外墙保温隔热材料特性及保温隔热工程技术,四川省建筑科学研究院 建筑节能研究所 韦延年,内容,一、保温材料的几个主要热物理性能参数 二、建筑围护结构的几个主要热工性能参数 三、建筑外墙的热工计算 四、外墙保温隔热节能工程技术类型 五、外墙保温隔热工程的热工性能保证率及保证系数 六、墙体保温隔热节能工程的综合性能评价标准 七、墙体保温隔热节能工程存在的问题 八、外墙保温隔热工程技术的优化选择 结语,1、保温材料的几个主要热理性能参数 （1） 密度 符号o 单位kg/m3 （2） 导热系数 符号 单位W/(mK) 计算导热系数 符号c 单位W/(mK) ca a为1的修正系数 （3） 蓄热系数 符号S 单位W/(m2K) 计算蓄热系数 符号Sc 单位W/(m2K) ScSa a为1的修正系数 （4） 比热 符号C 单位kJ/(kgK)或Wh/(kgK) 换算系数为0.28，即kJ/(kgK)0.28Wh/(kgK),一、保温材料的几个主要热物理性能参数,2 、影响保温材料导热系数的三个主要因素 （1）密度 （2）湿度 （3）温度 所以，在建筑热工计算中要考虑密度、湿度及温度影响的修正系数。
3 、材料表面的热特性 （1）表面太阳辐射吸收系数（s） 太阳辐射能入射到非透明物体表面时，部分被吸收，部分被反射太阳辐射吸收系数是材料表面吸收的太阳辐射能量与投射到表面上的太阳辐射能量的比值，表征材料表面对太阳辐射能的吸收或反射能力，是材料表面的一个热物理参数，用符号s表示，它取决于材料表层的色相、化学性质、光洁度及平整度2）热辐射率（）及热辐射系数（C） 普通建筑材料的热辐射本领不如反全射的绝对黑体，在工程上统称为灰体灰体的全部热辐射本领与同温度下绝对黑体的热辐射本领的比值，称热辐射率，以表示，亦称黑度，表征灰体的辐射本领接近黑体的程度在一定温度下，材料的辐射能力越大，其对外来辐射的吸收能力也越大由于太阳表面的温度比普通物体表面的温度高很多，因此物体表面的黑度并不等于它对太阳辐射热的吸收系数s 物体的热辐射系数是表征物体向外发射热辐射的能力，取决于物体表层的化学性质、光洁度及温度等因素，其数值一般在05.68W/(m2K4)之间，用CCok计算，式中Co为绝对黑体的辐射系数，k为温度因素1、热阻（R） 表征围护结构本身或某层材料在稳定传热条件下，阻抗传热能力的物理量，围护结构本身的热阻一般以符号R表示，某层材料的热阻以符号Rj表示，单位为(m2K)/W。
A、材料层的热阻 单位(m2K)/W B、结构的热阻RRj 单位(m2K)/W,二、建筑围护结构的几个主要热工性能参数,2、传热阻（Ro） 表征围护结构（包括两侧空气边界层）在稳定传热条件下，阻抗传热能力的物理量，与传热系数K互为倒数，以符号Ro表示，R0Ri+R+Re ，单位为(m2K)/W 3、低限传热阻 （Ro.min） 特指设计计算中容许采用的围护结构传热阻的下限值规定最小传热阻的目的是为了限制通过围护结构的传热量过大，防止内表面冷凝，以及限制内表面与人体之间的辐射换热量过大使人体受凉4、传热系数（K） 传热系数是评价围护结构在稳定传热条件下的传热性能指标，表征围护结构在两侧空气温度相差为1K（或1）时，单位时间内通过单位面积围护结构的传热量，以符号K表示，单位为W/(m2K)，是围护结构传热阻Ro(m2K/W)的倒数5、外墙平均传热系数（Km） 为了结构安全和构造的需要，外墙上有不少导热系数较大的结构构件贯穿体，是传热的薄弱部位，一般称外墙结构性热桥部位考虑这部位的影响，外墙的传热系数以平均传热系数Km表示，单位为W/(m2K)。
外墙的平均传热系数Km是外墙主体部位的传热系数Kp与面积Fp和外墙结构性热桥部位的传热系数Kb与面积Fb的加权平均值6、热惰性指标（D） 表征围护结构对温度波衰减快慢程度的无量纲指标，以符号D表示，单一材料围护结构的DjRjSj；多层材料围护结构的DDj，式中Rj和Sj分别为围护结构材料层的热阻和蓄热系数D值越大，温度波在其中的衰减越快，围护结构在周期性热作用下的热稳定性越好 7、外墙平均热惰性指标（Dm） 外墙上的结构性热桥部位在外墙不透明的实体部份中所占面积较大，如同外墙的平均传热系数一样，应考虑结构性热桥部位的影响取平均热惰性指标，以符号Dm表示三、建筑外墙的热工计算,1、 外墙的热工性能设计要求 建筑外墙及屋面的保温隔热性能设计要求是随着社会的发展和人们的物质生活水平提高而不断进步和完善的，主要是根据表1所示三个不同阶段的要求计算确定 建筑节能设计标准对外墙及屋面保温隔热工程热工设计控制指标的确定，前提是应满足室内环境热舒适的要求所以，按现行建筑节能设计标准的规定性指标所设计的外墙热工性能，均能符合室内环境热舒适的要求，即外墙内表面温度与室内空气的设计温度都没有低于（冬季）或超过（夏季）舒适温差3。
2、墙体传热系数的计算 传热系数是评价墙体、屋面、楼地面及门窗等房屋围护结构保温性能的一个指标，它是表征在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温度相差为1K（或1）时，单位时间内通过1平方米面积传递的热量，用符号K表示，单位为W/(m2K) 居住建筑与公共建筑节能设计标准规定，外墙的传热系数应考虑结构性热桥部位的影响，取平均传热系数Km传热系数K的计算,式中：Ro传热阻(m2K)/W，表征围护结构（包括两侧 表面空气边界层）阻抗热传递的能力； Ri内表面换热阻，是内表面换热系数的倒数，一 般取 对于分户墙，两侧表面的换热阻均取Ri0.11(m2K)/W Re外表面换热阻，是外表面换热系数的倒数，一 般取,R墙体结构层的热阻(m2K)/W，等于构成墙体的各材料层的热阻之和，由单一或多层材料构成的结构层的热阻R按公式（2）和（3）计算，由两种以上材料组成的、两向非匀质围护结构（包括多种形式的空心砌块、填充保温材料的墙体等，但不包括多孔粘土空心砖），其平均热阻应按民用建筑热工设计规范GB 50176-1993中附录二的公式（附2.3）进行计算； 各材料层的厚度（m）； 各材料层的计算导热系数W/(mK)； 材料的导热系数W/(mK)，一般为实验室绝干状态下的测定值； a考虑使用位置和湿度影响的大于1的修正系数。
材料的导热系数和修正系数a，可在民用建筑热工设计规范GB 50176-1993的附录表4.1和附录表4.2中查取表中未列入的保温材料，应根据地区的年平均相对湿度等实际情况选择修正系数a值 如，北京地区（年平均相对湿度50%），现行几种保温材料的a及c值为： 聚苯板薄抹灰外墙外保温系统保温层（EPS）的c0.0421.20.05W/(mK)； 聚苯板现浇混凝土无网体系中保温层的c0.0421.250.053W/(mK)； 聚苯板现浇混凝土有网体系中保温层的c0.0421.50.63W/(mK)； 挤塑聚苯板（XPS）的c0.031.20.036W/(mK)； 聚苯颗粒保温浆料的c0.061.250.075W/(mK)； 聚氨脂的c0.0251.10.028W/(mK)外墙平均传热系数Km的计算,外墙平均传热系数Km是由外墙主体部位的传热系数Kp与面积Fp和结构性热桥部位的传热系数Kb与面积Fb，用加权平均方法计算： 由于外墙上结构性热桥部位的传热系数Kb和主体部位与结构性热桥部位的面积Fp与Fb的计算比较复杂，而且也不易计算准确为方便外墙的建筑热工节能设计，可采用如下便捷方法计算外墙的平均传热系数Km。
1）结构性热桥部位的传热系数Kb按公式（1）计算，计算时，取钢筋混凝土结构性热桥部位的计算厚度b与外墙主体部位的计算厚度p相同 2）根据所设计建筑的结构体系按表2选择外墙主体部位和结构性热桥部位的面积FP、Fb在外墙面积中所占的百分比A和B代替公式（5）中的FP和Fb计算外墙的平均传热系数Km 令（5）式中的 FP/（ FP+ Fb ）=A Fb/（ FP+ Fb ）=B 即： Km= KP A + Kb B,表2 FP、Fb在外墙面积中所占百分比A和B,3、结构性热桥部位的低限热阻Ro.min应按民用建筑热工设计规范GB 50176-1993第4.1.1条的规定进行计算，并选择适宜的保温措施使Ro.min符合采暖期间内表面不结露的要求若外墙为轻质材料或内侧复合轻质材料时，该部位的最小传热阻Ro.min应根据外墙材料与构造进行附加热阻： （1）当建筑物处在连续供热采暖时，其附加值为30%40%； （2）当建筑物在间隙供热采暖时，其附加值为60%80% 4、严寒和寒冷地区采暖建筑的外墙为保温层外侧有密实保护层的多层墙体结构，或内侧结构层为加气混凝土和砖等多孔材料时，应按民用建筑热工设计规范GB 50176-93第六章的规定，进行内部冷凝受潮验算，并采取适宜的防潮措施以防止外墙内部冷凝。
5、热惰性指标是目前居住建筑节能设计标准中，评价外墙和屋面隔热性能的一个设计指标，它是表征在夏季不稳定传热条件下，外围护结构低抗室外温度波和热流波动能力的一个无量纲指标，以符号D表示，D值越大，温度波与热流波的衰减程度也越大 热惰性指标D按下式计算： DDjRjSc.j,式中：Dj外墙各材料层的热惰性指标； Rj外墙各材料层的热阻(m2K)/W，按式（2） 和式（3）计算； Sc.j各层材料的计算蓄热系数W/(m2K)，为材 料的蓄热系数S与修正系数a的乘积，即ScS a 材料的蓄热系数S和修正系数a可由民用建筑热工设计规范GB 50176-93的附录表4.1和附录表4.2中查取空气间层的热惰性指标为0 如某层为两种以上材料组成，应按民用建筑热工设计规范附录二中的公式（附2.7）和（附2.8）计算该层的平均蓄热系数，然后与该层的平均热阻相乘，即为该层的平均热惰性指标值同外墙取平均传热系数Km一样，也应取考虑结构性热桥影响的平均热惰性指标Dm，Dm的计算方法与Km的计算方法相同，即由外墙主体部位的热惰性指标DP与面积FP和外墙结构性热桥部位的热惰性指标Db与面积Fb，采用加权平均方法计算，公式如下： Dm= DP A + Db B 式中A、B值按表2选取,如果外墙平均传热系数Km符合节能设计标准要求，而平均热惰性指标Dm不符合标准要求时，可按（6）式修正选择适宜的外表面饰面材料以满足外墙的隔热性能要求： Dm.de= 1.5 s Dm.re （6） 式中： Dm.re外墙平均热惰性指标的标准要求值； Dm.de外墙平均热惰性指标设计值； s拟选择饰面材料表面太阳辐射吸收系数 值。
6、保温隔热层厚度计算 外墙的保温隔热层厚度 （m）按式（7）计算：,,四、外墙保温隔热节能工程技术类型,1、 按保温隔热系统在外墙上所处位置分，有： （1）外墙外保温隔热系统； （2）外墙内保温隔热系统； （3）外墙夹心保温隔热系统； （4）外墙自保温隔热系统，包含： 1）外墙全自保温隔热系统， 2）外墙主体部位自保温隔热系统2 、 按保温隔热材料的状态分，有： （1）板块绝热材料外墙保温隔热技术； （2）浆体绝热材料外墙保温隔热技术； （3）板块绝热材料与饰面材料复合板外墙保温隔热技术； （4）表面热绝缘材料外墙保温隔热技术； （5）表面热绝缘材料与板块材料复合板外墙保温隔热技术3 按保温隔热材料组成的化学成分性质分，有： （1）有机类绝热材料外墙保温隔热技术； （2）无机类绝热材料外墙保温隔热技术； （3）有机类与无机类绝热材料复合的外。