第2章建筑保溫設(shè)計

28十二月20231第2章建筑保溫設(shè)計Ⅲ夏熱冬冷區(qū)Ⅴ夏熱冬暖區(qū)Ⅳ溫和地區(qū)Ⅱ寒冷地區(qū)Ⅰ嚴寒地區(qū)Ⅰ嚴寒地區(qū)Ⅰ嚴寒地區(qū)Ⅱ寒冷地區(qū)Ⅱ寒冷地區(qū)建筑熱工設(shè)計分區(qū)第2章建筑保溫設(shè)計

嚴寒、寒冷地區(qū)——必須充分滿足、應(yīng)滿足冬季保溫；采暖區(qū)（三北地區(qū)）夏熱冬冷地區(qū)——適當兼顧冬季保溫；溫和地區(qū)——部分地區(qū)考慮冬季保溫；引入熱工設(shè)計規(guī)范綜合途徑

建筑保溫設(shè)計的綜合途徑充分利用可再生能源——太陽能利用（自主學習）防止冷風滲透不利影響合理進行建筑規(guī)劃設(shè)計——建筑規(guī)劃設(shè)計中的保溫途徑（2.1）圍護結(jié)構(gòu)有足夠的保溫性能——圍護結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計（2.2）核心內(nèi)容使房間具有良好的熱特性與合理的供熱系統(tǒng)防止冷風滲透不利影響1、利用周圍場地地形、樹木和其他建筑物擋風場地周圍樹叢、小丘或其他建筑物可作擬建建筑擋風屏障。嚴寒、寒冷地區(qū)，若充分考慮盡可能利用各種擋風屏障，可節(jié)約大量采暖費用，同時提高住宅室內(nèi)熱舒適性。防止冷風滲透不利影響2、應(yīng)爭取不使建筑大面積外表面朝向冬季主導(dǎo)風向若不能避開時，應(yīng)在迎風面上盡量少開門窗。嚴寒地區(qū)還應(yīng)設(shè)置門斗，以減少冷風不利影響。3、注意建筑主要入口處的防風，減少豎向交通井的煙囪效應(yīng)

主要出入口盡量不要朝向冬季主導(dǎo)風向。嚴寒、寒冷地區(qū)，入口處應(yīng)設(shè)置門斗或其他防風措施。

高層建筑豎向交通井——空間高度大——煙囪效應(yīng)（增加熱壓引起的冷風滲透）——正對主入口布置，將大大增加不必要的冷風滲透。防止冷風滲透不利影響4、提高門窗密封性通過圍護結(jié)構(gòu)門窗縫隙空氣滲透散失大量熱量。研究表明：多層磚混結(jié)構(gòu)通過空氣滲透熱損耗占采暖能耗的1/4～1/3?！纳崎T窗氣密性對保溫有很大作用提高門窗氣密性的措施——改善門窗設(shè)計和制造質(zhì)量、加設(shè)密封條防止冷風滲透不利影響傳統(tǒng)門窗節(jié)能門窗平開窗氣密性優(yōu)于推拉窗使房間具有良好熱特性與合理的供熱系統(tǒng)房間熱特性應(yīng)適合建筑使用性質(zhì)——熱穩(wěn)定性指室內(nèi)采暖設(shè)備有波動時，室內(nèi)空氣溫度波動程度。室內(nèi)氣溫波動愈小，房間熱穩(wěn)定性愈大。1、全天使用房間應(yīng)具有較大熱穩(wěn)定性——住宅、賓館——防止室外溫度下降或間斷供熱時，室溫波動太大。圍護結(jié)構(gòu)有較大熱惰性指標，房間內(nèi)表面選用蓄熱系數(shù)大的材料。與蓄熱系數(shù)、熱惰性指標有關(guān)重質(zhì)材料外保溫2、白天使用（辦公室）或只有一段時間使用房間（如劇院觀眾廳）應(yīng)能迅速升溫?！獌?nèi)表面材料選取蓄熱系數(shù)小的材料。合理的供熱系統(tǒng)當室外空氣溫度晝夜波動時，為使室溫維持所需標準，除要求房間圍護結(jié)構(gòu)有一定熱穩(wěn)定性外，供熱方式上也須相互配合。輕質(zhì)材料內(nèi)保溫1.1建筑規(guī)劃設(shè)計中的保溫途徑2.2建筑圍護結(jié)構(gòu)保溫設(shè)計

一、建筑選址二、建筑體形及朝向一、建筑選址——洼地建筑不僅不利于夏季自然通風，而且冬季冷氣流在凹地里宜形成霜洞效應(yīng)?！挥谕莸氐牡讓踊虬氲叵陆ㄖ嗤瑮l件下，能耗將增加。重點關(guān)注建筑選址、布局與熱環(huán)境、節(jié)能關(guān)系霜洞效應(yīng)：洼地冷空氣聚集造成氣溫低于地面上空氣溫度。1、避免洼地建筑——不宜布置在山谷、洼地、溝底1.1建筑規(guī)劃設(shè)計中的保溫途徑

一、建筑選址2、避風建宅

冷風滲透和冷風對冬季保溫會帶來不利影響——嚴寒、寒冷地區(qū)封閉或半封閉的周邊式布局——嚴寒地區(qū)3、爭取日照

基地應(yīng)選向陽地段；滿足日照間距要求。合理的建筑布局——有利于爭取良好日照多排——錯排；點、條組合——點在好朝向（前），條在后——利于利用間隙爭取日照。二、建筑體形與朝向?qū)w積一定的建筑物而言，在各面圍護結(jié)構(gòu)傳熱情況相同時，外圍護結(jié)構(gòu)表面積越小則傳出熱量越少。

體形系數(shù)（S）——建筑物與室外大氣接觸的外表面積F0與其所包圍的體積V0的比值。S=F0/V0

體形

二、建筑體形與朝向注意5點

建筑設(shè)計——優(yōu)化平面形式和建筑體形，減少外表面積——降低體形系數(shù)——減少能耗

（1）相同體積不同體形——以立方體體形系數(shù)最小體形二、建筑體形與朝向

（2）相同底面積、相同高度情況下，圓形平面形式體形系數(shù)最小。

體形

二、建筑體形與朝向（3）底面積相同的情況下，增加建筑物高度，可減少體形系數(shù)。（4）加大建筑長度或增加組合體，可減少體形系數(shù)。綜合（3）、（4），低層和少單元對節(jié)能不利——體積較小的建筑物，外圍護結(jié)構(gòu)的熱損失占建筑物總熱損失的大部分。聯(lián)排住宅優(yōu)于獨立住宅體形二、建筑體形與朝向（5）建筑平面不宜變化過多，減少凹凸。

體形二、建筑體形與朝向各熱工分區(qū)對體形系數(shù)做出規(guī)定《民用建筑熱工規(guī)范》：建筑體形設(shè)計宜減少外表面積，其平、立面凹凸面不宜過多?！毒幼〗ㄖ?jié)能設(shè)計標準》（采暖區(qū)）：建筑體形系數(shù)宜控制在0.3及0.3以下；若體形系數(shù)大于0.3，則屋頂和外墻應(yīng)加強保溫——需要較低傳熱系數(shù)。規(guī)定性指標性能化指標——為建筑師設(shè)計提供自由體形二、建筑體形與朝向《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》：條式建筑體形系數(shù)不應(yīng)超過0.35，點式體形系數(shù)不應(yīng)超過0.40。若超過規(guī)定，則要求提高圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能——需要較低的傳熱系數(shù)。夏熱冬暖地區(qū)對體形系數(shù)沒做具體規(guī)定規(guī)定性指標性能化指標——為建筑師設(shè)計提供自由體形二、建筑體形與朝向

——使建筑能充分爭取——冬季得熱多，夏季得熱少——C、E

（1）同體積不同體形建筑日輻射得熱量比較。

C、E圖輻射得熱均衡A圖冬季輻射得熱最少D圖夏季輻射得熱最多朝向二、建筑體形與朝向（2）正南朝向——長寬比越大得熱也越多。但朝向越向東（西）偏轉(zhuǎn)，這種差別越小。一個地區(qū)存在最佳朝向——查閱相關(guān)資料鄭州地區(qū)最佳朝向南偏東15°、適宜朝向南偏東25°、不宜朝向西北。

朝向二、建筑體形與朝向不同氣候類型的建筑設(shè)計策略（北半球）小結(jié)2.2圍護結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計一、設(shè)計依據(jù)設(shè)計要求、設(shè)計依據(jù)和指標二、圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計墻體、屋頂、門窗、地面?zhèn)鳠岙惓２课灰唬├碚撘罁?jù)考慮不利情況是冬季陰天，室外為穩(wěn)定低溫，且晝夜溫度波動較小，室內(nèi)是由供暖設(shè)備保持一定溫度，熱量持續(xù)由室內(nèi)流向室外——粗略地按穩(wěn)定傳熱計算太陽輻射對冬季保溫有利一、保溫設(shè)計二）設(shè)計依據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：采暖建筑圍護結(jié)構(gòu)傳熱阻R0≥最小傳熱阻R0.min目的：保證在采暖期間圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)空氣的露點溫度。依據(jù)室內(nèi)計算溫度與內(nèi)表面溫度的允許溫差。計算：熱工規(guī)范最小傳熱阻法內(nèi)表面不致于結(jié)露θi≥td思考公式推導(dǎo)過程0.111.0取值建筑物與房間類型外墻平屋頂和坡屋頂頂棚居住建筑、醫(yī)院和幼兒園等6.04.0辦公樓、學校和門診部等6.04.5禮堂、食堂和體育館等7.05.5室內(nèi)空氣與圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面之間的允許溫差[△t]

溫差修正系數(shù)n

圍護結(jié)構(gòu)及所處情況溫差修正系數(shù)n值外墻、平屋頂及與室外空氣直接接觸的樓板1.00取值修正系數(shù)注：對于實心磚墻，當D=1.6~4.0時，其室外計算溫度仍按Ⅱ型取值——原因在于可達到同等水平。圍護結(jié)構(gòu)室外計算溫度te的取值方法圍護結(jié)構(gòu)室外計算溫度te取值冬季室外計算溫度城市名稱冬季室外計算溫度城市名稱冬季室外計算溫度Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型Ⅳ型Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型Ⅳ型北京－9－12－14－16青島－6－9－11－13天津－9－11－12－13鄭州－5－7－9－11石家莊－8－12－14－17武漢－2－6－8－11太原－12－14－16－18長沙0－3－5－7呼和浩特－19－21－23－25廣州7532沈陽－19－21－23－25南寧7543長春－23－26－28－30成都210－1哈爾濱－26－29－31－33貴陽－1－2－4－6上海－2－4－6－7昆明1311109南京－3－5－7－9拉薩－6－8－9－10杭州－1－3－5－6西安－5－8－10－12合肥－3－7－10－13蘭州－11－13－15－16福州6432西寧－13－16－18－20南昌0－2－4－6銀川－15－18－21－23濟南－7－10－12－14烏魯木齊－22－26－30－33序號材料、構(gòu)造、施工、地區(qū)及使用情況1鋪設(shè)在密閉屋面中的多孔保溫材料如加氣混凝土、泡沫混凝土、水泥膨脹珍珠巖、石灰爐渣等，因干燥緩慢1.502鋪設(shè)在密閉屋面及作為夾芯層澆筑在混凝土構(gòu)件中的半硬質(zhì)礦棉、巖棉、玻璃棉板等，因壓縮及吸濕1.203作為夾芯層澆筑在混凝土構(gòu)件中的泡沫塑料等，因壓縮1.204作為夾芯層澆筑在混凝土墻體及屋面構(gòu)件中的塊狀多孔保溫材料如加氣混凝土、泡沫混凝土、水泥膨脹珍珠巖等，因干燥緩慢及灰縫影響1.605加氣混凝土、泡沫混凝土砌塊墻體及加氣混凝土條板墻體、屋面，因灰縫影響1.25修正系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)及蓄熱系數(shù)的修正系數(shù)值

修正系數(shù)修正系數(shù)輕質(zhì)外墻最小傳熱阻的附加值

注：對于熱穩(wěn)定性要求較高的居住、醫(yī)院和幼兒園建筑，當采用輕型結(jié)構(gòu)時，外墻最小傳熱阻應(yīng)進行附加。輕質(zhì)外墻最小傳熱阻的附加值外墻材料與構(gòu)造當建筑物處于連續(xù)供熱熱網(wǎng)中時當建筑物處于間歇供熱熱網(wǎng)中時密度為800~1200kg/m3的輕骨料混凝土單一材料墻體15~2030~40密度為500~800kg/m3的輕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20~3040~60平均密度小于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)材料（如巖棉、礦棉、石膏板等）墻體30~4060~80應(yīng)用：是否滿足熱工要求；

確定保溫層厚度。最小傳熱阻法1）根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造計算各層熱阻R及傳熱阻R0；2）根據(jù)各層熱阻及蓄熱系數(shù)S計算熱惰性指標D；3）由熱惰性指標D確定室外計算溫度te；4）按最小傳熱阻公式計算R0.min；5）比較傳熱阻R0及最小傳熱阻R0.min。若R≥R0.min——滿足熱工要求修正系數(shù)應(yīng)用：是否滿足熱工要求；

確定保溫層厚度。1）假定圍護結(jié)構(gòu)熱惰性指標類型，確定室外計算溫度，代入最小傳熱阻公式計算R0.min；

2）根據(jù)R0.min計算結(jié)果，確定保溫層厚度；3）根據(jù)保溫層厚度計算各層熱阻R及蓄熱系數(shù)S，從而計算熱惰性指標D；4）若熱惰性指標D屬于假定類型，則所確定保溫層厚度正確；5）否則按熱惰性指標所屬類型重新計算。重復(fù)上述步驟確定保溫層厚度例題

確定保溫層厚度例題

確定保溫層厚度例題

節(jié)能設(shè)計標準我國自20世紀80年代中期開始建筑節(jié)能工作，制定并頒布一系列節(jié)能設(shè)計標準(從北向南、從居住建筑到公共建筑）《民用建筑節(jié)能設(shè)計標準（采暖居住部分）》（JGJ26-86）《民用建筑節(jié)能設(shè)計標準（采暖居住部分）》（JGJ26-95）《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》(JGJ134-2001)《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》（JGJ75-2003）《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》（GB50189-2005）《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》JGJ26-2010（2010.8.1實施）二、圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計

墻體屋頂門窗地面熱橋部位特殊部位保溫主體結(jié)構(gòu)保溫墻體

保溫、承重合二為一（自保溫）單設(shè)保溫層內(nèi)保溫——承重層的室內(nèi)側(cè)外保溫——承重層的室外側(cè)夾芯保溫——承重層的中間（一）保溫、承重合二為一1、單一材料節(jié)能墻體——自保溫——多孔磚、空心磚，混凝土空心砌塊——保溫、承重或填充。2、金屬面夾芯板材上、下層為金屬薄板，芯材為有一定剛度的保溫材料，如巖棉、硬質(zhì)泡沫塑料，復(fù)合而成?！p鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)與民用建筑墻體墻體（二）單設(shè)保溫層——復(fù)合保溫當承重結(jié)構(gòu)不能滿足保溫要求時，須選導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料做保溫層。

1、保溫層的設(shè)置方法外保溫基層保溫層固定：粘結(jié)，釘固保溫層：輕質(zhì)成型絕熱材料面層：抹灰，加強網(wǎng)布，面層聚苯乙烯泡沫塑料

內(nèi)保溫基層空氣層：防潮保溫層面層：防水性好

墻體

夾芯保溫

保溫層布置在結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，對絕熱材料要求不高。——東北地區(qū)曾普遍使用，以24cm磚墻做外墻，12cm磚墻做內(nèi)墻，兩片墻間留出空腔，隨砌墻隨填充保溫材料。墻體2、內(nèi)、外保溫構(gòu)造方式比較——考慮6點

房間熱穩(wěn)定性：外保溫：內(nèi)表面溫度波動小，熱穩(wěn)定性好?！L時間使用的采暖建筑，如住宅、醫(yī)院。內(nèi)保溫：內(nèi)表面溫度波動大，熱穩(wěn)定性差?！虝r間使用的采暖房間，可使室內(nèi)溫度快速上升。如影劇院觀眾廳、體育館。

內(nèi)側(cè)重質(zhì)材料內(nèi)側(cè)輕質(zhì)材料墻體

熱橋問題：外保溫：有利于減少熱橋部位的熱損失。內(nèi)保溫：無法加強內(nèi)、外墻連接處及外墻與樓板連接處的熱橋保溫。2、內(nèi)、外保溫構(gòu)造方式比較重要方面墻體墻體對承重結(jié)構(gòu)的保護：外保溫可避免承重結(jié)構(gòu)受室外溫度的劇烈波動影響，從而提高其耐久性。2、內(nèi)、外保溫構(gòu)造方式比較2、內(nèi)、外保溫構(gòu)造方式比較墻體防止保溫材料冷凝外保溫作法——可防止保溫材料由于蒸汽滲透積累而受潮。內(nèi)保溫作法——保溫材料有可能在冬季受潮。易受潮不易受潮符合進難出易——進易出難建筑防潮深入探討重要方面墻體舊房改造舊房節(jié)能改造時，利用外保溫，施工可不影響房間使用，同時也不占用室內(nèi)面積，但施工技術(shù)要求高。外飾面處理外保溫對外表面的保護層要求較高。內(nèi)保溫則由于外表面是由強度大的密實材料構(gòu)成，飾面層的處理比較簡單；但影響室內(nèi)二次裝修。2、內(nèi)、外保溫構(gòu)造方式比較墻體

小結(jié)——外保溫優(yōu)缺點：

優(yōu)點——（1）有效保護主體結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)耐久性。（2）對房屋的熱穩(wěn)定性有利。（3）防止圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)露。（4）減小熱橋部位的熱損失，并防止內(nèi)表面結(jié)露。（5）利于既有建筑節(jié)能改造。墻體小結(jié)——外保溫的優(yōu)缺點：

缺點——（1）對保溫材料要求較高，不能受雨水沖刷和大氣污染。（2）構(gòu)造復(fù)雜，施工技術(shù)要求高。（3）限制外墻裝修材料。涂料優(yōu)于面磚。屋頂常見屋面保溫構(gòu)造：順置保溫屋面倒置保溫屋面保溫找坡型屋面外保溫：保溫層(XPS)在防水層之上——重材料做保護層《熱工規(guī)范》規(guī)定對于接觸室外空氣的地板（如騎樓、過街樓的地板）及不采暖地下室上部的地板應(yīng)采取保溫措施。地面保溫地面保溫措施《熱工規(guī)范》第4.5.3條：嚴寒、寒冷地區(qū)采暖建筑底層地面，當建筑物周邊無采暖管溝時，在外墻內(nèi)側(cè)0.5～1.0m范圍內(nèi)應(yīng)鋪設(shè)保溫層，其熱阻不應(yīng)小于外墻熱阻。

地面保溫地面保溫構(gòu)造地面周邊保溫圍護結(jié)構(gòu)整體熱損失中，門窗熱損失達40%，其中傳熱損失約25%，通過縫隙的冷熱風滲透約15%；門窗是保溫能力最差的部位。門窗保溫提高措施1、控制窗墻比

窗墻面積比——窗洞口面積與房間立面單元面積的比?！獣嬎愦懊娣e比2、提高門窗氣密性——縫隙處設(shè)橡皮、氈片等密封條，提高氣密性?！介_窗比推拉窗氣密性好。門窗縫隙門窗保溫3、提高窗框保溫性能

導(dǎo)熱系數(shù)比較：

塑料<木<鋼<鋁合金各種窗框材料強度、抗風壓性能、耐久性等各有利弊，應(yīng)揚長避短組合使用。如塑鋼窗、鋁塑窗。

斷熱鋁合金：尼龍66門窗保溫4、增加玻璃部分的保溫能力（1）利用雙層窗或中空玻璃利用空氣間層作用，將窗戶做成雙框雙玻窗、單框雙玻窗（中空玻璃窗），減少導(dǎo)熱傳熱。門窗保溫（2）鍍膜玻璃