Heat transfer through building opaque envelope is responsible for approximately half of the total heat loss and gain to and from the surroundings. Therefore, insulation materials are commonly used in the building envelope to reduce the heat transfer. Recently, lightweight wall materials with lower thermal conductivity are used in construction along with the commonly used materials such as heavy concrete and earthen materials. In this perspective, there is a need to understand the optimum insulation thickness for different types of building construction materials to minimize unnecessary usage of insulation materials. This study investigated the optimum insulation thickness for different construction materials following a life-cycle approach, where an analytical optimization methodology based on the degree-days method and life-cycle cost analysis was used. In total, 4 insulation materials and 15 building construction materials were considered in the optimization study. The objective function was to minimize life-cycle cost corresponding to the decision variables including insulation thickness and the thermal conductivity of insulation and wall materials. The results showed that the use of insulation in lightweight wall materials is not economically feasible because of their negligible cost-saving potential (below US$2.5/m2-year). However, the walls with heavy concrete and earthen materials that have high thermal mass must be insulated due to their highest cost-saving potential (US$14–26.39/m2-year).

中文翻译：

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建筑墙体及保温材料全生命周期成本分析

通过建筑不透明外壳的热传递约占总热量损失和从周围环境获得的一半。因此，建筑围护结构中常用保温材料来减少热传递。近来，导热系数较低的轻质墙体材料与常用材料如重混凝土和土质材料一起用于建筑。从这个角度来看，有必要了解不同类型建筑材料的最佳保温厚度，以尽量减少不必要的保温材料使用。本研究按照生命周期方法研究了不同建筑材料的最佳保温厚度，其中使用了基于度日法和生命周期成本分析的分析优化方法。在优化研究中，总共考虑了 4 种保温材料和 15 种建筑建筑材料。目标函数是最小化与决策变量相对应的生命周期成本，包括绝缘厚度和绝缘和墙体材料的热导率。结果表明，在轻质墙体材料中使用保温材料在经济上不可行，因为它们的成本节约潜力可以忽略不计（低于 2.5 美元/平方米年）。然而，由于具有最高的成本节约潜力（14-26.39 美元/平方米/年），具有高热质量的重混凝土和土质材料的墙壁必须隔热。优化研究中考虑了 4 种保温材料和 15 种建筑材料。目标函数是最小化与决策变量相对应的生命周期成本，包括绝缘厚度和绝缘和墙体材料的热导率。结果表明，在轻质墙体材料中使用保温材料在经济上不可行，因为它们的成本节约潜力可以忽略不计（低于 2.5 美元/平方米年）。然而，由于具有最高的成本节约潜力（14-26.39 美元/平方米/年），具有高热质量的重混凝土和土质材料的墙壁必须隔热。优化研究中考虑了 4 种保温材料和 15 种建筑材料。目标函数是最小化与决策变量相对应的生命周期成本，包括绝缘厚度和绝缘和墙体材料的热导率。结果表明，在轻质墙体材料中使用保温材料在经济上不可行，因为它们的成本节约潜力可以忽略不计（低于 2.5 美元/平方米年）。然而，由于具有最高的成本节约潜力（14-26.39 美元/平方米/年），具有高热质量的重混凝土和土质材料的墙壁必须隔热。目标函数是最小化与决策变量相对应的生命周期成本，包括绝缘厚度和绝缘和墙体材料的热导率。结果表明，在轻质墙体材料中使用保温材料在经济上不可行，因为它们的成本节约潜力可以忽略不计（低于 2.5 美元/平方米年）。然而，由于具有最高的成本节约潜力（14-26.39 美元/平方米/年），具有高热质量的重混凝土和土质材料的墙壁必须隔热。目标函数是最小化与决策变量相对应的生命周期成本，包括绝缘厚度和绝缘和墙体材料的热导率。结果表明，在轻质墙体材料中使用保温材料在经济上不可行，因为它们的成本节约潜力可以忽略不计（低于 2.5 美元/平方米年）。然而，由于具有最高的成本节约潜力（14-26.39 美元/平方米/年），具有高热质量的重混凝土和土质材料的墙壁必须隔热。