建筑热工学---建筑保温

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1、建筑热工学 建筑保温,2017/8/27,2,课后作业,求钢筋混凝土圆孔板冬季的热阻（设热流为自下而上）。,2017/8/27,3,2017/8/27,4,2017/8/27,5,第1.3章建筑保温主要内容,1.3.1建筑保温的途径1.3.2围护结构保温设计围护结构最小总热阻的确定、围护结构的经济传热阻、围护结构保温构造 1.3.3围护结构传热异常部位的保温措施窗的保温、热桥的保温、外墙交角的保温、地面的保温 1.3.4围护结构的蒸汽渗透及冷凝湿空气的物理性质、围护结构的蒸汽渗透、防止和控制冷凝的措施1.3.5建筑保温的综合措施,概述：,我国民用建筑热工设计规范GB50176-93按下列条件，

2、将全国划分成五个建筑热工设计分区：严寒区：最冷月平均温度10，日平均气温 5 的天数，在145天以上的地区；寒冷区：最冷月平均温度 010 ，日平均气温 5 的天数在90145天的地区；夏热冬冷区：最冷月平均温度010 ，最热月平均温度2530；夏热冬暖区：最冷月平均温度大于10 ，最热月平均温度2529；日平均气温 25 的天数在100200天，夏季防热、冬季可不保温；温和地区：最冷月平均温度013 ，最热月平均温度1825。日平均气温 5 的天数在090天,2017/8/27,7,2017/8/27,8,2017/8/27,9,1.3.1建筑保温的途径,1. 建筑体形的设计，应尽量减少外围

3、护结构的总面积 2. 围护结构应具有足够的保温性能3 .争取良好的朝向和适当的建筑物间距充分利用太阳能4 .增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透的不利影响5 .避免潮湿、防止壁内产生冷凝,2017/8/27,10,1. 建筑体形的设计，应尽量减少外围护结构的总面积,平壁在稳定传热状态下，其总传热量为： Q=q x t x F式中 Q总传热量(Wh)； q平壁单位面积、单位时间的传热量(Wm2)； t传热时数(h)； F围护结构的总面积(m2)。 由此可看出，在建筑设计中，优化平面形式和建筑体形、减少外围护结构的总面积是一项减少能耗的有效措施。,2017/8/27,11,所谓建筑物体形系数，是指建筑

4、物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。在外表面积中，不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积。 为了在设计中控制建筑物体形，以便减少采暖的能耗，民用建筑节能设计标准)(采暖居住建筑部分)(JGJ 26-95)中规定：建筑物体形系数宜控制在0.30及0.30以下；如果体形系数大于0.30，则屋顶和外墙应加强保温，其传热系数应符合规范要求。,2017/8/27,12,2. 围护结构应具有足够的保温性能,平壁单位面积、单位时间的传热量q仍然是围护结构热损耗的基数。在室内外温差一定和确定的边界条件下，传热量q是与平壁的总热阻R0成反比。因此，为了控制围护结构的热损耗，也为了保证室内热环境的

5、基本要求，在规范中提出总热阻为围护结构保温性能的指标，要求围护结构的实际总热阻不能低于这一指标的标准值。,2017/8/27,13,由于不同构造方案对温度变化的抵抗能力不同，即热稳定性不同，同样的温度变化对平壁内表面温度的影响并不相同，对厚重的砖石或混凝土壁体影响小一些，而对于轻质或轻型构件壁体的影响会大一些。,2017/8/27,14,充分利用太阳能,日照对建筑保温的重要意义： ( 1 ) 太阳能能量密度高；（2）太阳能为清洁能源；（3）太阳能廉价；（4）太阳能有利于人体健康；（5）太阳能的利用非常现实。,2017/8/27,15,2017/8/27,16,防止冷风的不利影响：,风对室内气候

6、的影响有两方面：一是通过门窗口或其它孔隙进入室内，形成冷风渗透；二是作用在围护结构外表面上，使对流换热系数变大，增强外表面的散热量。 防止冷风的措施：应争取不使大面积外表面朝向冬季主导风向，当受条件限制不可避免时，也应在迎风面上尽量少开门窗或其它孔洞，严寒地区还应设置门斗。另外，还要综合考虑房间密闭性和透气性的关系。,2017/8/27,17,1.3.2围护结构的保温设计,1.3.2.1保温设计的依据1.3.2.2围护结构的最小总热阻1.3.2.3围护结构的经济传热阻1.3.2.5围护结构的保温构造,2017/8/27,18,1.3.2.1保温设计的依据,保温设计的原则：根据气候条件和房间的使

7、用要求，并按照经济和节能的原则。民用建筑热工设计规范（GB50176-93）对围护结构规定了最小热阻以保证使用者的最基本卫生要求民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑）（JGJ26-95）着重考虑经济和节能的需要二者都是围护结构保温设计的主要依据。,2017/8/27,19,1.3.2.2围护结构的最小总热阻,对外围护结构的保温要求：围护结构对室内热环境的影响，主要是通过内表面温度体现的。在稳定传热条件下，内表面温度取决于室内外温度和围护结构的总热阻 ， 越大则内表温度越高。就大量性工业和民用建筑，控制围护结构内表面温度不低于室内露点温度，以保证内表面不致结露是起码的要求。,2017/8/27,2

8、0,1.3.2.2围护结构的最小总热阻,最小总热阻是一种技术标准，其确定方法应由国家规范来规定。现暂按下式确定：,说明：冬季室内计算温度。民用建筑或其它以满足 人体生理卫生需要为主的房屋，按卫生标准取值； 工业厂房或有特殊要求的房间，按相应规范取值。 ：冬季室外计算温度。为使同类采用不同热稳 定性围护结构的房间的室内气候状况接近一致，不 同结构应采用不同的室外计算温度。, n：考虑外表面位置的修正系数。由于计算最小总热阻公式 中统一取当地的室外气温的计算值，这对外墙、屋顶等直接 接触大气的围护结构来说符合实际，但对那些不直接接触室 外空气的结构来说则需要修正。如：顶棚的上部是闷顶空间 ，其温度

9、比室外气温要高一些。见下表,允许温差。见表1.3-3。使用质量要求较高的房间， 小一些。相同的室内外气候时，按较小的 确定的 大一些，即使用质量要求越高，围护结构应有更大的保温 能力。,2017/8/27,23,经济热阻,所谓经济传热阻，它是指围护结构单位面积的建造费用与使用费用之和达到最小值时的传热阻。,世界发达国家外墙保温标准逐渐提高。英国（气候与上海相近）1973年前外墙传热系数1.6w/(m2k)，1974年后1.0w/(m2k) ，1982年后0.6w/(m2k) ，1988年后0.45w/(m2k)。与北京相近气候的发达国家约为0.35w/(m2k)。我国北京为0.9w/(m2k)

10、。,2017/8/27,24,1.3.2.5围护结构的保温构造,一：绝热材料二：绝热材料的选择三、围护结构构造方案的选择,一：绝热材料：,绝热材料：指那些绝热性能较好，即导热系数较小的 材料，通常把导热系数小于 0.3 并能用于绝热工程的材料。 保温材料：习惯上用于控制室内热量外流的材料。 隔热材料：防止室外热量进入室内的材料。,导热系数 是绝热材料最重要、最基本的热物理指标。一定温差下，导热系数越小，通过一定厚度材料层的热量越小；同样，为控制一定热流强度所需的材料层厚度也越小。,影响导热系数的因素很多，如密实性，内部孔隙的大小、数量、形状，材料的湿度，材料骨架部分（固体部分）的化学性质，以及

11、工作温度等。常温下，影响最大的因素是容重和湿度。,1。容重对导热系数的影响 容重：单位体积材料的重量。 孔隙率：材料中孔隙所占的体积与材料整体体积的百分比 容重能很好地表明材料孔隙率的大小，一般情况下，容重越小，孔隙率越大。,导热系数随孔隙率增加而减小，即容重越小，导热系数也越小。 但容重小到一定程度后，再加大孔隙率，则导热系数不仅不再降低，还会变大，存在有最佳容重。例如图9-2。,原因是：孔隙率太大，不仅意味着孔隙的数量增多，而且孔隙也必然增大。其结果，孔壁温差变大，辐射传热量加大，同时，大孔隙内的对流传热也增多。特别是由于材料骨架所剩无几，使许多孔隙互相贯通，使对流显著增加。,2。湿度对导

12、热系数的影响 重量湿度：指试样中所含水分的重量与绝干状态下试样重量的百分比 体积湿度：湿试样中水分所占体积与整个试样体积的百分比 重量湿度和体积湿度的换算：,材料受潮后，导热系数显著增大。原因是由于孔隙中有了水分后，附加了水蒸气扩散的传热量，此外还增加了毛细孔中的液态水分所传导的热量。 一般情况下，水的导热系数约为0.58，冰的导热系数约为2.33，都远大于空气的导热系数0.03。,3。温度对导热系数的影响 温度愈高，导热系数愈大。原因是当温度增高时，分子热运动加剧，此外，孔隙内的辐射换热也增强。 热流方向对导热系数也有影响 主要表现在各向异性材料，如木材、玻璃纤维等，当热流平行纤维方向，导热

13、系数较大，当热流方向垂直纤维时，导热系数较小。,绝热材料按材质构造分有：多孔的、板（块）状的和松散状的。,从化学成分看有：无机材料，如膨胀矿渣、泡沫混凝土、加气混凝土、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、浮石及浮石混凝土、硅酸盐制品、矿棉、玻璃棉等；有机材料，如软木、木丝板、甘蔗板、稻壳等；各种泡沫塑料；铝箔等反辐射性能好的材料。,一般来说，无机材料的耐久性好，耐化学侵蚀性强，也能耐较高的温湿度作用。有机材料则相对要差一些。,二：绝热材料的选择：,三、围护结构构造方案的选择：,1、单设保温层 由导热系数很小的材料作保温层起主要保温作用。 保温层不起承重作用，所以选择的灵活性较大，不论是板块状，纤维状以至松散

14、颗粒状材料均可应用。,2、封闭空气间层保温 封闭的空气层有良好的绝热作用。,空心砌块保温与承重结合构造,3、保温与承重相结合 空心板、空心砌块、轻质实心砌块等，既能载重又能保温。,4、复合型构造 当单独用某一种方式不能满足保温要求，或为达到保温要求而造成技术经济上不合理时，往往采用混合型保温构造。例如既有实体保温层，又有空气层和承重层的外墙或屋顶结构。如图是一个200C的恒温车间外墙构造。,1混凝土；2粘结剂；3聚氨脂泡沫塑料；4木纤维板；5塑料薄膜；6铝箔纸板；7空气间层；8胶合板涂油漆,保温层在承重层外侧的优点： 1、使墙或屋顶的主要部分受到保护，大大降低温度应力的起伏，提高结构的耐久性。

15、如图9-5。 此外，外保温对减少防水层的破坏，也是有利的。,2017/8/27,37,-20 -10 0 10,-20 -10 0 10,2、由于承重层材料的热容量一般都远比保温层大，所以这种布置方式对房间热稳定性有利。当供热不均匀时可保证围护结构内表面的温度不致急剧下降，从而使室温不致很快下降。,3、保温层放在外侧时，将减少保温层内部产生水蒸气凝结的可能性。,4、旧房改造，特别是为了节能而加强旧房的保温型性时，外保温处理效果最好。,2017/8/27,39,1.3.3围护结构传热异常部位的保温措施,一.窗的保温二.热桥的保温三.外墙交角的保温四.地面的保温,一.窗户保温：,窗户保温性能低的原因，主要是缝隙透气；玻璃、窗框 和窗樘等的热阻太小。下表是常用的各类窗户的总传热系数和总传热阻的值。,2017/8/27,41,窗的保温,一般居住建筑通过窗的散热量约占总散热量的1/3。冬季在窗（单层窗）的内表面附近形成一个不舒适区。（以辐射换热的方式夺走人体热量）,2017/8/27,42,增加窗保温能力的措施主要有：,