第2章建筑保溫設(shè)計(jì)

28十二月20231第2章建筑保溫設(shè)計(jì)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(yán)寒地區(qū)Ⅰ嚴(yán)寒地區(qū)Ⅰ嚴(yán)寒地區(qū)Ⅱ寒冷地區(qū)Ⅱ寒冷地區(qū)建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)第2章建筑保溫設(shè)計(jì)

嚴(yán)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(dāng)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(jì)規(guī)范綜合途徑

建筑保溫設(shè)計(jì)的綜合途徑充分利用可再生能源——太陽能利用（自主學(xué)習(xí)）防止冷風(fēng)滲透不利影響合理進(jìn)行建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)——建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中的保溫途徑（2.1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)有足夠的保溫性能——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計(jì)（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(fēng)滲透不利影響1、利用周圍場(chǎng)地地形、樹木和其他建筑物擋風(fēng)場(chǎng)地周圍樹叢、小丘或其他建筑物可作擬建建筑擋風(fēng)屏障。嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)，若充分考慮盡可能利用各種擋風(fēng)屏障，可節(jié)約大量采暖費(fèi)用，同時(shí)提高住宅室內(nèi)熱舒適性。防止冷風(fēng)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(fēng)向若不能避開時(shí)，應(yīng)在迎風(fēng)面上盡量少開門窗。嚴(yán)寒地區(qū)還應(yīng)設(shè)置門斗，以減少冷風(fēng)不利影響。3、注意建筑主要入口處的防風(fēng)，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(fēng)向。嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)，入口處應(yīng)設(shè)置門斗或其他防風(fēng)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(fēng)滲透）——正對(duì)主入口布置，將大大增加不必要的冷風(fēng)滲透。防止冷風(fēng)滲透不利影響4、提高門窗密封性通過圍護(hù)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(duì)保溫有很大作用提高門窗氣密性的措施——改善門窗設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量、加設(shè)密封條防止冷風(fēng)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(dòng)時(shí)，室內(nèi)空氣溫度波動(dòng)程度。室內(nèi)氣溫波動(dòng)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(shí)，室溫波動(dòng)太大。圍護(hù)結(jié)構(gòu)有較大熱惰性指標(biāo)，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(biāo)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(shí)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(dāng)室外空氣溫度晝夜波動(dòng)時(shí)，為使室溫維持所需標(biāo)準(zhǔn)，除要求房間圍護(hù)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(jì)中的保溫途徑2.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫設(shè)計(jì)

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(fēng)，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(diǎn)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(jì)中的保溫途徑

一、建筑選址2、避風(fēng)建宅

冷風(fēng)滲透和冷風(fēng)對(duì)冬季保溫會(huì)帶來不利影響——嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)封閉或半封閉的周邊式布局——嚴(yán)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(cuò)排；點(diǎn)、條組合——點(diǎn)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(hù)結(jié)構(gòu)傳熱情況相同時(shí)，外圍護(hù)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(diǎn)

建筑設(shè)計(jì)——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(duì)節(jié)能不利——體積較小的建筑物，外圍護(hù)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(dú)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(duì)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(jì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（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(qiáng)保溫——需要較低傳熱系數(shù)。規(guī)定性指標(biāo)性能化指標(biāo)——為建筑師設(shè)計(jì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)》：條式建筑體形系數(shù)不應(yīng)超過0.35，點(diǎn)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(hù)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(duì)體形系數(shù)沒做具體規(guī)定規(guī)定性指標(biāo)性能化指標(biāo)——為建筑師設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)策略（北半球）小結(jié)2.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)依據(jù)和指標(biāo)二、圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)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(dòng)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(jì)算太陽輻射對(duì)冬季保溫有利一、保溫設(shè)計(jì)二）設(shè)計(jì)依據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：采暖建筑圍護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度。依據(jù)室內(nèi)計(jì)算溫度與內(nèi)表面溫度的允許溫差。計(jì)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(xué)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(hù)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(hù)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(duì)于實(shí)心磚墻，當(dāng)D=1.6~4.0時(shí)，其室外計(jì)算溫度仍按Ⅱ型取值——原因在于可達(dá)到同等水平。圍護(hù)結(jié)構(gòu)室外計(jì)算溫度te的取值方法圍護(hù)結(jié)構(gòu)室外計(jì)算溫度te取值冬季室外計(jì)算溫度城市名稱冬季室外計(jì)算溫度城市名稱冬季室外計(jì)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(jì)南－7－10－12－14烏魯木齊－22－26－30－33序號(hào)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(duì)于熱穩(wěn)定性要求較高的居住、醫(yī)院和幼兒園建筑，當(dāng)采用輕型結(jié)構(gòu)時(shí)，外墻最小傳熱阻應(yīng)進(jìn)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(dāng)建筑物處于連續(xù)供熱熱網(wǎng)中時(shí)當(dāng)建筑物處于間歇供熱熱網(wǎng)中時(shí)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(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造計(jì)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(jì)算熱惰性指標(biāo)D；3）由熱惰性指標(biāo)D確定室外計(jì)算溫度te；4）按最小傳熱阻公式計(jì)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(hù)結(jié)構(gòu)熱惰性指標(biāo)類型，確定室外計(jì)算溫度，代入最小傳熱阻公式計(jì)算R0.min；

2）根據(jù)R0.min計(jì)算結(jié)果，確定保溫層厚度；3）根據(jù)保溫層厚度計(jì)算各層熱阻R及蓄熱系數(shù)S，從而計(jì)算熱惰性指標(biāo)D；4）若熱惰性指標(biāo)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(biāo)所屬類型重新計(jì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)我國自20世紀(jì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)(從北向南、從居住建筑到公共建筑）《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住部分）》（JGJ26-86）《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（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(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ134-2001)《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ75-2003）《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2005）《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ26-2010（2010.8.1實(shí)施）二、圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)

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。——輕鋼結(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(dāng)承重結(jié)構(gòu)不能滿足保溫要求時(shí)，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(qiáng)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(duì)絕熱材料要求不高?！獤|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(diǎn)

房間熱穩(wěn)定性：外保溫：內(nèi)表面溫度波動(dòng)小，熱穩(wěn)定性好?！L時(shí)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(dòng)大，熱穩(wěn)定性差?！虝r(shí)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(qiáng)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(duì)承重結(jié)構(gòu)的保護(hù)：外保溫可避免承重結(jié)構(gòu)受室外溫度的劇烈波動(dòng)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(jìn)難出易——進(jìn)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(shí)，利用外保溫，施工可不影響房間使用，同時(shí)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(duì)外表面的保護(hù)層要求較高。內(nèi)保溫則由于外表面是由強(qiáng)度大的密實(shí)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(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)——（1）有效保護(hù)主體結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)耐久性。（2）對(duì)房屋的熱穩(wěn)定性有利。（3）防止圍護(hù)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(diǎn)：

缺點(diǎn)——（1）對(duì)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(hù)層《熱工規(guī)范》規(guī)定對(duì)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(yán)寒、寒冷地區(qū)采暖建筑底層地面，當(dāng)建筑物周邊無采暖管溝時(shí)，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(hù)結(jié)構(gòu)整體熱損失中，門窗熱損失達(dá)40%，其中傳熱損失約25%，通過縫隙的冷熱風(fēng)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?huì)計(jì)算窗面積比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(qiáng)度、抗風(fēng)壓性能、耐久性等各有利弊，應(yīng)揚(yáng)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