《第3章：建筑保溫與節(jié)能》課件

1、3-1 建筑保溫的途徑3-3 圍護(hù)傳熱異常部位的保溫措施第 3 章 建筑保溫與節(jié)能3-2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫設(shè)計(jì)3-4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)受潮的防止和控制我國氣候與建筑熱工分區(qū)分區(qū)名稱分區(qū)指標(biāo)設(shè)計(jì)要求主要指標(biāo)輔助指標(biāo)嚴(yán)寒最冷月平均溫度10日平均溫度5的天數(shù)145必須充分滿足冬季保溫要求，一般可不考慮夏季防熱寒冷最冷月平均溫度010日平均溫度5的天數(shù)90145應(yīng)滿足冬季保溫要求，部分地區(qū)兼顧夏季防熱夏熱冬冷最冷月平均溫度010, 最熱月平均溫度2530日平均溫度5的天數(shù)090日平均溫度25的天數(shù)40110必須滿足夏季防熱要求，適當(dāng)兼顧冬季保溫夏熱冬暖最冷月平均溫度10, 最熱月平均溫度2529日平均溫度25的天

2、數(shù)100200必須充分滿足夏季防熱要求，一般可不考慮冬季保溫溫和最冷月平均溫度013, 最熱月平均溫度1825日平均溫度5的天數(shù)090部分地區(qū)應(yīng)考慮冬季保溫，一般可不考慮夏季防熱我國的建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)及設(shè)計(jì)要求 2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的保溫性能1-3-1 建筑保溫的途徑 1 建筑體形的設(shè)計(jì)，盡量減少外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總面積 3 爭(zhēng)取良好的朝向和適當(dāng)?shù)慕ㄖ镩g距 4 增強(qiáng)建筑物的密閉性，防止冷風(fēng)滲透的不利影響 5 避免潮濕，防止壁內(nèi)產(chǎn)生冷凝溫差條件一定時(shí)，總傳熱量的多少與建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)總面積成正比。 1 建筑體形的設(shè)計(jì)，盡量減少外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總面積總傳熱量為:Q -總傳熱量q - 平壁的熱流強(qiáng)度 -傳熱時(shí)

3、數(shù)F -維護(hù)結(jié)構(gòu)的總面積建筑物體形系數(shù)：是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。外表面積不包括地面和不采暖的樓梯間隔墻和戶門的面積。建筑物體形系數(shù)宜控制在0.3以下，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)建筑的體形系數(shù)應(yīng)小于等于0.4在設(shè)計(jì)中，盡量避開迎風(fēng)地段，減少門窗洞口，加強(qiáng)門窗的密閉性。但從衛(wèi)生要求考慮，房屋必須有一定的換氣量，因此，在外窗上設(shè)置可開關(guān)的換氣扇是一種較好的方式。 4 增強(qiáng)建筑物的密閉性，防止冷風(fēng)滲透的不利影響3-2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計(jì)3.2.2 維護(hù)結(jié)構(gòu)保溫設(shè)計(jì)計(jì)算維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能應(yīng)滿足維護(hù)結(jié)構(gòu)最小傳熱阻的要求。最小傳熱阻是依據(jù)室內(nèi)計(jì)算溫度與圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度的允許溫差確定的

4、。 最小傳熱阻的計(jì)算外墻、屋頂與室外空氣直接接觸的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其熱阻應(yīng)大于或者等于建筑物所在地區(qū)要求的最小傳熱阻。圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響，主要以內(nèi)表面溫度體現(xiàn)出來。最小傳熱阻的計(jì)算公式：n注：n外表面位置溫差修正系數(shù)（采用表1.3-1）t室內(nèi)空氣與內(nèi)表面的允許溫差（采用表1.3-2）類型熱惰性指標(biāo)D值典型城市的te值6.0北京，9； 濟(jì)南, 7 4.1 6.0北京，12；濟(jì)南, 101.6 4.0北京，-14；濟(jì)南, 121.5北京，16；濟(jì)南, 14最小傳熱阻R0,min的計(jì)算室內(nèi)溫度ti 按房間使用性質(zhì)取值 一般居住建筑 ti=18 ;高級(jí)居住建筑、醫(yī)療和福利建筑、托幼建筑等 ti = 2

5、0 室外溫度te按熱惰性指標(biāo)D分成4類: 實(shí)體粘土磚墻，D值在1.6-4.0之間，應(yīng)屬于型，但計(jì)算時(shí)按型取值。最小傳熱阻R0,min的計(jì)算允許溫差t 保證內(nèi)表面不結(jié)露，體現(xiàn)建筑功能的差別室外溫度序號(hào)建筑物和房間類型外墻t 屋頂t 1居住建筑、醫(yī)院、幼兒園等6.04.02辦公樓、學(xué)校、門診部等6.04.53禮堂、食堂和體育館等7.05.54室內(nèi)空氣潮濕的公共建筑不允許外墻和頂棚內(nèi)表面結(jié)露時(shí)ti - td0.8(ti - td)允許外墻內(nèi)表面結(jié)露，但不允許頂棚內(nèi)表面結(jié)露時(shí)7.00.9(ti - td)當(dāng)有人長時(shí)間停留時(shí)，允許溫差2.5，當(dāng)無人長時(shí)間停留時(shí)，允許溫差為5。修正系數(shù)n外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差

6、: ti te對(duì)于外圍護(hù)結(jié)構(gòu):n = 1內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差: ti te ti te ti te對(duì)于內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu): n 1序 號(hào)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其所處情況n值1外墻、平屋頂及與室外空氣直接接觸的樓板等1.002帶通風(fēng)間平屋頂、坡屋頂頂棚及與室外空氣相通的不采暖地下室上面的樓板等0.903與有外門窗的不采暖樓梯間相鄰的隔墻：16層建筑730層建筑0.600.504不采暖地下室上面的樓板：外墻上有窗戶時(shí)外墻無窗且位于室外地坪以上時(shí)外墻無窗且位于室外地坪以下時(shí)0.750.600.405與有外門窗的不采暖房間相鄰的隔墻與無外門窗的不采暖房間相鄰的隔墻0.700.406伸縮縫、沉降縫墻抗震縫墻0.300.70最

7、小傳熱阻R0,min的計(jì)算要求較高的建筑，采用輕質(zhì)外墻，最小總熱阻的附加值（%）外墻材料與構(gòu)造連續(xù)供熱間歇供熱密度為8001200kg/m3的輕骨料混凝土單一材料墻體15203040密度為500800kg/m3的輕骨料混凝土單一材料墻體；外側(cè)為磚或混凝土、內(nèi)側(cè)復(fù)合輕混凝土的墻體20304060密度小于500kg/m3的輕質(zhì)復(fù)合墻體；外側(cè)為磚或混凝土、內(nèi)側(cè)復(fù)合輕質(zhì)保溫材料的墻體30406080（表1.3-3）圍護(hù)結(jié)構(gòu)最小熱阻計(jì)算例題3-1 已知西安地區(qū)冬季室外計(jì)算溫度te分別為5、8、 10、12，驗(yàn)證如下墻體是否滿足熱工要求。墻體構(gòu)造 W/(mK)s W/(m2K)d (m)石灰砂漿0.811

8、0.120.02頁巖陶?；炷?.638.160.24經(jīng)濟(jì)傳熱阻:是指維護(hù)結(jié)構(gòu)單位面積的建造費(fèi)用（初次投資的折舊費(fèi)）與使用費(fèi)用（由維護(hù)結(jié)構(gòu)單位面積分?jǐn)偟牟膳\(yùn)行費(fèi)用和設(shè)備折舊費(fèi)）之和達(dá)到最小值時(shí)的傳熱阻。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)傳熱阻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫構(gòu)造常用保溫材料的不同性能特點(diǎn)（表1.3-7）擠塑型聚苯乙烯 XPS保溫板膨脹型聚苯乙烯 EPS板XPS保溫板EPS板聚氨酯PU保溫墻維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫構(gòu)造可分為：保溫、承重合二為一（自保溫）構(gòu)造；保溫層、結(jié)構(gòu)層復(fù)合構(gòu)造以及單一輕質(zhì)保溫構(gòu)造三種。1）保溫、承重合二為一（自保溫）構(gòu)造。 承重結(jié)構(gòu)或構(gòu)件具有足夠的力學(xué)性能和熱阻值。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、能保證保溫構(gòu)

9、造與建筑同壽命，多用于低層或多層墻體承重的建筑。缺點(diǎn)：傳熱阻不會(huì)很高，不適宜在保溫性能要求很高的嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)采用。2）復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)是由保溫層和結(jié)構(gòu)層復(fù)合而成，保溫層主要起保溫作用，不起承重作用。圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的空氣層厚度一般為5cm以下。復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)布置方式有三種類型： 外保溫（保溫層在承重層的外側(cè)） 內(nèi)保溫（保溫層在承重層的內(nèi)側(cè)） 夾芯保溫（保溫層在承重層的中間） 熱穩(wěn)定性好 熱穩(wěn)定性差 全天使用的房間 間歇使用的房間（1）外保溫特點(diǎn)： 消除熱橋部位的影響，防止熱橋內(nèi)表面結(jié)露。外保溫使整個(gè)結(jié)構(gòu)得到保護(hù)，從而減少熱橋部位的熱損失。 防止或減少保溫層內(nèi)部產(chǎn)生水蒸氣凝結(jié)； 外保溫結(jié)構(gòu)使房

10、間的熱穩(wěn)定性好。 保護(hù)主體結(jié)構(gòu)，減少溫度應(yīng)力變化，提高結(jié)構(gòu)耐久性。 外保溫不占建筑的使用面積。 外保溫特別適用于既有建筑改造。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：外側(cè)的保溫材料受雨水沖刷和大氣污染的影響，因此保溫層外必須有保護(hù)層（要求更高）。外保溫不適用于間歇性使用的房間。（2）內(nèi)保溫特點(diǎn)：，保溫層在兩個(gè)承重結(jié)構(gòu)層中間，對(duì)保溫層材料要求不高。，保溫材料一旦受潮，潮氣很難散發(fā)出去。（3）夾芯保溫特點(diǎn)：， 室溫對(duì)外界氣候和供熱反映靈敏室溫波動(dòng)較快，適用于間歇性使用的房間。如體育館、影劇院等。，對(duì)保溫材料要求不高。三種保溫外墻的技術(shù)性能比較構(gòu)造類型典型構(gòu)造做法（由外至內(nèi)）主要優(yōu)點(diǎn)主要缺點(diǎn)內(nèi)保溫外墻飾面層-結(jié)構(gòu)層-保溫層-內(nèi)

11、墻飾面層1.對(duì)內(nèi)墻飾面層無耐候性2.施工方便3.施工不受氣候影響4.造價(jià)適中5.便于間歇采暖（空調(diào)）使用的房間1.有熱橋產(chǎn)生，消弱墻體保溫性 能2.墻體內(nèi)表面易產(chǎn)生結(jié)露3.若內(nèi)墻飾面層接縫不嚴(yán)而空氣滲透。易在保溫層上結(jié)露4.減少有效使用面積5.室溫波動(dòng)較大中間保溫1.現(xiàn)場(chǎng)施工、結(jié)構(gòu)層中填入保溫層2.預(yù)制夾心保溫板1.施工尚便利2.保溫性能及使用功能尚可3.用現(xiàn)場(chǎng)施工法，造價(jià)不高1.有熱橋產(chǎn)生，消弱墻體保溫性能2.墻體較厚，影響使用面積3.墻體抗震性不好4.預(yù)制復(fù)合板接縫處理不當(dāng)易產(chǎn)生滲漏外保溫1.現(xiàn)場(chǎng)施工。外墻飾面層增強(qiáng)層-保溫層-結(jié)構(gòu)層-內(nèi)墻飾面層2.預(yù)制帶飾面外保溫復(fù)合板，用粘掛結(jié)合法固定

12、于結(jié)構(gòu)層上。1.基本可消除熱橋保溫層效率高2.墻體內(nèi)表面不產(chǎn)生結(jié)露3.不減少使用面積4.既使用用新建建筑、也使用于舊房改造5.室溫較穩(wěn)定、熱舒適性好1.冬季、雨季施工受一定限制2.采用現(xiàn)場(chǎng)施工、施工質(zhì)量要求嚴(yán)格、否則面層易發(fā)生開裂。3.造價(jià)較高4.高層外墻不宜采用面磚飾面3）單一輕質(zhì)保溫構(gòu)造加氣混凝土砌塊、配筋的加氣混凝土墻板等、以木材或者鋼材作為龍骨，內(nèi)填多孔保溫材料的輕型圍護(hù)結(jié)構(gòu)非常普遍。3-3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)異常部位的保溫措施3.3.1 窗戶保溫設(shè)計(jì)窗戶是保溫能力最差的部位。散熱量是總散熱量的1/3.措施1.提高窗框的保溫性能4.提高窗戶冬季太陽輻射得熱3.提高氣密性，減少冷風(fēng)滲透2.控制各向

13、墻面的開窗面積 選擇導(dǎo)熱系數(shù)小的框材 用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料截?cái)嘟饘倏蛏刃尾牡臒針颍瞥蓴酂針蚴酱翱?利用空氣腔室或者空氣層截?cái)酂針蛞?guī)定居住建筑北向、東西向、南向的窗墻面積比，應(yīng)分別為0.25、0.30、0.35以下。提高窗框的保溫性能鋁合金窗戶上采用了“斷橋”技術(shù)，即在鋁合金窗框中加一層樹脂材料，徹底斷絕了導(dǎo)熱的途徑。斷橋型材 在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，一般都有保溫性能遠(yuǎn)低于主體部分的嵌入構(gòu)件，（如外墻體中的鋼或鋼筋混凝土骨架，圈梁，板材中的肋等）這些構(gòu)件或部位的熱損失比相同面積主體部分的熱損失多，他們的內(nèi)表面溫度也比主體低，這種容易傳熱的構(gòu)件或部分稱之為“熱橋”在熱橋部位，內(nèi)表面溫度比主體低一些外表面溫度

14、比主體高一些表示熱橋部分比主體部分傳熱能力好，熱穩(wěn)定性差。3.3.2 熱橋保溫 熱橋形式:貫通式熱橋貫通式熱橋【如（1）】是最不利的。這類熱橋以鋼筋混凝土框架的填充墻中的梁、柱最為典型。應(yīng)避免采用或者加設(shè)高效保溫材料。非貫通式熱橋【如（2）、（4）】最好將熱橋布置在靠近室外一側(cè)。3.3.3 外墻交角的保溫設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的交角或轉(zhuǎn)角，包括外墻轉(zhuǎn)角、內(nèi)外墻轉(zhuǎn)角、樓板或屋頂與外墻的交角等。這些部位放熱面積大于吸熱面積。且交角處又是熱橋，其內(nèi)表面溫度會(huì)更低。影響范圍大約是墻厚的1.5-2.0倍，通常要做附加保溫層。外墻交角的保溫1.52.0dd交角內(nèi)表面空氣溫度分布差異 面層材料選擇 面層材料熱工性能按

15、吸熱指數(shù)B大小分成3類, 分別適用于不同類型的建筑。地面類別吸熱指數(shù)B值W/（m2h-1/2K）適用的建筑類型典型地面17高級(jí)居住建筑、幼兒園、托兒所、療養(yǎng)院等木、塑料地面17 23一般居住建筑、辦公樓、學(xué)校等水泥砂漿地面23臨時(shí)逗留用房及室溫高于23的采暖房間水磨石地面2.3.2 地面保溫設(shè)計(jì)人腳與地板直接接觸的冷熱感覺取決于地面溫度和吸熱指數(shù)B（B值越大，則地面從人腳吸收的熱量越多）。3.3.4 地面保溫設(shè)計(jì)3-4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)受潮的防止和控制外圍護(hù)結(jié)構(gòu)由于冷凝而受潮可分為兩種情況：表面冷凝和內(nèi)部冷凝。表面冷凝是在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面出現(xiàn)冷凝水，原因是含有較多水蒸氣且溫度較高的空氣遇到冷的表面所致

16、。內(nèi)部凝結(jié)是當(dāng)水蒸氣通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，遇到結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度達(dá)到或低于露點(diǎn)溫度時(shí)，水蒸氣即形成凝結(jié)水。室內(nèi)高低滲透室外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否會(huì)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象主要取決于內(nèi)部各處的溫度是否低于該處的露點(diǎn)溫度，也可以根據(jù)水蒸氣分壓力是否高于該處溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓加以判別。1.圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部冷凝的檢驗(yàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部冷凝判定依據(jù) 凝結(jié)條件: P Ps根據(jù)室內(nèi)外空氣濕度，確定水蒸汽分壓力Pi和Pe，并算出各層材料的水蒸汽分壓力Pm，作出P線；根據(jù)室內(nèi)外氣溫ti和te，確定各層的溫度分布 m，并查表求得飽和蒸汽壓Ps，作出Ps線；根據(jù)兩條線是否相交判斷內(nèi)部是否出現(xiàn)冷凝。不凝結(jié) 凝結(jié)例題：檢查下圖所示外墻是否會(huì)產(chǎn)生冷凝。已

17、知: ti=16，i =60%， te =4， e =50% , 外墻構(gòu)造： 120mm厚石灰砂漿內(nèi)粉刷； 250mm厚加氣混凝土（密度500kg/m3）； 3120mm厚磚墻。（1）計(jì)算各層熱阻和水蒸汽滲透阻序號(hào)材料層d(m)RH1石灰粉刷0.020.810.0250.00012166.672加氣混凝土0.050.190.2630.000199251.513磚墻0.120.810.1480.00006671799.10m2.K/Wm2.K/Wm2hPa /g（2）計(jì)算室內(nèi)、外空氣的水蒸汽分壓力 ti=16， Psi =1817 Pa 則 Pi = i Psi =181760%=1090.3

18、Pa te =4， Pse=437.3 Pa 則Pe =e Pse =437.350%=218.7 Pa（3）計(jì)算各層的溫度和水蒸汽分壓力 , Psi =1419.9 Pa , Ps2 =1347.9 Pa , Ps3 =726.6 Pa , Pse =492.0 Pa Pa Pa第1.3章 建筑保溫與節(jié)能（4）作出P與Ps分布圖P曲線與Ps曲線相交，說明墻體內(nèi)部將出現(xiàn)冷凝 Psi =1419.9 Pa Ps2 =1347.9 Pa Ps3 =726.6 Pa Pse =492.0 Pa Pi = 1090.3 Pa P2 = 1024.8 Pa P3 = 925.9 Pa Pe =218.7 Pa冷凝量估