第4篇-第9章-建筑保溫、隔熱構(gòu)造1

適宜的室內(nèi)溫度和濕度狀況是人們生活和生產(chǎn)的基本要求。對(duì)于建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)來說，由于在大多數(shù)情況下，建筑室內(nèi)外都會(huì)存在溫差，特別是處于寒冷地區(qū)冬季需要采暖的建筑和在有些地區(qū)因夏季炎熱而需要在室內(nèi)使用空調(diào)制冷的建筑，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)的溫差在這樣的情況下甚至可以達(dá)到幾十度之多。因此，在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，根據(jù)各地的氣候條件和建筑物的使用要求，合理解決建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫與隔熱問題，是建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。第1頁/共55頁建筑熱工分區(qū)及設(shè)計(jì)要求分區(qū)名稱嚴(yán)寒地區(qū)寒冷地區(qū)夏熱冬冷地區(qū)夏熱冬暖地區(qū)溫和地區(qū)分區(qū)制表主要指標(biāo)最冷月平均溫度≤

-10℃最冷月平均溫度0--10℃最冷月平均溫度0-10℃最熱月平均溫度25-30℃最冷月平均溫度＞10℃最熱月平均溫度25-29℃最冷月平均溫度0-13℃最熱月平均溫度18-25℃輔助指標(biāo)日平均溫度≤5℃的天數(shù)≥145天日平均溫度≤5℃的天數(shù)90-145天日平均溫度≤5℃(0-90天)日平均溫度≥

25℃(40-110天)日平均溫度≥25℃的天數(shù)100-200天日平均溫度≤5℃的天數(shù)0-90天設(shè)計(jì)要求必須充分滿足冬季保溫的要求，一般可不考慮夏季防熱應(yīng)滿足冬季保溫的要求，部分地區(qū)兼顧夏季防熱必須滿足夏季防熱要求，適當(dāng)兼顧冬季保溫必須充分滿足夏季的防熱要求，一般可不考慮冬季保溫部分地區(qū)應(yīng)注意冬季保溫，一般不考慮夏季防熱第2頁/共55頁

9.1建筑熱工構(gòu)造原理綜述

9.1.1建筑熱工構(gòu)造基本知識(shí)

熱量從高溫處向低溫處轉(zhuǎn)移的過程中，存在熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射三種方式。

熱傳導(dǎo)——指物體內(nèi)部高溫處的分子向低溫處的分子連續(xù)不斷地傳送熱能的過程。

熱對(duì)流——指流體(如空氣)中溫度不同的各部分相對(duì)運(yùn)動(dòng)而使熱量發(fā)生轉(zhuǎn)移。

熱輻射——指溫度較高的物質(zhì)的分子在振動(dòng)激烈時(shí)釋放出輻射波，熱能按電磁波的形態(tài)傳遞。第3頁/共55頁

這三種傳熱的基本方式，在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱的過程中表現(xiàn)為：

其某個(gè)表面首先通過與附近空氣之間的對(duì)流與導(dǎo)熱以及與周圍其他表面之間的輻射傳熱，從周圍溫度較高的空氣中吸收熱量；然后在圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部由高溫向低溫的一側(cè)傳遞熱量，此間的傳熱主要是以材料內(nèi)部的導(dǎo)熱為主；接下去圍護(hù)結(jié)構(gòu)的另一個(gè)表面將繼續(xù)向周圍溫度較低的空間散發(fā)熱量。第4頁/共55頁

在過去較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，為了改善外圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的熱工性能，往往采取加大構(gòu)件厚度的做法。例如在我國北方曾將低層或多層住宅的實(shí)心黏土磚墻都做到了370mm或490mm的厚度。

如使用黏土多孔磚，其厚度在西安地區(qū)就需370mm，北京地區(qū)需490mm，沈陽地區(qū)需760mm，哈爾濱地區(qū)需1020mm。第5頁/共55頁

因此加大構(gòu)件厚度并不是好方法，比較好的是在符合強(qiáng)度要求的建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基層構(gòu)件上直接復(fù)合或者附加熱工性能良妤的材料，或者是根據(jù)熱量轉(zhuǎn)移的基本原理，綜合建筑的防水、飾畫等其他要求，對(duì)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造層次和構(gòu)造做法進(jìn)行良好的安排及設(shè)汁，以提高其整體的熱工效能。

所選用的保溫材料及材料厚度，應(yīng)先經(jīng)過熱工計(jì)算。第6頁/共55頁用帶反射鋁箔的玻璃棉氈做中保溫的墻體幕墻框架固定保溫材料安裝外側(cè)鋁板第7頁/共55頁

建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造往往也不是像這樣由單一類型就能夠解決的。一般說來，屋面構(gòu)件較為單純，而建筑的外墻就比較復(fù)雜。第8頁/共55頁

例如在建筑物的外墻面上，首先總要開門開窗。門窗在開啟時(shí)，會(huì)讓室內(nèi)外的空氣對(duì)流，從而產(chǎn)生熱量的交換；在閉合時(shí)，由于采光的需要，同時(shí)也會(huì)讓大量太陽的輻射熱傳人室內(nèi)。而且，由于門窗所采用的材料通常較薄，傳熱阻又較小，再加上經(jīng)門窗縫中空氣的對(duì)流傳熱，使得門窗成為建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中傳熱最敏感、需要進(jìn)行特殊處理的部位；據(jù)有關(guān)方面調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在北方冬季采暖的建筑物中，窗戶的傳熱耗熱量加上其空氣滲透耗熱量，可以占到全部耗熱量的一半甚至更多。第9頁/共55頁

由于所采用建筑結(jié)構(gòu)體系的不同，處于建筑外墻墻體上各個(gè)部位上的構(gòu)件也有所不同。例如混合結(jié)構(gòu)的建筑，墻體上除了砌體材料外，還會(huì)有鋼筋混凝土的圈梁和構(gòu)造柱；框架結(jié)構(gòu)的建筑則更是如此，除了鋼筋混凝土或者鋼的柱和梁外，還會(huì)填充有各種其他材料做的構(gòu)件。這些材料分別有著不同的導(dǎo)熱系數(shù)。這樣，在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，就會(huì)存在某些局部，是易于傳熱的熱流密集的通道，被稱為

“熱橋”。第10頁/共55頁

目前的相關(guān)規(guī)范規(guī)定對(duì)外墻的熱工性能采用平均傳熱系數(shù)的概念來討論，即將組成外墻的各種材料所具有的導(dǎo)熱系數(shù)與該種材料做成的構(gòu)件的垂直于熱流方向的表面積的乘積之和去除以外墻的總的表面積，得到的平均導(dǎo)熱系數(shù)被認(rèn)為更能夠接近真實(shí)情況。第11頁/共55頁

9.1.2水汽對(duì)建筑熱工性能的影響空氣中含有水蒸汽。處于不同的溫度下的空氣，其中所能含的水蒸汽的質(zhì)量是不同的。溫度越低，能夠含水蒸汽的量就越少。因此，當(dāng)空氣的溫度下降時(shí)，如果其中水蒸汽的含量達(dá)到了相對(duì)飽和，多余的水蒸汽就會(huì)從空氣中析出，在溫度較低的物體表面凝結(jié)成冷凝水，這個(gè)現(xiàn)象叫做結(jié)露。結(jié)露時(shí)的臨界溫度被稱為露點(diǎn)溫度。第12頁/共55頁

由于建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)存在溫差，當(dāng)室內(nèi)外空氣中的水蒸汽含量不相等時(shí)，水蒸汽分子會(huì)從壓力高的一側(cè)通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)向壓力低的一側(cè)滲透。在此過程中，如果溫度達(dá)到了露點(diǎn)溫度，在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)之中就有可能出現(xiàn)結(jié)露的現(xiàn)象，這時(shí)材料就受潮。第13頁/共55頁

結(jié)露現(xiàn)象如發(fā)生在保溫層中，因?yàn)樗膶?dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)比干燥的空氣要高，這樣就會(huì)降低材料的保溫效果。如果水汽不能夠被排出，就可能使材料發(fā)生霉變，影響使用壽命。在冬季室外溫度較低的情況下，如果水汽進(jìn)而受凍結(jié)冰，體積膨脹，就會(huì)使材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，稱為凍融性破壞。第14頁/共55頁

因此，在對(duì)建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱工設(shè)計(jì)時(shí)，不能不考慮水汽的影響；其基本原則一是要阻止水汽進(jìn)入保溫材料內(nèi)，二是要安排通道以使進(jìn)入建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的水汽能夠排出。第15頁/共55頁

具體做法視材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)而定；如果材料內(nèi)部的孔隙相互間不連通，或者表面具有自防水的功能可以阻止水或水汽進(jìn)入，就可以不做任何處理。否則應(yīng)該在溫度較高的一側(cè)先設(shè)置隔蒸汽層，使水汽不能夠進(jìn)人材料內(nèi)部，同時(shí)將受阻隔的水汽排出到圍護(hù)結(jié)構(gòu)外。第16頁/共55頁

9.2建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫構(gòu)造

9.2.1建筑屋面保溫構(gòu)造常用的屋面保溫材料從形式上可以分為板材、塊材、卷材和散料。第17頁/共55頁

板材——憎水性水泥膨脹珍珠巖保溫板、發(fā)泡聚苯乙烯保溫板、擠塑型(或稱擠壓型)聚苯乙烯保溫板、硬質(zhì)和半硬質(zhì)的玻璃棉或巖棉保溫板；

塊材—水泥聚苯空心砌塊等；

卷材—有玻璃棉氈和巖棉氈等；

散料—膨脹珍珠巖、發(fā)泡聚苯乙烯顆粒等。其中擠塑型聚苯乙烯保溫板因?yàn)楸砻娼Y(jié)構(gòu)全部封閉，不透水，所以可以不考慮防水的問題。其余材料用作保溫層時(shí)大多需要采取防水及隔蒸汽的措施。第18頁/共55頁玻璃棉氈（帶防潮鋁箔貼面）玻璃棉板（可帶防潮鋁箔貼面）第19頁/共55頁擠塑型聚苯乙烯保溫板、氈第20頁/共55頁

保溫材料在屋面上的放置層次：

1．保溫層放置在屋面結(jié)構(gòu)層與防水層之間，下設(shè)隔蒸汽層第21頁/共55頁

2．保溫層放置在屋面防水層之上第22頁/共55頁第23頁/共55頁3．保溫層放置在屋面結(jié)構(gòu)層之下第24頁/共55頁屋面保溫板自帶防水卷材第25頁/共55頁屋面保溫板粘貼時(shí)粘合劑條狀設(shè)置，可形成透氣的空隙第26頁/共55頁倒鋪保溫屋面用礫石做保護(hù)層第27頁/共55頁可用于坡屋面保溫的聚苯乙烯板材第28頁/共55頁粒狀巖棉散料包裝不令受潮，可置于吊頂上保溫第29頁/共55頁

9.2.2建筑外墻面保溫構(gòu)造用于屋面保溫的材料大多可以用在建筑外墻的保溫上，不過保溫層與基層墻體的連接方法與屋面有較大的區(qū)別，因?yàn)榛鶎訅w在大多數(shù)情況下不可能像屋面那樣托著保溫層，而且還有諸多變形因素會(huì)作用在外墻上。第30頁/共55頁

所以墻面上的保溫層與主體的連接構(gòu)造格外重要。此外，由于外墻對(duì)于飾面的要求往往比屋面高，飾面材料與保溫材料以及隔蒸汽層、防水層等構(gòu)造層次之間的排列順序、連接方法等，都需要綜合考慮安全、美觀、方便等諸多因素。第31頁/共55頁

建筑外墻面的保溫層構(gòu)造應(yīng)該能夠滿足：

(1)適應(yīng)基層的正常變形而不產(chǎn)生裂縫及空鼓；

(2)長(zhǎng)期承受自重而不產(chǎn)生有害的變形；

(3)承受風(fēng)荷載的作用而不產(chǎn)生破壞；

(4)在室外氣候的長(zhǎng)期反復(fù)作用下不產(chǎn)生破壞；

(5)罕遇地震時(shí)不從基層上脫落；

(6)防火性能符合國家有關(guān)規(guī)定；

(7)具有防止水滲透的功能；

(8)各組成部分具有物理——化學(xué)穩(wěn)定性，所有的組成材料彼此相容，并具有防腐性。第32頁/共55頁

保溫層在建筑外墻上面與基層墻體的相對(duì)位置有三種。它們分別是：

內(nèi)保溫——保溫層設(shè)在外墻的內(nèi)側(cè)；

外保溫——設(shè)在外墻的外側(cè)；

中保溫——設(shè)在外墻的夾層空間中。第33頁/共55頁

1.外墻內(nèi)保溫構(gòu)造（1）硬質(zhì)保溫制品內(nèi)貼（2）保溫層掛裝第34頁/共55頁2.外墻外保溫構(gòu)造（1）保溫漿料外粉刷（2）外貼保溫板材（3）外加保溫砌塊墻第35頁/共55頁第36頁/共55頁第37頁/共55頁3.外墻中保溫構(gòu)造第38頁/共55頁第39頁/共55頁加釘輔助連接聚苯板用于地面保溫聚苯板用于外墻外保溫第40頁/共55頁聚苯乙烯泡沫塑料板外墻保溫外墻結(jié)構(gòu)粘結(jié)膠漿保溫板柔性抹面膠漿玻璃纖維網(wǎng)格布外墻飾面第41頁/共55頁用擠塑型聚苯板做外墻模板支模澆搗混凝土后，進(jìn)行外墻飾面以保溫材料兼作外墻模板的工藝第42頁/共55頁噴發(fā)泡聚氨酯（保溫、防水）第43頁/共55頁

9.2.3建筑外門窗保溫構(gòu)造門窗是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱的重點(diǎn)部位，所以需要加強(qiáng)門窗縫的氣密性以及選擇具有良好熱工性能的門窗材料。近年來我國在改進(jìn)門窗的熱工性能方面的研究主要集中在開發(fā)門窗的密封技術(shù)以及門窗的細(xì)部構(gòu)造方面。第44頁/共55頁

金屬雙層玻璃窗的構(gòu)造特點(diǎn)：

(1)雖然采用導(dǎo)熱系數(shù)大的金屬作為窗框材料，但是在斷面的設(shè)計(jì)方面做了三道空腹，而且中間用聚酰胺隔板做了斷熱層，能夠有效阻擋熱量在金屬材料中的傳導(dǎo)。

(2)在門窗可開啟部分與門窗框之間，有很好的密封條，可以保證使用時(shí)的氣密性。

(3)采用雙層中空玻璃，并在中間充人惰性氣體。這樣一來，通過玻璃流失的熱量就會(huì)大大減少。第45頁/共55頁密封條

雙層中空玻璃窗框材帶有斷熱裝置第46頁/共55頁

9.2.4建筑地面保溫構(gòu)造在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，建筑底層室內(nèi)如果采用實(shí)鋪地面構(gòu)造，則對(duì)于直接接觸土壤的周邊地區(qū)，也就是從外墻內(nèi)側(cè)算起2．0m的范圍之內(nèi)，應(yīng)當(dāng)作保溫處理。此外，如果底層地面之下還有不采暖的地下室，則地下室以上的底層地面應(yīng)該全部作保溫處理。保溫層除了放在底層地面的結(jié)構(gòu)面板與地面的飾面層之間之外，還可以考慮放在底層地面的結(jié)構(gòu)面板，即地下室的頂板之下。第47頁/共55頁第48頁/共55頁

9.3建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱構(gòu)造需要采取隔熱措施的建筑物，其熱源主要來自太陽光的輻射熱。不同于采暖建筑希望通過陽光的輻射熱來取得熱能，需要隔熱的建筑物正相反，希望能夠?qū)⒁徊糠謥碜躁柟獾臒崮軗踉谑彝?，這除了可以在門窗玻璃上鍍反射膜，或者在外墻上用淺顏色的飾面材料來反射掉部分輻射熱，以及在門窗洞口上方做遮陽板以遮擋部分太陽的直射光外，在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面設(shè)置通風(fēng)的空氣間層，利用層間通風(fēng)，帶走一部分熱量，使屋頂或外墻變成兩次傳熱，