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1、第9章 建筑保温、隔热构造,适宜的室内温度和湿度状况是人们生活和生产的基本要求。对于建筑的外围护结构来说，由于在大多数情况下，建筑室内外都会存在温差，特别是处于寒冷地区冬季需要采暖的建筑和在有些地区因夏季炎热而需要在室内使用空调制冷的建筑，其围护结构两侧的温差在这样的情况下甚至可以达到几十度之多。因此，在外围护结构设计中，根据各地的气候条件和建筑物的使用要求，合理解决建筑外围护结构的保温与隔热问题，是建筑构造设计的重要内容。,建筑热工分区及设计要求,9.1 建筑热工构造原理综述 9.1.1 建筑热工构造基本知识 热量从高温处向低温处转移的过程中，存在热传导、热对流和热辐射三种方式。 热传导指物
2、体内部高温处的分子向低温处的分子连续不断地传送热能的过程。 热对流指流体(如空气)中温度不同的各部分相对运动而使热量发生转移。 热辐射指温度较高的物质的分子在振动激烈时释放出辐射波，热能按电磁波的形态传递。,这三种传热的基本方式，在建筑外围护结构传热的过程中表现为： 其某个表面首先通过与附近空气之间的对流与导热以及与周围其他表面之间的辐射传热，从周围温度较高的空气中吸收热量；然后在围护结构内部由高温向低温的一侧传递热量，此间的传热主要是以材料内部的导热为主；接下去围护结构的另一个表面将继续向周围温度较低的空间散发热量。,在过去较长的时间内，为了改善外围护结构构件的热工性能，往往采取加大构件厚度
3、的做法。例如在我国北方曾将低层或多层住宅的实心黏土砖墙都做到了370mm或490mm的厚度。 如使用黏土多孔砖，其厚度在西安地区就需370mm，北京地区需490mm，沈阳地区需760mm，哈尔滨地区需1020mm。,因此加大构件厚度并不是好方法，比较好的是在符合强度要求的建筑物的外围护结构的基层构件上直接复合或者附加热工性能良妤的材料，或者是根据热量转移的基本原理，综合建筑的防水、饰画等其他要求，对建筑外围护结构的构造层次和构造做法进行良好的安排及设汁，以提高其整体的热工效能。 所选用的保温材料及材料厚度，应先经过热工计算。,用带反射铝箔的玻璃棉毡做中保温的墙体,幕墙框架,固定保温材料,安装外
4、侧铝板,建筑物的外围护结构的构造往往也不是像这样由单一类型就能够解决的。一般说来，屋面构件较为单纯，而建筑的外墙就比较复杂。,例如在建筑物的外墙面上，首先总要开门开窗。门窗在开启时，会让室内外的空气对流，从而产生热量的交换；在闭合时，由于采光的需要，同时也会让大量太阳的辐射热传人室内。而且，由于门窗所采用的材料通常较薄，传热阻又较小，再加上经门窗缝中空气的对流传热，使得门窗成为建筑外围护结构中传热最敏感、需要进行特殊处理的部位； 据有关方面调查发现，在北方冬季采暖的建筑物中，窗户的传热耗 热量加上其空气渗透耗热量，可以占到全部耗热量的一半甚至更多。,由于所采用建筑结构体系的不同，处于建筑外墙墙
5、体上各个部位上的构件也有所不同。例如混合结构的建筑，墙体上除了砌体材料外，还会有钢筋混凝土的圈梁和构造柱；框架结构的建筑则更是如此，除了钢筋混凝土或者钢的柱和梁外，还会填充有各种其他材料做的构件。这些材料分别有着不同的导热系数。这样，在建筑外围护结构中，就会存在某些局部，是易于传热的热流密集的通道，被称为 “热桥”。,目前的相关规范规定对外墙的热工性能采用平均传热系数的概念来讨论，即将组成外墙的各种材料所具有的导热系数与该种材料做成的构件的垂直于热流方向的表面积的乘积之和去除以外墙的总的表面积，得到的平均导热系数被认为更能够接近真实情况。,9.1.2 水汽对建筑热工性能的影响 空气中含有水蒸汽
6、。处于不同的温度下的空气，其中所能含的水蒸汽的质量是不同的。温度越低，能够含水蒸汽的量就越少。因此，当空气的温度下降时，如果其中水蒸汽的含量达到了相对饱和，多余的水蒸汽就会从空气中析出，在温度较低的物体表面凝结成冷凝水，这个现象叫做结露。 结露时的临界温度被称为露点温度。,由于建筑物外围护结构的两侧存在温差，当室内外空气中的水蒸汽含量不相等时，水蒸汽分子会从压力高的一侧通过围护结构向压力低的一侧渗透。在此过程中，如果温度达到了露点温度，在外围护结构之中就有可能出现结露的现象，这时材料就受潮。,结露现象如发生在保温层中，因为水的导热系数远比干燥的空气要高，这样就会降低材料的保温效果。如果水汽不能
7、够被排出，就可能使材料发生霉变，影响使用寿命。在冬季室外温度较低的情况下，如果水汽进而受冻结冰，体积膨胀，就会使材料的内部结构遭到破坏，称为冻融性破坏。,因此，在对建筑物的外围护结构进行热工设计时，不能不考虑水汽的影响；其基本原则一是要阻止水汽进入保温材料内，二是要安排通道以使进入建筑外围护结构中的水汽能够排出。,具体做法视材料的内部结构而定；如果材料内部的孔隙相互间不连通，或者表面具有自防水的功能可以阻止水或水汽进入，就可以不做任何处理。否则应该在温度较高的一侧先设置隔蒸汽层，使水汽不能够进人材料内部，同时 将受阻隔的水汽排出到围护结构外。,9.2 建筑外围护结构保温构造 9.2.1 建筑屋
8、面保温构造 常用的屋面保温材料从形式上可以分为板材、块材、卷材和散料。,板材憎水性水泥膨胀珍珠岩保温板、发泡聚苯乙烯保温板、挤塑型(或称挤压型) 聚苯乙烯保温板、硬质和半硬质的玻璃棉或岩棉保温板； 块材水泥聚苯空心砌 块等； 卷材有玻璃棉毡和岩棉毡等； 散料膨胀珍珠岩、发泡聚苯乙烯颗粒等。 其中挤塑型聚苯乙烯保温板因为表面结构全部封闭，不透水，所以可以不考虑防水的问题。其余材料用作保温层时大多需要采取防水及隔蒸汽的措施。,玻璃棉毡（带防潮铝箔贴面）,玻璃棉板（可带防潮铝箔贴面）,挤塑型聚苯乙烯保温板、毡,保温材料在屋面上的放置层次： 1保温层放置在屋面结构层与防水层之间，下设隔蒸汽层,2保温层
9、放置在屋面防水层之上,3保温层放置在屋面结构层之下,屋面保温板自带防水卷材,屋面保温板粘贴时粘合剂条状设置，可形成透气的空隙,倒铺保温屋面用砾石做保护层,可用于坡屋面保温的聚苯乙烯板材,粒状岩棉,散料包装不令受潮，可置于吊顶上保温,9.2.2 建筑外墙面保温构造 用于屋面保温的材料大多可以用在建筑外墙的保温上，不过保温层与基层墙体的连接方法与屋面有较大的区别，因为基层墙体在大多数情况下不可能像屋面那样托着保温层，而且还有诸多变形因素会作用在外墙上。,所以墙面上的保温层与主体的连接构造格外重要。此外，由于外墙对于饰面的要求往往比屋面高，饰面材料与保温材料以及隔蒸汽层、防水层等构造层次之间的排列顺
10、序、连接方法等，都需要综合考虑安全、美观、方便等诸多因素。,建筑外墙面的保温层构造应该能够满足： (1)适应基层的正常变形而不产生裂缝及空鼓； (2)长期承受自重而不产生有害的变形； (3)承受风荷载的作用而不产生破坏； (4)在室外气候的长期反复作用下不产生破坏； (5)罕遇地震时不从基层上脱落； (6)防火性能符合国家有关规定； (7)具有防止水渗透的功能； (8)各组成部分具有物理化学稳定性，所有的 组成材料彼此相容，并具有防腐性。,保温层在建筑外墙上面与基层墙体的相对位置有三种。它们分别是： 内保温保温层设在外墙的内侧； 外保温设在外墙的外侧； 中保温设在外墙的夹层空间中。,1.外墙内
11、保温构造 （1）硬质保温制品内贴 （2）保温层挂装,2.外墙外保温构造（1）保温浆料外粉刷（2）外贴保温板材（3）外加保温砌块墙,3.外墙中保温构造,加钉辅助连接,聚苯板用于地面保温,聚苯板用于外墙外保温,聚苯乙烯泡沫塑料板外墙保温,外墙结构,粘结胶浆,保温板,柔性抹面胶浆,玻璃纤维网格布,外墙饰面,用挤塑型聚苯板做外墙模板,支模,浇捣混凝土后，进行外墙饰面,以保温材料兼作外墙模板的工艺,喷发泡聚氨酯（保温、防水）,9.2.3 建筑外门窗保温构造 门窗是建筑外围护结构的保温、隔热的重点部位，所以需要加强门窗缝的气密性以及选择具有良好热工性能的门窗材料。 近年来我国在改进门窗的热工性能方面的研究
12、主要集中在开发门窗的密封技术以及门窗的细部构造方面。,金属双层玻璃窗的构造特点： (1)虽然采用导热系数大的金属作为窗框材料，但是在断面的设计方面做了三道空腹，而且中间用聚酰胺隔板做了断热层，能够有效阻挡热量在金属材料中的传导。 (2)在门窗可开启部分与门窗框之间，有很好的密封条，可以保证使用时的气密性。 (3)采用双层中空玻璃，并在中间充人惰性气体。这样一来，通过玻璃流失的热量就会大大减少。,密封条,双层中空玻璃窗框材带有断热装置,9.2.4 建筑地面保温构造 在严寒和寒冷地区，建筑底层室内如果采用实铺地面构造，则对于直接接触土壤的周边地区，也就是从外墙内侧算起20m的范围之内，应当作保温处
13、理。 此外，如果底层地面之下还有不采暖的地下室，则地下室以上的底层地面应该全部作保温处理。保温层除了放在底层地面的结构面板与地面的饰面层之间之外，还可以考虑放在底层地面的结构面板，即地下室的顶板之下。,9.3 建筑外围护结构隔热构造 需要采取隔热措施的建筑物，其热源主要来自太阳光的辐射热。不同于采暖建筑希望通过阳光的辐射热来取得热能，需要隔热的建筑物正相反，希望能够将一部分来自阳光的热能挡在室外，这除了可以在门窗玻璃上镀反射膜，或者在外墙上用浅颜色的饰面材料来反射掉部分辐射热，以及在门窗洞口上方做遮阳板以遮挡部分太阳的直射光外，在外围护结构表面设置通风的空气间层，利用层间通风，带走一部分热量，使屋顶或外墙变成两次传热，以减低传至外围护结构内表面的温度，是最为有效的方法。,架空板隔热屋面,“平改坡”架空隔热屋面,种植屋面,双层中空玻璃窗框材带有断热装置,印刷玻璃,镀反射膜的玻璃幕墙,简答题：1.有保温要求的墙体，必须提高什么？有哪些措施？2.墙体的保温因素主要表现在哪些方面？3.墙体热工设计主要解决什么问题？4.什么情况下，保温材料设置在维护墙靠高温一侧？为什么？,
