EPS模块剪力墙结构建筑节能体系农村住房应用

本文通过现场测试和软件模拟,分析了一种新型建筑节能技术即EPS模块剪力墙结构建筑节能体系在宁夏海原县农村住房建设中的应用效果,探讨了该体系在北方寒冷地区新农村住房建设中的应用前景.

引言

建筑能耗约占全社会总能耗的三分之一左右,建筑节能是降低能源消耗、缓解能源供应紧张的有效措施之一.农村建筑面积约占全国建筑面积的60%,能耗占全国建筑总能耗的37%,无论从建筑总量还是能耗总量来说,农村建筑均占有较高的比例.

EPS模块剪力墙结构建筑节能体系简介

EPS模块是由可发性聚苯乙烯颗粒经发泡后,通过专用的设备和模具加热成型而制得的具有闭孔结构的聚苯乙烯泡沫塑料型材.模块内外均布燕尾槽,上下左右有插接企口.EPS模块技术性能指标如下：

表1EPS模块技术性能

项目指标

表观密度/（kg/m3）≥20≥25≥30

压缩强度/MPa≥0.14≥0.17≥0.20

导热系数/（W/（mK））≤0.037≤0.035≤0.033

尺寸稳定性/%≤0.3≤0.3≤0.3

水蒸气渗透系数/（ng/（Pams））≤4.0≤4.0≤4.0

吸水率（体积分数）/%≤2.0≤2.0≤2.0

熔结性断裂弯曲负荷/N≥30≥35≥40

弯曲变形/mm≥20≥20≥20

燃烧性能分级D、E级（可燃型）；B、C级（难燃型）

垂直于板面方向的抗拉强度/MPa≥0.20≥0.25≥0.30

以下为不同类型的EPS空心模块组成的复合墙体：

EPS模块混凝土剪力墙结构体系,将抗震需求与节能需求融为一体.经测试,表观密度≥25kg/m3或≥30/m3墙体空腔模块组合的复合墙体,内外表面分别抹20mm厚纤维抗裂砂浆、加一层耐碱玻纤网布复合,其传热系数分别为K等于0.25W/（m2K）和K等于0.24W/（m2K）.表观密度≥30kg/m3、150mm厚的复合屋面空心板,传热系数K等于0.25W/（m2K）.

EPS模块剪力墙结构建筑节能体系农村住房应用分析

1.建筑概况

EPS模块剪力墙结构建筑节能体系于2012年在宁夏海原县农村危房改造工程首次使用,本文的研究对象为海原县树台乡的一处农村住房.该建筑面积为192.0m2单层.模块内外两侧壁厚均为45mm,EPS屋面空心板内穿插钢管,保温与结构一体.建筑外窗为塑料双玻窗,外门为保温门.

2.围护结构热工性能

经测试的围护结构的传热系数如下表.表中同时对比了该建筑围护结构传热系数与农村传统砖瓦住房和《<严寒和寒冷地区农村住房节能技术导则》中的寒冷（A）区围护结构的传热系数限值.围护结构传热系数（W/（m2?K））

剪力墙体系农村住房农村传统砖瓦住房导则中传热系数限值

屋面0.311.260.5

外墙0.252.200.6

户门2.003.502.7

外窗2.706.402.7

通过对比,剪力墙结构体系农村住房屋面和外墙的传热系数比农村传统砖瓦住房分别低75.4%和88.6%,比导则中的限值也分别低了38.0%和58.3%,剪力墙结构体系农村住房保温性能优越.

建筑热惰性指标影响热舒适性,依据《民用建筑热工设计规范》,对比计算剪力墙结构体系和砖瓦住房外墙的热惰性指标（不考虑抹灰层）.前者外墙热惰性指标为2.62,后者为3.15,由于剪力墙结构体系屋面采用轻质EPS模块,相对于砖瓦房,其屋面热惰性指标也较差.综合来看,剪力墙结构体系农村住房热惰性指标较农村传统砖瓦房差,对热舒适性的影响如何,还需进一步研究.

3.建筑室温测试

对树台村剪力墙体系农民住房进行为期3天的室内外温度连续检测,测试起始时间为：

开始时间：2012-11-2314：00：00

停止时间：2012-11-2614：00：00

选取两个房间,其中一个房间用电暖器采暖,额定功率1000W,实际开启功率为500W,采暖房间面积为24m2.另一个房间不采暖,为了避免内墙传热对温度的影响,另一个房间与采暖房间相隔两个房间.

测试期间室内外平均温度及其变化曲线如下,测试第一天出现停电现象,采暖房间室内温度偏低.通过测试数据可以看出,在不采暖的情况下,树台村剪力墙体系农民住房平均温度在零度以上,保温效果较好.

表2室内外平均温度（℃）

室外温度采暖室内温度非采暖室内温度

-5.0112.822.10

4.建筑能耗分析

利用中国建筑科学研究院PKPM建筑能效计算软件（EEFC）居住建筑模块模拟计算该建筑和同型式农村砖房建筑采暖能耗,砖房围护结构传热系数采用表3中的数值.

建筑模拟计算参数为：

（1）计算用采暖期室外平均温度等于-3.8（℃）

（2）室内平均温度等于16（℃）

（3）采暖期实际采暖天数等于165（d）

模拟结果为,剪力墙体系建筑采暖耗热量指标为28.57W/m2,同型式砖房采暖耗热量指标为95.23W/m2,前者比后者低66.66W/m2,节能率为70.0%.

宁夏城镇住宅50%节能设计标准,固原市的采暖耗热量指标为20.9W/m2,虽然剪力墙体系建筑双面保温,外墙传热系数比宁夏城镇住宅50%节能设计标准传热系数限值低很多,但由于农村住宅体形系数大,建筑采暖耗热量指标仍比城镇住宅高.这一方面说明了推进农村住房节能工作的必要,也意味着仅仅依靠提高围护结构的保温性能不能有效降低农村建筑能耗,尚需其他措施与围护结构节能技术相配合.

总结

EPS模块剪力墙结构建筑节能体系农村住房具有优良的保温、热惰性及抗震性能,并且建筑产业化程度高,与农村传统砖房比较,其保温性能、施工性能和抗震性均高.采暖耗热量也大幅度减小,因此减少农民采暖费用的投入.此外,由于该体系施工简单,农民可以自己建造,降低建造成本.因此,EPS模块剪力墙结构建筑节能体系农村住房也具有很高的推广价值.

（作者单位：宁夏建筑科学研究院有限公司）