建筑物理章七

第九章建筑保溫

概述：我國(guó)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范GB50176-93》按下列條件，將全國(guó)劃分成五個(gè)建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)：嚴(yán)寒區(qū)：最冷月平均溫度≤－10℃，日平均氣溫≤5

℃的天數(shù)，在145天以上的地區(qū)；寒冷區(qū)：最冷月平均溫度0～－10℃，日平均氣溫≤5

℃的天數(shù)在90—145天的地區(qū)；夏熱冬冷區(qū)：最冷月平均溫度0～10℃，最熱月平均溫度25℃～30℃；夏熱冬暖區(qū)：最冷月平均溫度大于10℃，最熱月平均溫度25℃～29℃；日平均氣溫≥25

℃的天數(shù)在100—200天，夏季防熱、冬季可不保溫；溫和地區(qū)：最冷月平均溫度0～13℃，最熱月平均溫度18℃～25℃。日平均氣溫≤5

℃的天數(shù)在0—90天9-1建筑保溫綜合處理的基本原則

（保溫措施）1、充分利用太陽(yáng)能：

日照對(duì)建筑保溫的重要意義：(1)太陽(yáng)能能量密度高；（2）太陽(yáng)能為清潔能源；（3）太陽(yáng)能廉價(jià)；（4）太陽(yáng)能有利于人體健康；（5）太陽(yáng)能的利用非常現(xiàn)實(shí)。2、防止冷風(fēng)的不利影響：

風(fēng)對(duì)室內(nèi)氣候的影響有兩方面：一是通過(guò)門(mén)窗口或其它孔隙進(jìn)入室內(nèi)，形成冷風(fēng)滲透；二是作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面上，使對(duì)流換熱系數(shù)變大，增強(qiáng)外表面的散熱量。

防止冷風(fēng)的措施：應(yīng)爭(zhēng)取不使大面積外表面朝向冬季主導(dǎo)風(fēng)向，當(dāng)受條件限制不可避免時(shí)，也應(yīng)在迎風(fēng)面上盡量少開(kāi)門(mén)窗或其它孔洞，嚴(yán)寒地區(qū)還應(yīng)設(shè)置門(mén)斗。

另外，還要綜合考慮房間密閉性和透氣性的關(guān)系。

3、選擇合理的建筑體型、朝向

建筑師處理體型與平面設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)考慮功能要求，必須正確處理體型，平面形式與保溫的關(guān)系；否則，不僅增加采暖費(fèi)用，浪費(fèi)能源，而且必然影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工質(zhì)量。盡量減少表面積以減少熱量的散失，球形、圓形、方形、多邊形、多層。4、使房間具有良好的熱特性與合理的供熱系統(tǒng)：

熱特性應(yīng)適合使用要求。例如：全天使用的房間應(yīng)有較大的熱穩(wěn)定性，以防止室外溫度下降或間斷供熱時(shí)，室溫波動(dòng)太大；對(duì)于只白天使用或只有一段時(shí)間使用的房間，要求在開(kāi)始供熱后，室溫能較快上升到所需標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)室外氣溫晝夜波動(dòng)，特別是寒潮期間連續(xù)降溫時(shí)，為使室內(nèi)氣候能維持所需的標(biāo)準(zhǔn)，要有合理的供熱系統(tǒng)。5、窗的設(shè)置和保溫

玻璃窗的熱阻遠(yuǎn)小于其它維護(hù)結(jié)構(gòu)，是保溫重點(diǎn)部位。

（1）增加窗的層數(shù)；

（2）改善窗框和玻璃的傳熱性能。

6、熱橋處處理建筑保溫條條件薄弱的的局部：墻墻轉(zhuǎn)角、圈圈梁、窗過(guò)過(guò)梁、檐口口等處。9-2外圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的保溫設(shè)設(shè)計(jì)一、對(duì)外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)的的保溫要求求

二、低低限熱阻的的確定三三、絕熱材材料

四、、圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)造方案案的選擇一、對(duì)外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)的的保溫要求求：圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)對(duì)室內(nèi)氣候候的影響，，主要是通通過(guò)內(nèi)表面面溫度體現(xiàn)現(xiàn)的。內(nèi)表表面溫度過(guò)過(guò)低，不僅僅影響人體體健康，還還會(huì)出現(xiàn)表表面結(jié)露，，嚴(yán)重影響響衛(wèi)生，加加重結(jié)構(gòu)潮潮濕狀況，，降低結(jié)構(gòu)構(gòu)耐久性。。穩(wěn)定傳熱條條件下，內(nèi)內(nèi)表面溫度度僅決定于于室內(nèi)外溫溫度和圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的總總熱阻，，越越大則內(nèi)表表溫度越高高。就大量性工工業(yè)和民用用建筑，控控制圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面面溫度不低低于室內(nèi)露露點(diǎn)溫度，，以保證內(nèi)內(nèi)表面不致致結(jié)露是起起碼的要求求。二、低限熱熱阻的確定定：說(shuō)明：：：冬季季室內(nèi)計(jì)算算溫度。民民用建筑或或其它以滿(mǎn)滿(mǎn)足人體生理衛(wèi)衛(wèi)生需要為為主的房屋屋，按衛(wèi)生生標(biāo)準(zhǔn)取值值；工業(yè)廠房或或有特殊要要求的房間間，按相應(yīng)應(yīng)規(guī)范取值值。：：冬季室外計(jì)算算溫度。為使同同類(lèi)采用不同熱熱穩(wěn)定性圍護(hù)結(jié)構(gòu)的的房間的室內(nèi)氣氣候狀況接近一一致，不同結(jié)構(gòu)應(yīng)采用不不同的室外計(jì)算算溫度。低限熱阻是一種種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其其確定方法應(yīng)由由國(guó)家規(guī)范來(lái)規(guī)規(guī)定?，F(xiàn)暫按下下式確定：：考考慮外表面位置置的修正系數(shù)。。由于計(jì)算低限限熱阻公式中統(tǒng)一取當(dāng)?shù)氐牡氖彝鈿鉁氐挠?jì)計(jì)算值，這對(duì)外外墻、屋頂?shù)戎敝苯咏佑|大氣的圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)符合合實(shí)際，但對(duì)那那些不直接接觸觸室外空氣的結(jié)構(gòu)來(lái)來(lái)說(shuō)則需要修正正。如：頂棚的的上部是悶頂空空間，其溫度比室外外氣溫要高一些些。見(jiàn)表9-1：允允許溫差。見(jiàn)表表9-2。使用用質(zhì)量要求較高高的房間，小一些。相同的的室內(nèi)外氣候時(shí)時(shí)，按較小的確確定的的大一些，即使用用質(zhì)量要求越高高，圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)應(yīng)有更大的保溫溫能力。經(jīng)濟(jì)熱阻按最小傳熱阻，，節(jié)省建造費(fèi)但但增加采暖費(fèi)；；無(wú)限增加熱阻阻，節(jié)省采暖費(fèi)費(fèi)但浪費(fèi)建造費(fèi)費(fèi)，存在最佳經(jīng)經(jīng)濟(jì)熱阻。世界發(fā)達(dá)國(guó)家外外墻保溫標(biāo)準(zhǔn)逐逐漸提高。英國(guó)國(guó)（氣候與上海海相近）1973年前外墻傳傳熱系數(shù)1.6w/(m2k)，1974年后1.0w/(m2k)，1982年后0.6w/(m2k)，1988年后0.45w/(m2k)。與北京相近氣候候的發(fā)達(dá)國(guó)家約約為0.35w/(m2k)。我國(guó)北京為0.9w/(m2k)。三、絕熱材料：：絕熱材料：指那些絕熱性能能較好，即導(dǎo)熱熱系數(shù)較小的材材料，通常把把導(dǎo)熱系數(shù)小于于0.25并能用于絕熱工工程的材料。保溫材料：習(xí)慣上用于控制制室內(nèi)熱量外流流的材料。隔熱材料：防止室外熱量進(jìn)進(jìn)入室內(nèi)的材料料。導(dǎo)熱系數(shù)是絕熱材料最重重要、最基本的的熱物理指標(biāo)。。一定溫差下，，導(dǎo)熱系數(shù)越小小，通過(guò)一定厚厚度材料層的熱熱量越??；同樣樣，為控制一定定熱流強(qiáng)度所需需的材料層厚度度也越小。影響導(dǎo)熱系數(shù)的的因素很多，如密實(shí)性性，內(nèi)部孔隙的的大小、數(shù)量、、形狀，材料的的濕度，材料骨骨架部分（固體體部分）的化學(xué)學(xué)性質(zhì)，以及工工作溫度等。常常溫下，影響最最大的因素是容容重和濕度。1。容重重對(duì)導(dǎo)熱熱系數(shù)的的影響容重：?jiǎn)螁挝惑w積積材料的的重量。。孔隙率：：材料中中孔隙所所占的體體積與材材料整體體體積的的百分比容重能很很好地表表明材料料孔隙率率的大小小，一般般情況下下，容重較小，，孔隙率率越大。。導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)隨孔隙隙率增加加而減小小，即容容重越小小，導(dǎo)熱熱系數(shù)也也越小。。但容重小小到一定定程度后后，再加加大孔隙隙率，則則導(dǎo)熱系數(shù)不僅僅不再降降低，還還會(huì)變大大，存在在有最佳容重重。例如圖9-2。原因是：：孔隙率率太大，，不僅意意味著孔孔隙的數(shù)數(shù)量增多，而且且孔隙也也必然增增大。其其結(jié)果，，孔壁溫溫差變大大，輻射傳熱熱量加大大，同時(shí)，，大孔隙隙內(nèi)的對(duì)對(duì)流傳熱熱也增多多。特別是由由于材料料骨架所所剩無(wú)幾幾，使許許多孔隙隙互相貫貫通，使對(duì)流顯著著增加。2。濕度度對(duì)導(dǎo)熱熱系數(shù)的的影響重量濕度度：指試試樣中所所含水分分的重量量與絕干干狀態(tài)下下試樣重量的百百分比體積濕度度：濕試試樣中水水分所占占體積與與整個(gè)試試樣體積積的百分比重量濕度和體積濕度的換算：

材料受潮潮后，導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)顯著增增大。原原因是由由于孔隙隙中有了了水分后后，附加加了水蒸蒸氣擴(kuò)散散的傳熱熱量，此此外還增增加了毛毛細(xì)孔中中的液態(tài)態(tài)水分所所傳導(dǎo)的的熱量。。一般情況況下，水水得導(dǎo)熱熱系數(shù)約約為0.58，冰的導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)約為2.33，都遠(yuǎn)大大于空氣氣的導(dǎo)熱熱系數(shù)0.03。3。溫度度對(duì)導(dǎo)熱熱系數(shù)的的影響溫度愈子熱運(yùn)動(dòng)加劇，此外，孔隙內(nèi)的輻射換熱也增強(qiáng)。

熱流方向?qū)?dǎo)熱系數(shù)也有影響

主要表現(xiàn)在各向異性材料，如木材、玻璃纖維等，當(dāng)熱流平行纖維方向，導(dǎo)熱系數(shù)較大，當(dāng)熱流方向垂直纖維時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)較小。絕熱材料料按材質(zhì)質(zhì)構(gòu)造分分有：多多孔的、、板（塊塊）狀的的和松散散狀的。。從化學(xué)成成分看有有：無(wú)機(jī)材料料，如膨脹脹礦渣、、泡沫混混凝土、、加氣混混凝土、、膨脹珍珍珠巖、、膨脹蛭蛭石、浮浮石及浮浮石混凝凝土、硅硅酸鹽制制品、礦礦棉、玻玻璃棉等等；有機(jī)材料，如軟木、木絲板板、甘蔗板、稻殼殼等；各種泡沫塑料；鋁箔等反輻射性能好的的材料。材料的選擇要結(jié)合合建筑物的使用性性質(zhì)、構(gòu)造方案、、施工工藝、材料料的來(lái)源以及經(jīng)濟(jì)濟(jì)指標(biāo)等因素，要要按材料的熱物理理指標(biāo)及有關(guān)的物物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行行具體分析。絕熱材料的選擇：：三、圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造造方案的選擇：1、單設(shè)保溫層由導(dǎo)熱系數(shù)很小的的材料作保溫層起起主要保溫作用。。保溫層不起承重作作用，所以選擇的的靈活性較大，不不論是板塊狀，纖維狀以以至松散顆粒狀材材料均可應(yīng)用。外粉墻磚砌體保溫層隔汽層內(nèi)粉墻單設(shè)保溫層結(jié)構(gòu)示例2、封閉空氣間層層保溫封閉的空氣層有良良好的絕熱作用。?？招钠鰤K保溫與承承重結(jié)合構(gòu)造3、保溫與承重相相結(jié)合空心板、空心砌塊塊、輕質(zhì)實(shí)心砌塊塊等，既能載重又又能保溫。4、混合型構(gòu)造當(dāng)單獨(dú)用某一種方方式不能滿(mǎn)足保溫溫要求，或?yàn)檫_(dá)到到保溫要求而造成成技術(shù)經(jīng)濟(jì)上不合合理時(shí)，往往采用用混合型保溫構(gòu)造造。例如既有實(shí)體體保溫層，又有空空氣層和承重層的的外墻或屋頂結(jié)構(gòu)構(gòu)。如圖是一個(gè)200C的恒溫車(chē)間外墻構(gòu)構(gòu)造。123765841—混凝土；2—粘結(jié)劑；3—聚氨脂泡沫塑塑料；4—木纖維維板；5—塑料薄膜；6—鋁箔紙板；7—空氣間層；8—膠合板涂油漆漆保溫層在承重層外外側(cè)的優(yōu)點(diǎn)：1、使墻或屋頂?shù)闹髦饕糠质艿奖Ｗo(hù)護(hù)，大大降低溫度度應(yīng)力的起伏，提提高結(jié)構(gòu)的耐久性性。如圖9-5。此外，外保溫對(duì)減減少防水層的破壞壞，也是有利的。。2、由于承重層材料料的熱容量一般都都遠(yuǎn)比保溫層大，，所以這種布置方方式對(duì)房間熱穩(wěn)定定性有利。當(dāng)供熱不均勻時(shí)可可保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)表面的溫度不致致急劇下降，從而而使室溫不致很快快下降。3、保溫層放在外側(cè)側(cè)時(shí)，將減少保溫溫層內(nèi)部產(chǎn)生水蒸蒸氣凝結(jié)的可能性性。4、舊房改造，特別是為了節(jié)能而而加強(qiáng)舊房的保溫溫型性時(shí)，外保溫溫處理效果最好。。倒鋪屋面：即防水層不設(shè)在在保溫層上邊，而而是倒過(guò)來(lái)設(shè)在保保溫層底下。國(guó)外外稱(chēng)“UpsideDown”構(gòu)造法，簡(jiǎn)稱(chēng)USD構(gòu)造，如圖。結(jié)構(gòu)層覆蓋層保溫層防水層USD構(gòu)造方法示例9-3傳熱異常部位的設(shè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)一、地板保溫設(shè)計(jì)計(jì)的特點(diǎn)

二、窗窗戶(hù)保溫

三、熱熱橋

四、其它傳傳熱異常部位保溫溫一、地板保溫設(shè)計(jì)計(jì)的特點(diǎn)：1。人腳與地板直直接接觸傳熱以木地面和水磨石石兩種地面為例，，既是它們的表面面溫度完全相同，，但若赤腳站在水水磨石地面上，就就比站在木地面上上涼得多。這是因因?yàn)閮烧叩奈鼰嶂钢笖?shù)B不同造成的。木地面:B=10.5水磨石:2.沿外墻周邊局局部保溫處理越靠近外墻墻，地板表表面溫度越越低，單位位面積的熱熱損失越多多。如圖為為一采暖房房屋地面及及地板下土土壤中的溫溫度分布。。為改善外外墻周邊地地板的熱工工狀況，可可采用圖示示的局部保保溫措施。。二、窗戶(hù)保保溫：窗戶(hù)保溫性性能低的原原因，主要要是縫隙透透氣；玻璃璃、窗框和和窗樘等等的熱阻太太小。下表1。提高氣氣密性，減減少冷風(fēng)滲滲透。針對(duì)我國(guó)目目前的情況