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1、第四节第四节 建筑保温与隔热建筑保温与隔热一、建筑保温一、建筑保温（一）传热方式与过程（一）传热方式与过程1、传热方式与过程、传热方式与过程热传递的方式：热传递的方式：热对流热对流热传导热传导热辐射热辐射建筑物维护结构的传热过程：建筑物维护结构的传热过程：吸热：外围护结构的内表面从室内空气中吸收热量吸热：外围护结构的内表面从室内空气中吸收热量传热：维护结构内部由高温向低温的一侧传递热量传热：维护结构内部由高温向低温的一侧传递热量放热：维护结构的外表面向低温的空间散发热量放热：维护结构的外表面向低温的空间散发热量l传热的特点：传热发生在有温度差的地方，并且总是传热的特点：传热发生在有温度差的地方
2、，并且总是自发地由高温处向低温处传递。自发地由高温处向低温处传递。l 实际传热过程l 温度场l传热有三种基本方式（如图传热有三种基本方式（如图7-17-1）：）： 1. 1. 导热导热 2. 2. 对流对流 3. 3. 辐射辐射 实际传热过程：实际传热过程：l例：冬季，室内通过外墙向室外传热是包含例：冬季，室内通过外墙向室外传热是包含三种基本传热方式的复杂过程。如图所示：三种基本传热方式的复杂过程。如图所示：对流辐射导热对流辐射 概述：概述：l我国我国民用建筑热工设计规范民用建筑热工设计规范GB50176-93GB50176-93按下列条件，将全国划按下列条件，将全国划分成五个分成五个建筑热工
3、设计分区：建筑热工设计分区：l严寒区：严寒区：最冷月平均温度最冷月平均温度1010，日平均气温，日平均气温 55 的天数，的天数，在在145145天以上的地区；天以上的地区；l寒冷区：寒冷区：最冷月平均温度最冷月平均温度 0 010 10 ，日平均气温，日平均气温 55 的天的天数在数在9014590145天的地区；天的地区；l夏热冬冷区：夏热冬冷区：最冷月平均温度最冷月平均温度0 010 10 ，最热月平均温度，最热月平均温度25253030；l夏热冬暖区：夏热冬暖区：最冷月平均温度大于最冷月平均温度大于10 10 ，最热月平均温度，最热月平均温度25252929；日平均气温；日平均气温 2
4、525 的天数在的天数在100200100200天，夏季防热、冬季天，夏季防热、冬季可不保温；可不保温；l温和地区：温和地区：最冷月平均温度最冷月平均温度0 013 13 ，最热月平均温度，最热月平均温度18182525。日平均气温。日平均气温 55 的天数在的天数在090090天天建筑保温综合处理的基本原则建筑保温综合处理的基本原则（保温措施）（保温措施）1 1、充分利用太阳能、充分利用太阳能： 日照对建筑保温的重要意义：日照对建筑保温的重要意义： ( 1 ) 太阳能能量密度高；太阳能能量密度高；（2）太阳能为清洁能源；）太阳能为清洁能源；（3）太阳能廉价；）太阳能廉价；（4）太阳能有利于人
5、体健康；）太阳能有利于人体健康；（5）太阳能的利用非常现实。）太阳能的利用非常现实。2 2、防止冷风的不利影响、防止冷风的不利影响： 风对室内气候的影响有两方面：一是通过门窗口或风对室内气候的影响有两方面：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，增强外表面的散热构外表面上，使对流换热系数变大，增强外表面的散热量。量。 防止冷风的措施：应争取不使大面积外表面朝向冬季防止冷风的措施：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，也应在迎风面上主导风向，当受条件限制不可避免时，也
6、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。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。另外，还要综合考虑房间密闭性和透气性的关系。l3 3、选择合理的建筑体型、朝向、选择合理的建筑体型、朝向l 建筑师处理体型与平面设计时，首先应考虑功能建筑师处理体型与平面设计时，首先应考虑功能要求，必须正确处理体型，平面形式与保温的关系；要求，必须正确处理体型，平面形式与保温的关系；否则，不仅增加采暖费用，浪费能源，而且必然影响否则，不仅增加采暖费用，浪费能源，而且必然影响围护结构的热工质量。围护结构的热工质量。尽量减少表面积以减少热量的散失，球
7、形、圆形、方形、多边形、多层。4 4、使房间具有良好的热特性与合理的供热系统：、使房间具有良好的热特性与合理的供热系统： 热特性应适合使用要求。例如：全天使用的房间热特性应适合使用要求。例如：全天使用的房间应有较大的热稳定性，以防止室外温度下降或间断供应有较大的热稳定性，以防止室外温度下降或间断供热时，室温波动太大；对于只白天使用或只有一段时热时，室温波动太大；对于只白天使用或只有一段时间使用的房间，要求在开始供热后，室温能较快上升间使用的房间，要求在开始供热后，室温能较快上升到所需标准。到所需标准。 当室外气温昼夜波动，特别是寒潮期间连续降温当室外气温昼夜波动，特别是寒潮期间连续降温时，为使
8、室内气候能维持所需的标准，要有合理的供时，为使室内气候能维持所需的标准，要有合理的供热系统。热系统。5 5、窗的设置和保温、窗的设置和保温 玻璃窗的热阻远小于其它维护结构，是保温玻璃窗的热阻远小于其它维护结构，是保温重点部位。重点部位。 （1 1）增加窗的层数；）增加窗的层数； （2 2）改善窗框和玻璃的传热性能。）改善窗框和玻璃的传热性能。6 6、热桥处理、热桥处理建筑保温条件薄弱的局部：墙转角、圈梁、建筑保温条件薄弱的局部：墙转角、圈梁、窗过梁、檐口等处。窗过梁、檐口等处。 外围护结构的保温设计外围护结构的保温设计一、对外围护结构的保温要求一、对外围护结构的保温要求二、低限热阻的确定二、低
9、限热阻的确定三、绝热材料三、绝热材料四、围护结构构造方案的选择四、围护结构构造方案的选择一、对外围护结构的保温要求：一、对外围护结构的保温要求： l围护结构对室内气候的影响，主要是通过内表面温度围护结构对室内气候的影响，主要是通过内表面温度体现的。内表面温度过低，不仅影响人体健康，还会体现的。内表面温度过低，不仅影响人体健康，还会出现表面结露，严重影响卫生，加重结构潮湿状况，出现表面结露，严重影响卫生，加重结构潮湿状况，降低结构耐久性。降低结构耐久性。l稳定传热条件下，内表面温度仅决定于室内外温度和稳定传热条件下，内表面温度仅决定于室内外温度和围护结构的总热阻围护结构的总热阻 ， 越大则内表温
10、度越越大则内表温度越高。高。l就大量性工业和民用建筑，控制围护结构内表面温度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。的要求。经济热阻经济热阻l按最小传热阻，节省建造费但增加采暖费；无限增加按最小传热阻，节省建造费但增加采暖费；无限增加热阻，节省采暖费但浪费建造费，存在最佳经济热阻。热阻，节省采暖费但浪费建造费，存在最佳经济热阻。lw/(m2k)，1974w/(m2k) ，1982w/(m2k) ，1988w/(m2k)。w/(m2k)。w/(m2k)。二、绝热材料：二、绝热材料： l绝热材
11、料：绝热材料：指那些绝热性能较好，即导热系数较小的指那些绝热性能较好，即导热系数较小的 材料，通常把导材料，通常把导热系数小于热系数小于 0.25 并能用于绝热工程的材料。并能用于绝热工程的材料。 保温材料：保温材料：习惯上用于控制室内热量外流的材料。习惯上用于控制室内热量外流的材料。 l 隔热材料：隔热材料：防止室外热量进入室内的材料。防止室外热量进入室内的材料。l导热系数导热系数 是绝热材料最重要、最基本的热物理指标。一是绝热材料最重要、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；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
12、所需的材料层厚度也越小。同样，为控制一定热流强度所需的材料层厚度也越小。l影响导热系数的因素影响导热系数的因素很多，如密实性，内部孔隙的大小、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，以及工作温度等。常温下，影响最大的因素是化学性质，以及工作温度等。常温下，影响最大的因素是容重和湿度。容重和湿度。 导热系数随孔隙率增加而减小，即容重越小，导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。热系数也越小。 但容重小到一定程度后，再加大孔隙率，则导热但容重小到一定程度后，再加大孔隙率，则导热系
13、数不仅不再降低，还会变大，存在有系数不仅不再降低，还会变大，存在有最佳容重最佳容重。例。例如图如图9-29-2。原因是：孔隙率太大，不仅意味着孔隙的数量增原因是：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，多，而且孔隙也必然增大。其结果，孔壁温差变大，辐射传热量加大辐射传热量加大，同时，大孔隙内的对流传热也增多。，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，特别是由于材料骨架所剩无几，使许多孔隙互相贯通，使使对流显著增加对流显著增加。 材料受潮后，导热系数显著增大。原因是由于孔隙中有材料受潮后，导热系数显著增大。原因是由于
14、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。孔中的液态水分所传导的热量。 一般情况下，水得导热系数约为，冰的导热系数约为，一般情况下，水得导热系数约为，冰的导热系数约为，都远大于空气的导热系数。都远大于空气的导热系数。3 3。温度对导热系数的影响。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。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热流方向对导热系数也有影响
15、 主要表现在各向异性材料，如木材、玻璃纤维等，当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，导热系数较大，当热流方向垂直纤热流平行纤维方向，导热系数较大，当热流方向垂直纤维时，导热系数较小。维时，导热系数较小。l绝热材料按材质构造分有：多孔的、板（块）状的和松绝热材料按材质构造分有：多孔的、板（块）状的和松散状的。散状的。l从化学成分看有：从化学成分看有：无机材料无机材料，如膨胀矿渣、泡沫混凝土、，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；土、硅酸盐制品、矿棉、玻璃
16、棉等；有机材料有机材料，如软木、，如软木、木丝板、甘蔗板、稻壳等；木丝板、甘蔗板、稻壳等；各种泡沫塑料各种泡沫塑料；铝箔铝箔等反辐等反辐射性能好的材料。射性能好的材料。l材料的选择要结合建筑物的使用性质、构造方案、施工材料的选择要结合建筑物的使用性质、构造方案、施工工艺、材料的来源以及经济指标等因素，要按材料的热工艺、材料的来源以及经济指标等因素，要按材料的热物理指标及有关的物理化学性质进行具体分析。物理指标及有关的物理化学性质进行具体分析。 绝热材料的选择：绝热材料的选择：三、围护结构构造方案的选择：三、围护结构构造方案的选择： 1 1、单设保温层、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。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，纤维状以至松散颗粒状材料均可应用。板块状，纤维状以至松散颗粒状材料均可应用。外粉墙砖砌体保温层隔汽层内粉墙单设保温层结构示例单设保温层结构示例2 2、封闭空气间层保温、封闭空气间层保温 封闭的空气层有良好的绝热作用。封闭的空气层有良好的
