建筑的保溫與隔熱

第四節(jié)建筑保溫與隔熱一、建筑保溫

（一）傳熱方式與過程1、傳熱方式與過程熱傳遞的方式：熱對(duì)流熱傳導(dǎo)熱輻射建筑物維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程：吸熱：外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面從室內(nèi)空氣中吸收熱量傳熱：維護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部由高溫向低溫的一側(cè)傳遞熱量放熱：維護(hù)結(jié)構(gòu)的外表面向低溫的空間散發(fā)熱量傳熱的特點(diǎn)：傳熱發(fā)生在有溫度差的地方，并且總是自發(fā)地由高溫處向低溫處傳遞。

實(shí)際傳熱過程溫度場(chǎng)傳熱有三種基本方式（如圖7-1）：1.導(dǎo)熱2.對(duì)流3.輻射

實(shí)際傳熱過程：例：冬季，室內(nèi)通過外墻向室外傳熱是包含三種基本傳熱方式的復(fù)雜過程。如圖所示：對(duì)流輻射導(dǎo)熱對(duì)流輻射

概述：我國(guó)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范GB50176-93》按下列條件，將全國(guó)劃分成五個(gè)建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)：嚴(yán)寒區(qū)：最冷月平均溫度≤－10℃，日平均氣溫≤5

℃的天數(shù)，在145天以上的地區(qū)；寒冷區(qū)：最冷月平均溫度0～－10℃，日平均氣溫≤5

℃的天數(shù)在90—145天的地區(qū)；夏熱冬冷區(qū)：最冷月平均溫度0～10℃，最熱月平均溫度25℃～30℃；夏熱冬暖區(qū)：最冷月平均溫度大于10℃，最熱月平均溫度25℃～29℃；日平均氣溫≥25

℃的天數(shù)在100—200天，夏季防熱、冬季可不保溫；溫和地區(qū)：最冷月平均溫度0～13℃，最熱月平均溫度18℃～25℃。日平均氣溫≤5

℃的天數(shù)在0—90天建筑保溫綜合處理的基本原則

（保溫措施）1、充分利用太陽(yáng)能：

日照對(duì)建筑保溫的重要意義：(1)太陽(yáng)能能量密度高；（2）太陽(yáng)能為清潔能源；（3）太陽(yáng)能廉價(jià)；（4）太陽(yáng)能有利于人體健康；（5）太陽(yáng)能的利用非?，F(xiàn)實(shí)。2、防止冷風(fēng)的不利影響：

風(fēng)對(duì)室內(nèi)氣候的影響有兩方面：一是通過門窗口或其它孔隙進(jìn)入室內(nèi)，形成冷風(fēng)滲透；二是作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面上，使對(duì)流換熱系數(shù)變大，增強(qiáng)外表面的散熱量。

防止冷風(fēng)的措施：應(yīng)爭(zhēng)取不使大面積外表面朝向冬季主導(dǎo)風(fēng)向，當(dāng)受條件限制不可避免時(shí)，也應(yīng)在迎風(fēng)面上盡量少開門窗或其它孔洞，嚴(yán)寒地區(qū)還應(yīng)設(shè)置門斗。

另外，還要綜合考慮房間密閉性和透氣性的關(guān)系。

3、選擇合理的建筑體型、朝向

建筑師處理體型與平面設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)考慮功能要求，必須正確處理體型，平面形式與保溫的關(guān)系；否則，不僅增加采暖費(fèi)用，浪費(fèi)能源，而且必然影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工質(zhì)量。盡量減少表面積以減少熱量的散失，球形、圓形、方形、多邊形、多層。4、使房間具有良好的熱特性與合理的供熱系統(tǒng)：

熱特性應(yīng)適合使用要求。例如：全天使用的房間應(yīng)有較大的熱穩(wěn)定性，以防止室外溫度下降或間斷供熱時(shí)，室溫波動(dòng)太大；對(duì)于只白天使用或只有一段時(shí)間使用的房間，要求在開始供熱后，室溫能較快上升到所需標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)室外氣溫晝夜波動(dòng)，特別是寒潮期間連續(xù)降溫時(shí)，為使室內(nèi)氣候能維持所需的標(biāo)準(zhǔn)，要有合理的供熱系統(tǒng)。5、窗的設(shè)置和保溫

玻璃窗的熱阻遠(yuǎn)小于其它維護(hù)結(jié)構(gòu)，是保溫重點(diǎn)部位。

（1）增加窗的層數(shù)；

（2）改善窗框和玻璃的傳熱性能。

6、熱橋處理

建筑保溫條件薄弱的局部：墻轉(zhuǎn)角、圈梁、窗過梁、檐口等處。

外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計(jì)一、對(duì)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫要求

二、低限熱阻的確定

三、絕熱材料

四、圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造方案的選擇一、對(duì)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫要求：

圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)室內(nèi)氣候的影響，主要是通過內(nèi)表面溫度體現(xiàn)的。內(nèi)表面溫度過低，不僅影響人體健康，還會(huì)出現(xiàn)表面結(jié)露，嚴(yán)重影響衛(wèi)生，加重結(jié)構(gòu)潮濕狀況，降低結(jié)構(gòu)耐久性。穩(wěn)定傳熱條件下，內(nèi)表面溫度僅決定于室內(nèi)外溫度和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總熱阻，越大則內(nèi)表溫度越高。就大量性工業(yè)和民用建筑，控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)露點(diǎn)溫度，以保證內(nèi)表面不致結(jié)露是起碼的要求。經(jīng)濟(jì)熱阻按最小傳熱阻，節(jié)省建造費(fèi)但增加采暖費(fèi)；無(wú)限增加熱阻，節(jié)省采暖費(fèi)但浪費(fèi)建造費(fèi)，存在最佳經(jīng)濟(jì)熱阻。世界發(fā)達(dá)國(guó)家外墻保溫標(biāo)準(zhǔn)逐漸提高。英國(guó)（氣候與上海相近）1973年前外墻傳熱系數(shù)1.6w/(m2k)，1974年后1.0w/(m2k)，1982年后0.6w/(m2k)，1988年后0.45w/(m2k)。與北京相近氣候的發(fā)達(dá)國(guó)家約為0.35w/(m2k)。我國(guó)北京為0.9w/(m2k)。二、絕熱材料：

絕熱材料：指那些絕熱性能較好，即導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料，通常把導(dǎo)熱系數(shù)小于0.25并能用于絕熱工程的材料。保溫材料：習(xí)慣上用于控制室內(nèi)熱量外流的材料。

隔熱材料：防止室外熱量進(jìn)入室內(nèi)的材料。導(dǎo)熱系數(shù)是絕熱材料最重要、最基本的熱物理指標(biāo)。一定溫差下，導(dǎo)熱系數(shù)越小，通過一定厚度材料層的熱量越??；同樣，為控制一定熱流強(qiáng)度所需的材料層厚度也越小。影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素很多，如密實(shí)性，內(nèi)部孔隙的大小、數(shù)量、形狀，材料的濕度，材料骨架部分（固體部分）的化學(xué)性質(zhì)，以及工作溫度等。常溫下，影響最大的因素是容重和濕度。導(dǎo)熱系數(shù)隨孔隙率增加而減小，即容重越小，導(dǎo)熱系數(shù)也越小。但容重小到一定程度后，再加大孔隙率，則導(dǎo)熱系數(shù)不僅不再降低，還會(huì)變大，存在有最佳容重。例如圖9-2。原因是：孔隙率太大，不僅意味著孔隙的數(shù)量增多，而且孔隙也必然增大。其結(jié)果，孔壁溫差變大，輻射傳熱量加大，同時(shí)，大孔隙內(nèi)的對(duì)流傳熱也增多。特別是由于材料骨架所剩無(wú)幾，使許多孔隙互相貫通，使對(duì)流顯著增加。材料受潮后，導(dǎo)熱系數(shù)顯著增大。原因是由于孔隙中有了水分后，附加了水蒸氣擴(kuò)散的傳熱量，此外還增加了毛細(xì)孔中的液態(tài)水分所傳導(dǎo)的熱量。一般情況下，水得導(dǎo)熱系數(shù)約為0.58，冰的導(dǎo)熱系數(shù)約為2.33，都遠(yuǎn)大于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)0.03。3。溫度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響溫度愈高，導(dǎo)熱系數(shù)愈大。原因是當(dāng)溫度增高時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，此外，孔隙內(nèi)的輻射換熱也增強(qiáng)。

熱流方向?qū)?dǎo)熱系數(shù)也有影響

主要表現(xiàn)在各向異性材料，如木材、玻璃纖維等，當(dāng)熱流平行纖維方向，導(dǎo)熱系數(shù)較大，當(dāng)熱流方向垂直纖維時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)較小。絕熱材料按材質(zhì)構(gòu)造分有：多孔的、板（塊）狀的和松散狀的。從化學(xué)成分看有：無(wú)機(jī)材料，如膨脹礦渣、泡沫混凝土、加氣混凝土、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、浮石及浮石混凝土、硅酸鹽制品、礦棉、玻璃棉等；有機(jī)材料，如軟木、木絲板、甘蔗板、稻殼等；各種泡沫塑料；鋁箔等反輻射性能好的材料。材料的選擇要結(jié)合建筑物的使用性質(zhì)、構(gòu)造方案、施工工藝、材料的來源以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素，要按材料的熱物理指標(biāo)及有關(guān)的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行具體分析。絕熱材料的選擇：三、圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造方案的選擇：

1、單設(shè)保溫層由導(dǎo)熱系數(shù)很小的材料作保溫層起主要保溫作用。保溫層不起承重作用，所以選擇的靈活性較大，不論是板塊狀，纖維狀以至松散顆粒狀材料均可應(yīng)用。外粉墻磚砌體保溫層隔汽層內(nèi)粉墻單設(shè)保溫層結(jié)構(gòu)示例2、封閉空氣間層保溫

封閉的空氣層有良好的絕熱作用?？招钠鰤K保溫與承重結(jié)合構(gòu)造3、保溫與承重相結(jié)合

空心板、空心砌塊、輕質(zhì)實(shí)心砌塊等，既能載重又能保溫。4、混合型構(gòu)造當(dāng)單獨(dú)用某一種方式不能滿足保溫要求，或?yàn)檫_(dá)到保溫要求而造成技術(shù)經(jīng)濟(jì)上不合理時(shí)，往往采用混合型保溫構(gòu)造。例如既有實(shí)體保溫層，又有空氣層和承重層的外墻或屋頂結(jié)構(gòu)。如圖是一個(gè)200C的恒溫車間外墻構(gòu)造。123765841—混凝土；2—粘結(jié)劑；3—聚氨脂泡沫塑料；4—木纖維板；5—塑料薄膜；6—鋁箔紙板；7—空氣間層；8—膠合板涂油漆保溫層在承重層外側(cè)的優(yōu)點(diǎn)：

1、使墻或屋頂?shù)闹饕糠质艿奖Ｗo(hù)，大大降低溫度應(yīng)力的起伏，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。如圖9-5。此外，外保溫對(duì)減少防水層的破壞，也是有利的。

2、由于承重層材料的熱容量一般都遠(yuǎn)比保溫層大，所以這種布置方式對(duì)房間熱穩(wěn)定性有利。當(dāng)供熱不均勻時(shí)可保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的溫度不致急劇下降，從而使室溫不致很快下降。

3、保溫層放在外側(cè)時(shí)，將減少保溫層內(nèi)部產(chǎn)生水蒸氣凝結(jié)的可能性。

4、舊房改造，特別是為了節(jié)能而加強(qiáng)舊房的保溫型性時(shí)，外保溫處理效果最好。

倒鋪屋面：即防水層不設(shè)在保溫層上邊，而是倒過來設(shè)在保溫層底下。國(guó)外稱“UpsideDown”構(gòu)造法，簡(jiǎn)稱USD構(gòu)造，如圖。結(jié)構(gòu)層覆蓋層保溫層防水層USD構(gòu)造方法示例傳熱異常部位的設(shè)計(jì)要點(diǎn)一、地板保溫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

二、窗戶保溫

三、熱橋

四、其它傳熱異常部位保溫一、地板保溫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：

1。人腳與地板直接接觸傳熱以木地面和水磨石兩種地面為例，既是它們的表面溫度完全相同，但若赤腳站在水磨石地面上，就比站在木地面上涼得多。這是因?yàn)閮烧叩奈鼰嶂笖?shù)B不同造成的。木地面:B=10.5水磨石:B=26.82.沿外墻周邊局部保溫處理越靠近外墻，地板表面溫度越低，單位面積的熱損失越多。如圖為一采暖房屋地面及地板下土壤中的溫度分布。為改善外墻周邊地板的熱工狀況，可采用圖示的局部保溫措施。二、窗戶保溫：

窗戶保溫性能低的原因，主要是縫隙透氣；玻璃、窗框和窗樘等的熱阻太小。下表是常用的各類窗戶的總傳熱系數(shù)和總傳熱阻的值。1。提高氣密性，減少冷風(fēng)滲透。針對(duì)我國(guó)目前的情況，應(yīng)從以下幾方面來改善窗的保溫性能：2.提高窗框保溫性能。3。改善玻璃部分的保溫能力。例如：雙層窗、雙玻璃窗、空