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1、第第 3 3 章章 建筑保温与节能建筑保温与节能我国气候与建筑热工分区我国的建筑热工设计分区及设计要求我国的建筑热工设计分区及设计要求 2 2 围护结构应具有足够的保温性能围护结构应具有足够的保温性能 1 1 建筑体形的设计，尽量减少外围护结构的总面积建筑体形的设计，尽量减少外围护结构的总面积 3 3 争取良好的朝向和适当的建筑物间距争取良好的朝向和适当的建筑物间距 4 4 增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透的不利影响增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透的不利影响 5 5 避免潮湿，防止壁内产生冷凝避免潮湿，防止壁内产生冷凝温差条件一定时，总传热量的多少与建筑维护结构总面积成正比。 1 1 建筑体形
2、的设计，尽量减少外围护结构的总面积建筑体形的设计，尽量减少外围护结构的总面积总传热量为:FqQQ -总传热量q - 平壁的热流强度 -传热时数F -维护结构的总面积建筑物体形系数：是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。外表面积不包括地面和不采暖的楼梯间隔墙和户门的面积。建筑物体形系数宜控制在0.3以下，严寒和寒冷地区建筑的体形系数应小于等于0.4在设计中，尽量避开迎风地段，减少门窗洞口，加强门窗的密闭性。但从卫生要求考虑，房屋必须有一定的换气量，因此，在外窗上设置可开关的换气扇是一种较好的方式。 4 4 增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透的不利影响增强建筑物的密闭性，防止冷风
3、渗透的不利影响 3.2.2 3.2.2 维护结构保温设计计算维护结构保温设计计算维护结构的保温性能应满足维护结构最小传热阻的要求。最小传热阻是依据室内计算温度与围护结构内表面温度的允许温差确定的。 最小传热阻的计算最小传热阻的计算外墙、屋顶与室外空气直接接触的围护结构，其热阻应大于或者等于建筑物所在地区要求的最小传热阻。围护结构对室内环境的影响，主要以内表面温度体现出来。最小传热阻的计算公式：n注：n外表面位置温差修正系数（采用表1.3-1）t室内空气与内表面的允许温差（采用表1.3-2）ieimin0)(RtnttR最小传热阻最小传热阻R0,min的计算的计算室内温度室内温度ti 按房间使用
4、性质取值 一般居住建筑 ti=18 ;高级居住建筑、医疗和福利建筑、托幼建筑等 ti = 20 室外温度室外温度te按热惰性指标D分成4类: 实体粘土砖墙，D值在1.6-4.0之间，应属于型，但计算时按型取值。最小传热阻最小传热阻R0,min的计算的计算允许温差允许温差t 保证内表面不结露，体现建筑功能的差别室外温度当有人长时间停留时，允许温差当有人长时间停留时，允许温差2.5，当无人长时间停留时，允许温差，当无人长时间停留时，允许温差为为5。修正系数修正系数n外围护结构内外温差: ti te对于外围护结构:n = 1内围护结构内外温差: ti te ti te ti te对于内围护结构: n
5、 1最小传热阻最小传热阻R0,min的计算的计算要求较高的建筑，采用轻质外墙，最小总热阻的附加值（%）（表1.3-3）围护结构最小热阻计算围护结构最小热阻计算例题例题3-1 已知西安地区冬季室外计算温度te分别为5、8、 10、12，验证如下墙体是否满足热工要求。经济传热阻:是指维护结构单位面积的建造费用（初次投资的折旧费）与使用费用（由维护结构单位面积分摊的采暖运行费用和设备折旧费）之和达到最小值时的传热阻。围护结构的经济传热阻围护结构的经济传热阻围护结构的保温构造围护结构的保温构造常用保温材料的不同性能特点（表1.3-7）挤塑型聚苯乙烯 XPS保温板膨胀型聚苯乙烯 EPS板XPS保温板EP
6、S板聚氨酯PU保温墙维护结构的保温构造可分为：保温、承重合二为一（自保温）构造；保温层、结构层复合构造以及单一轻质保温构造三种。1）保温、承重合二为一（自保温）构造。 承重结构或构件具有足够的力学性能和热阻值。优点：结构简单、施工方便、能保证保温构造与建筑同寿命，多用于低层或多层墙体承重的建筑。缺点：传热阻不会很高，不适宜在保温性能要求很高的严寒和寒冷地区采用。2）复合保温结构复合保温结构是由保温层和结构层复合而成，保温层主要起保温作用，不起承重作用。围护结构中的空气层厚度一般为5cm以下。复合保温结构布置方式有三种类型： 外保温（保温层在承重层的外侧） 内保温（保温层在承重层的内侧） 夹芯保
7、温（保温层在承重层的中间） 热稳定性好 热稳定性差 全天使用的房间 间歇使用的房间（1）外保温特点： 消除热桥部位的影响，防止热桥内表面结露。外保温使整个结构得到保护，从而减少热桥部位的热损失。 防止或减少保温层内部产生水蒸气凝结； 外保温结构使房间的热稳定性好。 保护主体结构，减少温度应力变化，提高结构耐久性。 外保温不占建筑的使用面积。 外保温特别适用于既有建筑改造。优点：缺点：外侧的保温材料受雨水冲刷和大气污染的影响，因此保温层外必须有保护层（要求更高）。外保温不适用于间歇性使用的房间。（2）内保温特点：，保温层在两个承重结构层中间，对保温层材料要求不高。，保温材料一旦受潮，潮气很难散发
8、出去。（3）夹芯保温特点：， 室温对外界气候和供热反映灵敏室温波动较快，适用于间歇性使用的房间。如体育馆、影剧院等。，对保温材料要求不高。三种保温外墙的技术性能比较3）单一轻质保温构造加气混凝土砌块、配筋的加气混凝土墙板等、以木材或者钢材作为龙骨，内填多孔保温材料的轻型围护结构非常普遍。 3.3.1 3.3.1 窗户保温设计窗户保温设计窗户是保温能力最差的部位。散热量是总散热量的1/3.措施1.提高窗框的保温性能4.提高窗户冬季太阳辐射得热3.提高气密性，减少冷风渗透2.控制各向墙面的开窗面积 选择导热系数小的框材 用导热系数小的材料截断金属框扇形材的热桥，制成断热桥式窗框 利用空气腔室或者空
9、气层截断热桥规定居住建筑北向、东西向、南向的窗墙面积比，应分别为0.25、0.30、0.35以下。提高窗框的保温性能提高窗框的保温性能铝合金窗户上采用了“断桥”技术，即在铝合金窗框中加一层树脂材料，彻底断绝了导热的途径。断桥型材 在围护结构中，一般都有保温性能远低于主体部分的嵌入构件，（如外墙体中的钢或钢筋混凝土骨架，圈梁，板材中的肋等）这些构件或部位的热损失比相同面积主体部分的热损失多，他们的内表面温度也比主体低，这种容易传热的构件或部分称之为“热桥”在热桥部位，内表面温度比主体低一些外表面温度比主体高一些表示热桥部分比主体部分传热能力好，热稳定性差。 3.3.2 3.3.2 热桥保温热桥保
10、温 热桥形式热桥形式:贯通式热桥贯通式热桥【如（1）】是最不利的。这类热桥以钢筋混凝土框架的填充墙中的梁、柱最为典型。应避免采用或者加设高效保温材料。非贯通式热桥【如（2）、（4）】最好将热桥布置在靠近室外一侧。 3.3.3 3.3.3 外墙交角的保温设计外墙交角的保温设计围护结构的交角或转角，包括外墙转角、内外墙转角、楼板或屋顶与外墙的交角等。这些部位放热面积大于吸热面积。且交角处又是热桥，其内表面温度会更低。影响范围大约是墙厚的1.5-2.0倍，通常要做附加保温层。外墙交角的保温1.52.0dd交角内表面空气温度分布差异 面层材料选择面层材料选择 面层材料热工性能按吸热指数B大小分成3类,
11、 分别适用于不同类型的建筑。 2.3.2 2.3.2 地面保温设计地面保温设计人脚与地板直接接触的冷热感觉取决于地面温度和吸热指数B（B值越大，则地面从人脚吸收的热量越多）。 3.3.4 3.3.4 地面保温设计地面保温设计外围护结构由于冷凝而受潮可分为两种情况：表面冷凝和内部冷凝。表面冷凝是在外围护结构内表面出现冷凝水，原因是含有较多水蒸气且温度较高的空气遇到冷的表面所致。内部凝结是当水蒸气通过外围护结构时，遇到结构内部温度达到或低于露点温度时，水蒸气即形成凝结水。室内高低渗透室外围护结构内部是否会出现冷凝现象主要取决于内部各处的温度是否低于该处的露点温度，也可以根据水蒸气分压力是否高于该处
12、温度所对应的饱和蒸汽压加以判别。1.围护结构内部冷凝的检验围护结构内部冷凝判定依据围护结构内部冷凝判定依据 凝结条件凝结条件: P Ps根据室内外空气湿度，确定水蒸汽分压力Pi和Pe，并算出各层材料的水蒸汽分压力Pm，作出P线；根据室内外气温ti和te，确定各层的温度分布 m，并查表求得饱和蒸汽压Ps，作出Ps线；根据两条线是否相交判断内部是否出现冷凝。不凝结 凝结例题： 检查下图所示外墙是否会产生冷凝。已知: ti=16，i =60%， te =4， e =50% , 外墙构造： 120mm厚石灰砂浆内粉刷； 250mm厚加气混凝土（密度500kg/m3）； 3120mm厚砖墙。 （1）计算
13、各层热阻和水蒸汽渗透阻）计算各层热阻和水蒸汽渗透阻436. 0Rm2.K/W586. 004. 0436. 011. 00Rm2.K/W28.2217Hm2hPa /g28.22170H （2）计算室内、外空气的水蒸汽分压力）计算室内、外空气的水蒸汽分压力 ti=16， Psi =1817 Pa 则 Pi = i Psi =181760%=1090.3 Pa te =4， Pse=437.3 Pa 则Pe =e Pse =437.350%=218.7 Pa （3）计算各层的温度和水蒸汽分压力）计算各层的温度和水蒸汽分压力 , Psi =1419.9 Pa , Ps2 =1347.9 Pa ,
14、Ps3 =726.6 Pa , Pse =492.0 Pa Pa Pa2 .12)416(586. 011. 016i4 .11)416(586. 0025. 011. 01624 . 2)416(586. 0263. 0025. 011. 01636 . 2)416(586. 004. 0586. 016e78.1024)7 .2183 .1090(28.221767.1663 .10902P92.925)7 .2183 .1090(28.221751.25167.1663 .10903P第1.3章 建筑保温与节能 （4）作出）作出P与与Ps分布图分布图 P曲线与Ps曲线相交，说明墙体内部将
15、出现冷凝 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冷凝量估计 冷凝界面冷凝界面: 最易出现冷凝，而且凝结最严重的界面 位于材料的蒸汽渗透系数由大变小的界面。冷凝界面一般出现在保温材料和外侧密实材料交界处。 部分保温材料的允许湿度增量部分保温材料的允许湿度增量 1.使围护结构有足够的保温使围护结构有足够的保温能力。能力。2. 防止与控制冷凝的措施防止和控制内表面冷凝的措施防止和控制内部冷凝的措施2.采用自然通风
16、或强制通风采用自然通风或强制通风降低室内湿度降低室内湿度（不可取）（不可取）3.用吸湿性材料做饰面层。用吸湿性材料做饰面层。4.高湿房间内表面用光滑不高湿房间内表面用光滑不吸水的材料，且增设导水设吸水的材料，且增设导水设施。施。1.合理布置材料层的相对位合理布置材料层的相对位置置2.在蒸汽流入一侧设置隔汽层在蒸汽流入一侧设置隔汽层3.在围护结构内部设置通风在围护结构内部设置通风间层或排泄通道。间层或排泄通道。4.外墙设置封闭空气层外墙设置封闭空气层 防止和控制内部冷凝措施防止和控制内部冷凝措施 设置隔汽层。设置隔汽层。隔汽层隔汽层为了消除或减弱围护结构内部的冷凝现象，在为了消除或减弱围护结构内部的冷凝现象，在保温层蒸汽渗保温层蒸汽渗入的一侧入的一侧设置隔蒸汽层，使水蒸汽分压力急剧下降，从而避设置隔蒸汽层，使水蒸汽分压力急剧下降，从而避免内部冷凝的产生。是目前设计中应用最普遍的一种措施。免内部冷凝的产生。是目前设计中应用最普遍的一种措施。 防止和控制内部冷凝措施防止和控制内部冷凝措施 设置通风间层或排泄通道设置通风间层或排泄通道通风间层通风间层冬季冷凝受潮冬季冷凝受潮 暖暖季蒸发干燥季蒸发干燥 设置通风间层或泄汽沟道效果设置通风间层或泄汽沟道效果泄汽沟道泄汽沟道空气层空气层 冷侧设置密闭空气层冷侧设置密闭空气层 在冷侧设一空气层，可使处于较高温度侧的保温层保持干燥