建筑的保温与隔热

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第四节 建筑保温与隔热,一、建筑保温（一）传热方式与过程,1,、传热方式与过程,热传递的方式：,热对流,热传导,热辐射,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,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,传热的特点：传热发生在有温度差的地方，并且总是自发地由高温处向低温处传递。,实际传热过程,温度场,传热有三种基本方式（如图7-1）：1.,导热,2.,对流,3.,辐射,实际传热过程：,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：,对流,辐射,导热,对流,辐射,概述：,我国,民用建筑热工设计规范,GB50176-93,按下列条件，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,0,10,，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,0,10,，最热月平均温度,25,30,；,夏热冬暖区：,最冷月平均温度大于,10,，最热月平均温度,25,29,；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,0,13,，最热月平均温度,18,25,。日平均气温,5,的天数在,090,天,建筑保温综合处理的基本原则,（保温措施）,1、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。,2、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。,3、选择合理的建筑体型、朝向,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；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。,尽量减少表面积以减少热量的散失，球形、圆形、方形、多边形、多层。,4、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。当室外气温昼夜波动，特别是寒潮期间连续降温时，为使室内气候能维持所需的标准，要有合理的供热系统。,5、窗的设置和保温,玻璃窗的热阻远小于其它维护结构，是保温重点部位。（1）增加窗的层数；（2）改善窗框和玻璃的传热性能。,6、热桥处理,建筑保温条件薄弱的局部：墙转角、圈梁、窗过梁、檐口等处。,外围护结构的保温设计,一、对外围护结构的保温要求二、低限热阻的确定三、绝热材料四、围护结构构造方案的选择,一、对外围护结构的保温要求：,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。,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 ，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。,经济热阻,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。,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1.6,w/(m,2,k)，1974,年后1.0,w/(m,2,k)，1982,年后0.6,w/(m,2,k)，1988,年后0.45,w/(m,2,k)。,与北京相近气候的发达国家约为0.35,w/(m,2,k)。,我国北京为0.9,w/(m,2,k)。,二、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,0.25,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，以及工作温度等。常温下，影响最大的因素是容重和湿度。,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,。,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，水得导热系数约为,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。,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：,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,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、混合型构造,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20,0,C,的恒温车间外墙构造。,1,2,3,7,6,5,8,4,1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。,如图9-5。,此外，外保温对减少防水层的破坏，也是有利的。,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。,倒铺屋面,：即防水层不设在保温层上边，而是倒过来设在保温层底下。国外称“,Upside Down,”,构造法，简称,USD,构造，如图。,结构层,覆盖层,保温层,防水层,USD,构造方法示例,传热异常部位的设计要点,一、地板保温设计的特点二、窗户保温三、热桥四、其它传热异常部位保温,一、地板保温设计的特点：,1。人脚与地板直接接触传热,以木地面和水磨石两种地面为例，既是它们的表面温度完全相同，但若赤脚站在水磨石地面上，就比站在木地面上凉得多。这是因为两者的吸热指数,B,不同造成的。,木地面:,B=10.5,水磨石:,B=26.8,2.沿外墙周边局部保温处理,越靠近外墙，地板表面温度越低，单位面积的热损失越多。如图为一采暖房屋地面及地板下土壤中的温度分布。为改善外墙周边地板的热工状况，可采用图示的局部保温措施。,二、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。,1。提高气密性，减少冷风渗透。,针对我国目前的情况，应从以下几方面来改善窗的保温性能：,2.提高窗框保温性能。,3。改善玻璃部分的保温能力。,例如：双层窗、双玻璃窗、空心玻璃砖等。,三、热桥保温：,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，如外墙体中的刚或钢筋混凝土骨架、圈梁；楼板、墙板中的肋条等，称为热桥。如图。,热桥就是热量容易通过的地方。,热桥保温处理，理论上就是用某种导热系数很小的保温材料，附加到热桥的适当部位。,四、其它传热异常部位保温：,围护结构的其它传热异常部位有：外墙角、外墙与内墙交角、楼地板或屋顶与外墙交角等。,如图为一单一材料匀质外墙角。,如图是加气混凝土复合墙板外墙角的保温处理。,