。

需要提出的是，根据表２－１选取平均热阻值修正系数，聚苯乙烯泡沫塑料

的导热系数为０．０４２Ｗ／ｍ．Ｋ，本课题中砌块主体材料混凝土的导热系数为０．８５Ｗ／ｍ．Ｋ，＾：／＾。＝Ｏ．０４２／０．８５＝０．０５，因为该值并不在表２－１中的范围之内，所以表２－２中的平均热阻值是没有进行修正的，因此它只能表示当砌块结构尺寸发生变化时平均热阻值的大体变化趋势，平均热阻值与其真实值之间有一定的误

差。

表２－２砌块理论平均热阻值

类型

ｌ

ｓｌ

Ｓ２

Ｓ３

Ｓ４

ＳｓｂＩ４０４５５０５５６０

ｂ２６０５５５０４５４０

ｂｌ＋ｂ２

１００１００１００１００１００

ａＩａ２

ａｌ十ａｚ

２３０２３０２３０２３０２３０

凡

１．９７０８１．９８６８１．９９２１１．９８６８１．９７０８

ｋ

３０３０３０３０３０

３０３０３０３０３０

３０３０３０３０３０

３０３０３０３０３０

３０３０３０３０３０

１００１００１００１００１００

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３０３０３０３０３０３０

３０３０３０３０３０３０

３０３０３０３０３０３０

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３０３０３０３０３０３０３０

３０３０３０３０３０３０

３０３０３０３０３０３０３０

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３０３０３０３０３０３０３０

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３０

青岛大剧院建筑节能关键技术的研究

童里堡三奎耋三耋堡圭耋堡鎏圣

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３０３０３０３０３０３０

３５３５３５３５３５３５

３０３０３０３０３０３０

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３０３０３０３０３０３０３０

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３０３０３０３０３０

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青岛大剧院建筑节能关键技术的研究

童墅堡三奎茎三茎堡圭耋堡堡圣

３０

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３０

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３０３０３０３０

３０３０３０３０

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３０３０３０３０３０３０

４０４０４０４０４０４０

３０３０３０３０３０３０

３５３５３５３５３５３５

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２３０

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青岛大剧院建筑节能关键技术的研究

重璺至三奎耋三耋堡圭茎堡篁圣

３５３５３５３５３５３５

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３０３０３０３０３０３０３０

３５３５３５３５３５３５３５

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３０３０３０３０３０３０３０

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１６

青岛大剧院建筑节能关键技术的研究

２０３０３０３０３０３０

３０３０３０３０３０

３０３０３０３０３０

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１００１００１００１００１００１００

１２０１２０１２０１２０１２０１２０

２２０２２０２２０２２０２２０２２０

１．６２６９１．６５５９１．６７０ｌ１．６７０１１．６５５９１．６２６９

４１．０３％４１．０３％４１．０３％４１．０３％４１．０３％４１．０３％

２、对表２．２中数据的分析

砌块的热阻值是评价其保温性能优劣的主要指标，虽然理论热阻值计算值

与砌块真实值之间有一定的误差，但可根据它分析出砌块结构变化时，砌块热阻

值的大体变化趋势。本节主要分析表２－２中的数据得出一些结论，为工程中要求不太高的计算提供依据。在论文以后的章节中将对砌块保温性能的其它方面进行

研究。通过分析表２—２中的数据可以得出以下结论：

（１）对于砌块当Ｓ。和ｓ。的值相等时，即上排孔和孔之间的距离与下排孔到

左右两侧的距离相等时，ｂｔ＝ｍ，ｂ２ｒａｎ和ｂｔ＝ｎ，ｂ２ｒａｍ时的平均热阻值是相等的，ｂ。、

ｂ。相差最小时的平均热阻值一般是最大值。用图２－２来表其中一组平均热阻值随上排孔的宽度变化趋势。

（２）对于砌块当Ｓ．和Ｓ：的值不相等时，即上排孔和孔之间的距离与下排孔

到左右两侧的距离不相等时，ｂｔ＝ｍ，ｂ２＝ｎ和ｂｔ＝ｎ，ｂｚ＝ｍ时的平均热阻值也不相等。ｓ。＞ｓ。时用图２—３和Ｓｔ＜ｓ：时用图２－４来表示其中一组平均热阻值随上排孔的宽度变化趋势。

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青岛大剧院建筑节能关键技术的研究

青岛理工大学工学硕土学位论文

９９００９８５０９８００９７５０９７００

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６０

上排孔的宽度（Ⅱ）

图２－２平均热阻值随上排孑Ｌ宽度的变化

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上捧孔的宽度（＿）

图２一３平均热阻值随上排孔宽度的变化

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上捧孔的宽度（皿）

图２—４平均热阻值随上排孑Ｌ宽度的变化

（３）在Ｓ：、Ｓ５、ａ。、ａ２、ｂ。、ｂ：取一定值时，只要Ｓｌ＋ｓ。＋ｓ。不变，砌块的热

阻值就不变。

将整组数据作比较：

（４）增大Ｓ．，即减小ｂ．＋ｂ：，其它值保持不变，平均热阻Ｒｐ减小。（５）增大Ｓ：，即减小ａ２，其它值保持不变，平均热阻Ｒｐ减小。

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