2024年4月1日发(作者：翦曼衍)
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—
IAN
0
ZH
建筑节能
邢 娜：某冷库XPS与PU保温方案下能耗模拟分析
某冷库XPS与PU保温方案下能耗模拟分析
邢 娜
（欧文斯科宁（中国）投资有限公司，上海 201204）
摘 要：随着近年来，我国对生鲜、畜肉、果蔬类的消费逐年增长，单纯地依靠物流已无法满足防腐保鲜的需求，因此各地都纷纷新
建了很多不同规模的冷藏库项目。相比其他建筑类型，冷藏库室内设计参数具有低温高湿的特点，因而在非透明围护结构保温材
料选用上，优选闭孔泡沫类的材料。这类材料具有不怕水汽、导热系数低、温度变形系数小、抗压强度高的特点。本文就目前冷藏
库项目中常用的现场喷涂发泡聚氨酯和挤塑板两类保温方案，以青岛某冷藏库项目为模型，运用eQUEST能耗模拟分析软件，对
比分析两种方案的全年运行能耗，供冷藏库行业进行保温设计时作技术参考。
关键词：冷库；能耗；XPS挤塑板；PU聚氨酯
中图分类号：TU249.8 文献标识码：A 文章编号：1673‐5781（2018）03‐0450‐04
1 研究内容与方法
1.1 研究内容
以青岛某冷藏库项目为模拟对象，对比分析考虑
挤塑板（XPS）与聚氨酯发泡（PU）两种保温材料，在
热阻性能随时间衰减下的全年能耗变化。
1.2 研究方法
研究采用美国劳伦斯伯克利国家实验室
（LBNL）和及其联盟（Associates）携手
合作，基于DOE‐2开发的建筑能耗分析软件———
eQUESTversion3.65refrigerationversion。该软
［1］
表1 各层层高
楼层
－1
1
2～3
4
冷库类型
高温库
低温库
低温库
低温库
层高／m
5.4
5.4
6.6
5.4
按照设计图纸，在eQUEST中建立所需的建筑
模型，如图1所示，立面门窗尺寸均按图纸选取。
件是计算配有制冷系统的超市卖场及大型冷库全年
能耗的专业软件
。
本次模拟计算以青岛某冷藏库项目为对象，模
拟分析外墙、屋顶分别使用XPS与PU两种保温材
料，在达到同等整体平均传热系数下，因材料随时
间发生热阻衰减，导致的冷库全年耗电量和运行费
用的变化。
图1 建筑模型
2.2 气象参数及能源费率
2.2.1 气象参数
［3－4］
选用青岛典型年气象参数（表2）进行模拟计算。
青岛属于我国寒冷地区，在居住和公共建筑中，冬季
2
2 参数设定
2.1 建筑模型
本冷库地下1层，建筑面积5152m
；地上4层，
建筑面积22507m
；总建筑面积为27659m。各层
层高见表1。
收稿日期：2018‐04‐21；修改日期：2018‐05‐15
22
采暖负荷和夏季制冷负荷较为接近。对于冷库而言，
由于室内设定温度在冬季也远低于室外室温，全年能
耗几乎全部来自于制冷。
作者简介：邢 娜（1982－），女，山西古县人，硕士，欧文斯科宁（中国）投资有限公司工程师.
450
《工程与建设》 2018年第32卷第3期
邢 娜：某冷库XPS与PU保温方案下能耗模拟分析
表2 青岛气象参数概况
城市
维度
经度
冬季设计湿球温度（1％）
夏季设计干湿球温度（1％）
HDD天数
［5］
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N
—
JIANZHUJI
—
ENEG
建筑节能
青岛
北纬36.1°
东经120.3°
－9℃
29／26℃
2149
2502
CDD天数
全年太阳辐射照度Kcal／cm
2
118.1
通工业用电的电价为每千瓦时0.7525元。
2.3 围护结构
围护结构根据设计资料确定主体结构，保温层按
照XPS和PU分别设定，厚度按照不考虑保温材料
热阻值衰减下，满足整体传热系数相同要求计算得
出。外墙、地面、屋顶等围护结构材料参数及组成可
详见表3。
2.2.2 能源费率
按照青岛物价局提供，青岛直供区1kV以下普
表3 围护结构组成
编号
1
2
3
1
2
3
4
5－1
5－2
6
7
8
1
2
3－1
3－2
1
2
3
4
5
6－1
6－2
7
8
1
2
3－1
3－2
3－3
3－4
材料名称
水泥砂浆
400混凝土
水泥砂浆
C30细石混凝土
水泥砂浆
PVC防水卷材
水泥砂浆
XPS
聚氨酯
水泥砂浆
C15素混凝土
室内空气
C30混凝土
钢筋混凝土
聚氨酯（－1～3）
聚氨酯（4）
室外空气
硬质聚氨酯
钢筋混凝土
水泥砂浆
轻集料混凝土
XPS
聚氨酯
水泥砂浆
室内空气
砖墙
水泥砂浆
XPS（－1）
XPS（1－4）
聚氨酯（－1）
聚氨酯（1－4）
厚度／mm
20
400
20
150
20
20
150
125
35
15
50
370
150
200
180
130
20
30
100
85
20
240
20
150
200
125
166
导热系数W
／（m·K）
0.93
1.74
0.93
1.51
0.93
0.93
0.029
0.024
0.93
1.74
1.51
1.74
0.024
0.024
0.024
1.74
0.93
0.84
0.029
0.024
0.93
0.58
0.93
0.029
0.029
0.024
0.024
干密度
（kg／m
3
）
1800
2500
1800
2300
1800
不计入
1800
30
40
1800
2500
0.120
2300
2500
40
40
0.043
40
2500
1800
1600
30
40
1800
0.120
1400
1800
30
30
30
30
蓄热系数W
／（m
2
·K）
11.37
17.2
11.37
15.36
11.37
11.37
0.36
0.54
11.37
17.2
15.36
17.2
0.54
0.54
0.54
17.2
11.37
10.36
0.36
0.54
11.37
7.92
11.37
0.36
0.36
0.36
0.36
比热容
／［kJ／（kg·K）］
1.05
0.92
1.05
0.92
1.05
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
.05
.38
.38
.05
.92
.92
.92
.38
.38
.38
.92
.05
.05
.38
.38
.05
.05
.05
.38
.38
.38
.38
计算值
U＝3.664
D＝4.443
外墙
UXPS＝0.182
D
XPS
＝4.453
D
PU
＝5.404
U
PU
＝0.181
地面
楼板
U2＝0
U
2
＝0
D
1
＝7
D
2
＝8
.154
.117
.541
.666
屋面由
上至下
UXPS＝0.089
DXPS＝0.088
DPU＝8.107
UPU＝7.435
UXPS1＝0.178
UXPS2＝0.136
UPU1＝0.177
UPU2＝0.136
内墙
外窗双层中空非断热铝合金窗，U＝2.8W／（m
2
·K），遮阳系数0.86，可见光透射比0.71
经查阅大量文献，并未搜到国内官方检测机构就
保温材料的衰减特性的实验测定结果，国外数据因检
测环境工况不同也存在差异。图2显示XPS、EPS、
PU热阻衰减曲线是常规环境工况下，由德国Wufi
［7］
软件（围护结构复合传传热分析软件）生成
。图3
数据是美国陆军严寒地区研究和工程研究室对屋顶
［8］
保温材料在吸水状况下的衰减特性曲线
。因冷库
应用中保温材料是否会受到水汽侵蚀产生热阻衰减，
主要取决于施工水平。故本次模拟计算对两组数据
均做了分析，与XPS对比十年应用下热阻值衰减引
发的能耗变化。
图2 保温材料衰减特性曲线1
《工程与建设》 2018年第32卷第3期
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建筑节能
邢 娜：某冷库XPS与PU保温方案下能耗模拟分析
冷库的制冷系统运行时间按照冬夏季分别设定，
主要运行在城市电网负荷较低的夜间时段，其余运行
［9］
时间表按照公建节能规范中设定
，详见表6。
表6 运行时间表
时刻
人员
冬／夏季
0
0
0
0
0
0
0
0
照明
冬／夏季
0
0
0
0
设备
冬／夏季冬季
1
1
1
0
制冷系统
夏季
1
1
1
0
图3 保温材料衰减特性曲线2
1（12－1am）
2（1－2am）
3（2－3am）
4（3－4am）
根据以上两组曲线图，可以看出材料的热阻衰减
主要发生在应用初期的前300天内，在测试第700天
以后基本趋于稳定。考虑第一年取全年平均导热系
数，第二年及以后取等值，模拟中选用的材料导热系
数见表4。
表4 XPS与PU衰减参数
保温
热阻值衰减率
衰减后导热系数
材料
［W／（m·K）］
第一年第二年及以后第一年第二年及以后
XPS
PU
13
38
％190
PU
1
240
％
％
43
％
78
％
％
0
.
.
03330
0.
0387
0400
0
.
0
.
0358
.
0421
1091
2.4 室内参数设定
按照设计图纸，该冷库每层均可划分为内区冷库
和外区穿堂两个大区域（图4）。
图4 冷库分区
制冷系统主要用以维持内区冷库的库温要求，其
中仅地下一层为高温库，温度设定为0℃，地上四层
冷库均为低温库，库温设定为－18℃。
除经围护结构传热产生的负荷外，室内得热也是
负荷的一部分，主要来自于包括人员、照明、设备功率
密度，参数设定见表5。
表5 室内得热设定
房间类型
人员密度照明密度设备密度
／［W
2
／人］／［W／m
2
］／［W／m
2
］
外部穿堂46116.5
内部冷库0150
452
《工程与建设》 2018年第32卷第3期
5（4－5am）00000
6（5－6am）00000
7（6－7am）0.10.10.100
8（7－8am）0.50.50.500
9（8－9am）0.950.950.9500
10（9－10am）0.950.950.9500
11（10－11am）0.950.950.9500
12（11－12am）0.80.80.801
13（12－13
p
m）0.80.80.801
14（13－14
p
m）0.950.950.9500
15（14－15
p
m）0.950.950.9500
16（15－16
p
m）0.950.950.9500
17（16－17
p
m）0.950.950.9500
18（17－18
p
m）0.30.30.300
19（18－19
p
m）0.30.30.300
20（19－20
p
m）00000
21（20－21
p
m）00000
22（21－22
p
m）00011
23（22－23
p
m）00011
24（23－24
p
m）00011
2.5 制冷系统
R717
该冷库制冷机采用单级螺杆制冷压缩机
，压缩机理论排气量285m
，工质为
3
／h，制冷效率2.72。
冷凝器选用蒸发式冷凝器，冷库末端冷却设备选用可
变风量的冷风机，高温库送风温度－4℃，低温库送风
温度－22℃。
3 模拟结果及分析
按照章节2中所述，在eQUEST中进行设定并
做全年
XPS
8760小时能耗模拟后，得出表4中选用的
电与运行费用
、PU在使用后不同衰减后导热系数下的全年耗
（表7）。从表7可以看出，内部得热热
源设备和照明耗电为恒定值，而制冷机、冷却设备和
风机三部分耗电会随材料热阻值衰减而增加，并导致
冷库全年总耗电和运行费用的增加
XPS
。表8
了材料衰减导致的能耗和运行费用增加幅度
第一年与第二年及以后的数据作为基数
分别以
。
，对比
邢 娜：某冷库XPS与PU保温方案下能耗模拟分析
表7 全年耗电及运行费用
材料
PU1第一年
PU1第二年及以后
PU2第二年及以后
XPS第二年及以后
PU2第一年
XPS第一年
制冷机耗电
／（kWh／
y
r）
2，340，180
2，397，504
2，402，774
2，344，222
2，411，711
2，649，767
制冷机耗电
／（kWh／
y
r）
0.00％
2.45％
2.67％
0.00％
13.03％
2.88％
冷却设备耗电
／（kWh／
y
r）
151，931
155，994
156，346
152，194
156，947
172，500
冷却设备耗电
／（kWh／
y
r）
0.00％
2.67％
2.91％
0.00％
13.34％
3.12％
风机耗电
／（kWh／
y
r）
1，617，518
1，660，358
1，664，280
1，620，461
1，670，946
1，849，092
风机耗电
／（kWh／
y
r）
0.00％
2.65％
2.89％
0.00％
14.11％
3.12％
设备耗电
／（kWh／
y
r）
1，218
1，218
1，218
1，218
1，218
1，218
其他设备耗电
／（kWh／
y
r）
0.00％
0.00％
0.00％
0.00％
0.00％
0.00％
照明耗电
453
N
—
JIANZHUJI
—
ENEG
总耗电
／（kWh／
y
r）
5，094，184
5，198，411
5，207，954
5，101，433
5，224，158
5，655，913
总耗电
／（kWh／
y
r）
0.00％
2.05％
2.23％
0.00％
10.87％
2.41％
运行费用
／（元／
y
r）
3，833，378
3，911，807
3，918，988
3，838，832
3，931，184
4，256，074
运行费用
／（元／
y
r）
0.00％
2.05％
2.23％
0.00％
10.87％
2.41％
建筑节能
／（kWh／
y
r）
983，337
983，337
983，337
983，337
983，337
983，337
照明耗电
／（kWh／
y
r）
0.00％
0.00％
0.00％
0.00％
0.00％
0.00％
表8 全年耗电与运行费用变化率
材料
PU1第一年
PU1第二年及以后
PU2第二年及以后
XPS第二年及以后
PU2第一年
XPS第一年
在不考虑材料热阻值衰减时，PU的导热系数小
于XPS，其热工性能优于XPS。但在使用过程中，因
PU的热阻值衰减程度高于XPS（两组数据均是如
此），其逐年全年能耗比XPS要高。
4 结束语
按照以上模拟计算结果，假设XPS和PU在第
二年以后热阻值衰减趋于平缓，导热系数趋于恒定，
则10年的耗电量和运行费用总计如表9。
表9 十年总耗电和运行费用
材料
总耗电［kWh／
y
r］
运行费用［元／
y
r］
XPS
51，007，077
38，382，866
PU1
52，215，833
39，292，463
PU2
56，111，173
42，223，654
图5 第一年全年耗电及运行费用对比
即在10年使用中，因PU材料衰减幅度较大，致
使总耗电和运行费用均高于XPS。常规应用下，10
年PU总耗电比XPS多1208757kWh，运行费用高
出909597元；水汽渗透侵蚀下，10年PU耗电高出
XPS保温5104096kWh，业主需要多支付的运行费
高达3840788元。
〔参考文献〕
［1］ WAYNETOBIASSON，reinthe
［2］ 中华人民共和国住房和城乡建设部.公共建筑节能设计标准：
［3］ 黄茂松，贾润萍，魏路.PU外保温材料现状与发展趋势评析
［R］.聚氨酯泡沫塑料科研、生产、技术交流会，2015.
［4］ 王勇，王向东，李莹.挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）的主要性能
及应用领域分析［J］.中国塑料，2011（8）：75－80.
［5］ 卜庆浩.XPS在冷库建筑中的应用［J］.冷藏技术，2015（1）：57－58.
［6］ 陈小霞，陈次颖.冷库喷灌硬质PU保温优质施工的探讨［J］.制
冷，1998（1）：80－82.
［7］ 郭祥旭，王金成，王希光.硬质聚氨酯泡沫塑料（PU）在冷库保温
工程中的应用技术［J］.消防视点，2002（12）：56.
《工程与建设》 2018年第32卷第3期
453
GB50189－2015［S］.北京：中国建筑工业出版社，2015.
RoofsofColdStorageBuildings［D］.1998，12
图6 第二年及以后全年耗电及运行费用对比
根据图5和图6所示，第一年PU两组衰减特性
曲线下，能耗和运行费用相比XPS增长2.05％，全
年耗电量分别增长了104227kWh和113770kWh；
运行费用分别增长了78429元和85610元。同样第
二年及今后几年，相比XPS衰减下，PU两组衰减后
热工性能下，每年耗电量增长达122726kWh和554
481kWh；全年耗电费用增长达92352元和417242
元；增长幅度分别达到2.41％和10.87％。
2024年4月1日发(作者：翦曼衍)
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建筑节能
邢 娜：某冷库XPS与PU保温方案下能耗模拟分析
某冷库XPS与PU保温方案下能耗模拟分析
邢 娜
（欧文斯科宁（中国）投资有限公司，上海 201204）
摘 要：随着近年来，我国对生鲜、畜肉、果蔬类的消费逐年增长，单纯地依靠物流已无法满足防腐保鲜的需求，因此各地都纷纷新
建了很多不同规模的冷藏库项目。相比其他建筑类型，冷藏库室内设计参数具有低温高湿的特点，因而在非透明围护结构保温材
料选用上，优选闭孔泡沫类的材料。这类材料具有不怕水汽、导热系数低、温度变形系数小、抗压强度高的特点。本文就目前冷藏
库项目中常用的现场喷涂发泡聚氨酯和挤塑板两类保温方案，以青岛某冷藏库项目为模型，运用eQUEST能耗模拟分析软件，对
比分析两种方案的全年运行能耗，供冷藏库行业进行保温设计时作技术参考。
关键词：冷库；能耗；XPS挤塑板；PU聚氨酯
中图分类号：TU249.8 文献标识码：A 文章编号：1673‐5781（2018）03‐0450‐04
1 研究内容与方法
1.1 研究内容
以青岛某冷藏库项目为模拟对象，对比分析考虑
挤塑板（XPS）与聚氨酯发泡（PU）两种保温材料，在
热阻性能随时间衰减下的全年能耗变化。
1.2 研究方法
研究采用美国劳伦斯伯克利国家实验室
（LBNL）和及其联盟（Associates）携手
合作，基于DOE‐2开发的建筑能耗分析软件———
eQUESTversion3.65refrigerationversion。该软
［1］
表1 各层层高
楼层
－1
1
2～3
4
冷库类型
高温库
低温库
低温库
低温库
层高／m
5.4
5.4
6.6
5.4
按照设计图纸，在eQUEST中建立所需的建筑
模型，如图1所示，立面门窗尺寸均按图纸选取。
件是计算配有制冷系统的超市卖场及大型冷库全年
能耗的专业软件
。
本次模拟计算以青岛某冷藏库项目为对象，模
拟分析外墙、屋顶分别使用XPS与PU两种保温材
料，在达到同等整体平均传热系数下，因材料随时
间发生热阻衰减，导致的冷库全年耗电量和运行费
用的变化。
图1 建筑模型
2.2 气象参数及能源费率
2.2.1 气象参数
［3－4］
选用青岛典型年气象参数（表2）进行模拟计算。
青岛属于我国寒冷地区，在居住和公共建筑中，冬季
2
2 参数设定
2.1 建筑模型
本冷库地下1层，建筑面积5152m
；地上4层，
建筑面积22507m
；总建筑面积为27659m。各层
层高见表1。
收稿日期：2018‐04‐21；修改日期：2018‐05‐15
22
采暖负荷和夏季制冷负荷较为接近。对于冷库而言，
由于室内设定温度在冬季也远低于室外室温，全年能
耗几乎全部来自于制冷。
作者简介：邢 娜（1982－），女，山西古县人，硕士，欧文斯科宁（中国）投资有限公司工程师.
450
《工程与建设》 2018年第32卷第3期
邢 娜：某冷库XPS与PU保温方案下能耗模拟分析
表2 青岛气象参数概况
城市
维度
经度
冬季设计湿球温度（1％）
夏季设计干湿球温度（1％）
HDD天数
［5］
451
N
—
JIANZHUJI
—
ENEG
建筑节能
青岛
北纬36.1°
东经120.3°
－9℃
29／26℃
2149
2502
CDD天数
全年太阳辐射照度Kcal／cm
2
118.1
通工业用电的电价为每千瓦时0.7525元。
2.3 围护结构
围护结构根据设计资料确定主体结构，保温层按
照XPS和PU分别设定，厚度按照不考虑保温材料
热阻值衰减下，满足整体传热系数相同要求计算得
出。外墙、地面、屋顶等围护结构材料参数及组成可
详见表3。
2.2.2 能源费率
按照青岛物价局提供，青岛直供区1kV以下普
表3 围护结构组成
编号
1
2
3
1
2
3
4
5－1
5－2
6
7
8
1
2
3－1
3－2
1
2
3
4
5
6－1
6－2
7
8
1
2
3－1
3－2
3－3
3－4
材料名称
水泥砂浆
400混凝土
水泥砂浆
C30细石混凝土
水泥砂浆
PVC防水卷材
水泥砂浆
XPS
聚氨酯
水泥砂浆
C15素混凝土
室内空气
C30混凝土
钢筋混凝土
聚氨酯（－1～3）
聚氨酯（4）
室外空气
硬质聚氨酯
钢筋混凝土
水泥砂浆
轻集料混凝土
XPS
聚氨酯
水泥砂浆
室内空气
砖墙
水泥砂浆
XPS（－1）
XPS（1－4）
聚氨酯（－1）
聚氨酯（1－4）
厚度／mm
20
400
20
150
20
20
150
125
35
15
50
370
150
200
180
130
20
30
100
85
20
240
20
150
200
125
166
导热系数W
／（m·K）
0.93
1.74
0.93
1.51
0.93
0.93
0.029
0.024
0.93
1.74
1.51
1.74
0.024
0.024
0.024
1.74
0.93
0.84
0.029
0.024
0.93
0.58
0.93
0.029
0.029
0.024
0.024
干密度
（kg／m
3
）
1800
2500
1800
2300
1800
不计入
1800
30
40
1800
2500
0.120
2300
2500
40
40
0.043
40
2500
1800
1600
30
40
1800
0.120
1400
1800
30
30
30
30
蓄热系数W
／（m
2
·K）
11.37
17.2
11.37
15.36
11.37
11.37
0.36
0.54
11.37
17.2
15.36
17.2
0.54
0.54
0.54
17.2
11.37
10.36
0.36
0.54
11.37
7.92
11.37
0.36
0.36
0.36
0.36
比热容
／［kJ／（kg·K）］
1.05
0.92
1.05
0.92
1.05
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
.05
.38
.38
.05
.92
.92
.92
.38
.38
.38
.92
.05
.05
.38
.38
.05
.05
.05
.38
.38
.38
.38
计算值
U＝3.664
D＝4.443
外墙
UXPS＝0.182
D
XPS
＝4.453
D
PU
＝5.404
U
PU
＝0.181
地面
楼板
U2＝0
U
2
＝0
D
1
＝7
D
2
＝8
.154
.117
.541
.666
屋面由
上至下
UXPS＝0.089
DXPS＝0.088
DPU＝8.107
UPU＝7.435
UXPS1＝0.178
UXPS2＝0.136
UPU1＝0.177
UPU2＝0.136
内墙
外窗双层中空非断热铝合金窗，U＝2.8W／（m
2
·K），遮阳系数0.86，可见光透射比0.71
经查阅大量文献，并未搜到国内官方检测机构就
保温材料的衰减特性的实验测定结果，国外数据因检
测环境工况不同也存在差异。图2显示XPS、EPS、
PU热阻衰减曲线是常规环境工况下，由德国Wufi
［7］
软件（围护结构复合传传热分析软件）生成
。图3
数据是美国陆军严寒地区研究和工程研究室对屋顶
［8］
保温材料在吸水状况下的衰减特性曲线
。因冷库
应用中保温材料是否会受到水汽侵蚀产生热阻衰减，
主要取决于施工水平。故本次模拟计算对两组数据
均做了分析，与XPS对比十年应用下热阻值衰减引
发的能耗变化。
图2 保温材料衰减特性曲线1
《工程与建设》 2018年第32卷第3期
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45—
UJIENENGJ
—
IAN
2
ZH
建筑节能
邢 娜：某冷库XPS与PU保温方案下能耗模拟分析
冷库的制冷系统运行时间按照冬夏季分别设定，
主要运行在城市电网负荷较低的夜间时段，其余运行
［9］
时间表按照公建节能规范中设定
，详见表6。
表6 运行时间表
时刻
人员
冬／夏季
0
0
0
0
0
0
0
0
照明
冬／夏季
0
0
0
0
设备
冬／夏季冬季
1
1
1
0
制冷系统
夏季
1
1
1
0
图3 保温材料衰减特性曲线2
1（12－1am）
2（1－2am）
3（2－3am）
4（3－4am）
根据以上两组曲线图，可以看出材料的热阻衰减
主要发生在应用初期的前300天内，在测试第700天
以后基本趋于稳定。考虑第一年取全年平均导热系
数，第二年及以后取等值，模拟中选用的材料导热系
数见表4。
表4 XPS与PU衰减参数
保温
热阻值衰减率
衰减后导热系数
材料
［W／（m·K）］
第一年第二年及以后第一年第二年及以后
XPS
PU
13
38
％190
PU
1
240
％
％
43
％
78
％
％
0
.
.
03330
0.
0387
0400
0
.
0
.
0358
.
0421
1091
2.4 室内参数设定
按照设计图纸，该冷库每层均可划分为内区冷库
和外区穿堂两个大区域（图4）。
图4 冷库分区
制冷系统主要用以维持内区冷库的库温要求，其
中仅地下一层为高温库，温度设定为0℃，地上四层
冷库均为低温库，库温设定为－18℃。
除经围护结构传热产生的负荷外，室内得热也是
负荷的一部分，主要来自于包括人员、照明、设备功率
密度，参数设定见表5。
表5 室内得热设定
房间类型
人员密度照明密度设备密度
／［W
2
／人］／［W／m
2
］／［W／m
2
］
外部穿堂46116.5
内部冷库0150
452
《工程与建设》 2018年第32卷第3期
5（4－5am）00000
6（5－6am）00000
7（6－7am）0.10.10.100
8（7－8am）0.50.50.500
9（8－9am）0.950.950.9500
10（9－10am）0.950.950.9500
11（10－11am）0.950.950.9500
12（11－12am）0.80.80.801
13（12－13
p
m）0.80.80.801
14（13－14
p
m）0.950.950.9500
15（14－15
p
m）0.950.950.9500
16（15－16
p
m）0.950.950.9500
17（16－17
p
m）0.950.950.9500
18（17－18
p
m）0.30.30.300
19（18－19
p
m）0.30.30.300
20（19－20
p
m）00000
21（20－21
p
m）00000
22（21－22
p
m）00011
23（22－23
p
m）00011
24（23－24
p
m）00011
2.5 制冷系统
R717
该冷库制冷机采用单级螺杆制冷压缩机
，压缩机理论排气量285m
，工质为
3
／h，制冷效率2.72。
冷凝器选用蒸发式冷凝器，冷库末端冷却设备选用可
变风量的冷风机，高温库送风温度－4℃，低温库送风
温度－22℃。
3 模拟结果及分析
按照章节2中所述，在eQUEST中进行设定并
做全年
XPS
8760小时能耗模拟后，得出表4中选用的
电与运行费用
、PU在使用后不同衰减后导热系数下的全年耗
（表7）。从表7可以看出，内部得热热
源设备和照明耗电为恒定值，而制冷机、冷却设备和
风机三部分耗电会随材料热阻值衰减而增加，并导致
冷库全年总耗电和运行费用的增加
XPS
。表8
了材料衰减导致的能耗和运行费用增加幅度
第一年与第二年及以后的数据作为基数
分别以
。
，对比
邢 娜：某冷库XPS与PU保温方案下能耗模拟分析
表7 全年耗电及运行费用
材料
PU1第一年
PU1第二年及以后
PU2第二年及以后
XPS第二年及以后
PU2第一年
XPS第一年
制冷机耗电
／（kWh／
y
r）
2，340，180
2，397，504
2，402，774
2，344，222
2，411，711
2，649，767
制冷机耗电
／（kWh／
y
r）
0.00％
2.45％
2.67％
0.00％
13.03％
2.88％
冷却设备耗电
／（kWh／
y
r）
151，931
155，994
156，346
152，194
156，947
172，500
冷却设备耗电
／（kWh／
y
r）
0.00％
2.67％
2.91％
0.00％
13.34％
3.12％
风机耗电
／（kWh／
y
r）
1，617，518
1，660，358
1，664，280
1，620，461
1，670，946
1，849，092
风机耗电
／（kWh／
y
r）
0.00％
2.65％
2.89％
0.00％
14.11％
3.12％
设备耗电
／（kWh／
y
r）
1，218
1，218
1，218
1，218
1，218
1，218
其他设备耗电
／（kWh／
y
r）
0.00％
0.00％
0.00％
0.00％
0.00％
0.00％
照明耗电
453
N
—
JIANZHUJI
—
ENEG
总耗电
／（kWh／
y
r）
5，094，184
5，198，411
5，207，954
5，101，433
5，224，158
5，655，913
总耗电
／（kWh／
y
r）
0.00％
2.05％
2.23％
0.00％
10.87％
2.41％
运行费用
／（元／
y
r）
3，833，378
3，911，807
3，918，988
3，838，832
3，931，184
4，256，074
运行费用
／（元／
y
r）
0.00％
2.05％
2.23％
0.00％
10.87％
2.41％
建筑节能
／（kWh／
y
r）
983，337
983，337
983，337
983，337
983，337
983，337
照明耗电
／（kWh／
y
r）
0.00％
0.00％
0.00％
0.00％
0.00％
0.00％
表8 全年耗电与运行费用变化率
材料
PU1第一年
PU1第二年及以后
PU2第二年及以后
XPS第二年及以后
PU2第一年
XPS第一年
在不考虑材料热阻值衰减时，PU的导热系数小
于XPS，其热工性能优于XPS。但在使用过程中，因
PU的热阻值衰减程度高于XPS（两组数据均是如
此），其逐年全年能耗比XPS要高。
4 结束语
按照以上模拟计算结果，假设XPS和PU在第
二年以后热阻值衰减趋于平缓，导热系数趋于恒定，
则10年的耗电量和运行费用总计如表9。
表9 十年总耗电和运行费用
材料
总耗电［kWh／
y
r］
运行费用［元／
y
r］
XPS
51，007，077
38，382，866
PU1
52，215，833
39，292，463
PU2
56，111，173
42，223，654
图5 第一年全年耗电及运行费用对比
即在10年使用中，因PU材料衰减幅度较大，致
使总耗电和运行费用均高于XPS。常规应用下，10
年PU总耗电比XPS多1208757kWh，运行费用高
出909597元；水汽渗透侵蚀下，10年PU耗电高出
XPS保温5104096kWh，业主需要多支付的运行费
高达3840788元。
〔参考文献〕
［1］ WAYNETOBIASSON，reinthe
［2］ 中华人民共和国住房和城乡建设部.公共建筑节能设计标准：
［3］ 黄茂松，贾润萍，魏路.PU外保温材料现状与发展趋势评析
［R］.聚氨酯泡沫塑料科研、生产、技术交流会，2015.
［4］ 王勇，王向东，李莹.挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）的主要性能
及应用领域分析［J］.中国塑料，2011（8）：75－80.
［5］ 卜庆浩.XPS在冷库建筑中的应用［J］.冷藏技术，2015（1）：57－58.
［6］ 陈小霞，陈次颖.冷库喷灌硬质PU保温优质施工的探讨［J］.制
冷，1998（1）：80－82.
［7］ 郭祥旭，王金成，王希光.硬质聚氨酯泡沫塑料（PU）在冷库保温
工程中的应用技术［J］.消防视点，2002（12）：56.
《工程与建设》 2018年第32卷第3期
453
GB50189－2015［S］.北京：中国建筑工业出版社，2015.
RoofsofColdStorageBuildings［D］.1998，12
图6 第二年及以后全年耗电及运行费用对比
根据图5和图6所示，第一年PU两组衰减特性
曲线下，能耗和运行费用相比XPS增长2.05％，全
年耗电量分别增长了104227kWh和113770kWh；
运行费用分别增长了78429元和85610元。同样第
二年及今后几年，相比XPS衰减下，PU两组衰减后
热工性能下，每年耗电量增长达122726kWh和554
481kWh；全年耗电费用增长达92352元和417242
元；增长幅度分别达到2.41％和10.87％。