圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫設(shè)計與熱工計算

PAGEPAGE5圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫設(shè)計與熱工計算TemperatureKeepingDesigningandThermalAnalysisandComputationofDamp-proofingforOuterEnvelope[摘要]本文通過工程實例，介紹了某小高層住宅外墻外保溫的設(shè)計、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工計算和分析方法，供同行在設(shè)計與計算類似工程時參考。[Abstrct]Aintroductionofthedesigningmethodsofexteriorwall’sexternalinsulationsystemandthethermalanalysisandcomputationofdamp-proofingforouterenvelopewhichbasedonexamplesanalysis.[關(guān)鍵詞]外墻外保溫設(shè)計技術(shù)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工計算與分析[Keywords]designingmethodsofexteriorwall’sexternalinsulationsystem;damp-proofingforouterenvelope;thermalanalysisandcomputation.概述建筑節(jié)能是貫徹國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分，在建筑中外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱損耗較大，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中墻體又占了很大的比例，冬季通過墻體散發(fā)的熱量約為建筑總散發(fā)量的20%，夏季通過外墻體吸收的熱量約為建筑總吸收量的30%，所以建筑墻體改革和墻體節(jié)能技術(shù)是建筑節(jié)能技術(shù)的一個主要的環(huán)節(jié)，發(fā)展外墻保溫技術(shù)及節(jié)能材料是建筑節(jié)能的主要實現(xiàn)方式。近年來，隨著我國節(jié)能工作的不斷深入，出現(xiàn)了各種各樣的保溫技術(shù)和體系，魚目混珠、各有千秋，也有不少不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的工程出現(xiàn)，有設(shè)計的原因、也有施工的原因等等。下面通過工程實例，介紹了某小高層住宅外墻外保溫的設(shè)計技術(shù)與外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工計算。工程構(gòu)造設(shè)計2.1墻體某小高層住宅結(jié)構(gòu)采用剪力墻體系，填充墻采用淤泥質(zhì)粉煤灰多孔磚。在墻體外面采用專用粘結(jié)劑外貼25厚擠塑聚苯板，專用聚合物面層砂漿作保護(hù)層，以耐堿玻璃網(wǎng)格布作為增強(qiáng)層。2.2屋面層數(shù)施工做法（由上至下）第1層40厚C20細(xì)石砼φ6間隔200第2層20厚1：3水泥砂漿第3層35厚擠塑板第4層2厚聚氨酯防水材料第5層20厚1：3水泥砂漿第6層100厚粉煤灰陶粒砼第7層120厚鋼筋砼2.3門窗戶門采用門芯填20mm厚礦棉保溫，外窗采用單框雙玻（真空）塑料窗，玻璃厚度6mm，空氣厚度8mm。2.4樓梯間隔墻采用240厚淤泥質(zhì)粉煤灰多孔磚墻作為主保溫材料。2.5底層上層樓板層數(shù)施工做法（由上至下）第1層20厚水泥砂漿第2層120厚鋼筋砼第3層25厚擠塑板第4層3厚聚合物砂漿第5層耐堿網(wǎng)格布第6層3厚聚合物砂漿第7層膩子、涂料建筑熱工設(shè)計計算依據(jù)3.1《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》GB50176-19933.2《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》JGJ134-20013.3《江蘇省民用建筑熱環(huán)境與節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》DB32/478-20013.4《外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程》JGJ144-20043.5《民用建筑節(jié)能工程現(xiàn)場熱工性能檢測標(biāo)準(zhǔn)》DGJ32/J23-2006建筑熱工設(shè)計基本計算公式4.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻R（m2*K/W）單一材料層的熱阻RR=δ/λ（δ為材料厚度，λ為導(dǎo)熱系數(shù)）多層勻質(zhì)材料熱阻RR=R1+R2+……+Rn（Rn為某層材料的熱阻）4.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱阻R0（m2*K/W）R0=Ri+∑R+Re（Ri、Re為內(nèi)外表面換熱阻）4.3圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)K（W/m2*K）K=1/R04.4圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱惰性指標(biāo)D單一材料層的熱惰性指標(biāo)DD=R*S（S為材料的蓄熱系數(shù)）多層圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱惰性指標(biāo)DD=D1+D2+……+Dn4.5圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱層厚度δ（m）δ=λR=λ（1/K-R0）=λ（R0min-∑R-Ri-Re）有關(guān)的參數(shù)與計算指標(biāo)5.1體形系數(shù)計算體形系數(shù)=外表面積/建筑體積=3085.45m2/9852.46m3=0.3135.2表面換熱阻根據(jù)DGJ32/J23-2006《民用建筑節(jié)能工程現(xiàn)場熱工性能檢測標(biāo)準(zhǔn)》及GB50176-1993《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定取值如下：構(gòu)件內(nèi)表面空氣換熱阻Ri（m2*K/W）外表面空氣換熱阻Re（m2*K/W）屋面0.110.04外墻0.110.04熱橋0.110.04分戶墻0.110.11樓板0.110.17底層通風(fēng)樓板0.110.085.3各朝向磚墻面積、砼面積及窗戶面積（按一標(biāo)準(zhǔn)層計算）窗朝向窗墻體總面積（m2）窗戶面積（m2）砼墻面積（m2）磚墻面積（m2）窗墻面積比南向66.7822.9243.8600.343北向66.7816.1750.6100.242東向46.328.8211.0326.470.190西向33.085.5510.9916.540.168東向混凝土墻面積：磚墻面積=11.03：26.47=29.4%：70.6%西向混凝土墻面積：磚墻面積=10.99：16.54=40.0%：60.0%熱工計算與分析6.1墻體熱工計算與分析6.1.1墻體熱工計算：（南墻、北墻）施工方法材料熱工指標(biāo)材料名稱（由內(nèi)至外）厚度（m）干密度kg/m3導(dǎo)熱系數(shù)W/m*K蓄熱系數(shù)W/m2*K熱阻m2*K/W熱惰性指標(biāo)導(dǎo)熱系數(shù)修正系數(shù)1外墻涂料2聚合物砂漿3耐堿網(wǎng)格布4聚合物砂漿5擠塑板0.025300.0300.540.6940.3751.206界面劑7水泥砂漿粉刷0.02017000.8710.750.0230.2471.008砼墻0.20025001.7417.200.1151.9781.009水泥砂漿粉刷0.02017000.8710.750.0230.2471.00內(nèi)外表面換熱阻0.150墻體熱阻RoRo=Ri+∑R+Re=1.005m2墻體傳熱系數(shù)KK=1/Ro=0.995W/m2*K墻體熱惰性指標(biāo)∑D=2.85驗算結(jié)果分析：根據(jù)DB32/478-2001中表5.4墻體傳熱阻值的要求，當(dāng)D=1.6-4時，熱阻必須符合R≥0.69m2*K/W（南墻），或R≥0.83m2*K/W（北墻）。經(jīng)上述分析計算，本工程中墻體熱惰性指標(biāo)D=2.85，墻體的熱阻為1.005m26.1.2墻體熱工計算：（西墻、東墻）混凝土部分（包括熱橋）施工方法材料熱工指標(biāo)材料名稱（由內(nèi)至外）厚度（m）干密度kg/m3導(dǎo)熱系數(shù)W/m*K蓄熱系數(shù)W/m2*K熱阻m2*K/W熱惰性指標(biāo)導(dǎo)熱系數(shù)修正系數(shù)1外墻涂料2聚合物砂漿3耐堿網(wǎng)格布4聚合物砂漿5擠塑板0.025300.0300.540.6940.3751.206界面劑7水泥砂漿粉刷0.02017000.8710.750.0230.2471.008砼墻0.20025001.7417.200.1151.9781.009水泥砂漿粉刷0.02017000.8710.750.0230.2471.00內(nèi)外表面換熱阻0.150墻體熱阻RoRo=Ri+∑R+Re=1.005m2墻體傳熱系數(shù)KK=1/Ro=0.995W/m2*K墻體熱惰性指標(biāo)∑D=2.85磚墻部分施工方法材料熱工指標(biāo)材料名稱（由內(nèi)至外）厚度（m）干密度kg/m3導(dǎo)熱系數(shù)W/m*K蓄熱系數(shù)W/m2*K熱阻m2*K/W熱惰性指標(biāo)導(dǎo)熱系數(shù)修正系數(shù)1外墻涂料2聚合物砂漿3耐堿網(wǎng)格布4聚合物砂漿5擠塑板0.025300.0300.540.6940.3751.206界面劑7水泥砂漿粉刷0.02017000.8710.750.0230.2471.008磚墻0.24014000.587.920.4143.2801.009水泥砂漿粉刷0.02017000.8710.750.0230.2471.00內(nèi)外表面換熱阻0.150墻體熱阻RoRo=Ri+∑R+Re=1.304m2墻體傳熱系數(shù)KK=1/Ro=0.767W/m2*K墻體熱惰性指標(biāo)∑D=4.15根據(jù)混凝土墻和磚墻的比例，采用上述構(gòu)造設(shè)計的東墻的傳熱阻（混凝土墻占29.4%，磚墻占70.6%）為Ro=1/[29.4%*（1/1.005）+70.6%*（1/1.304）]=1.200m2*K/W，西墻的傳熱阻（混凝土墻占40.0%，磚墻占60.0%）為Ro=1/[40.0%*（1/1.005）+60.0%*（1/1.304）]=1.166m驗算結(jié)果分析：根據(jù)DB32/478-2001中表5.4墻體傳熱阻值的要求，當(dāng)ρ≥0.6，D=1.6-4時，熱阻必須符合R≥0.80m2*K/W（東西墻）。經(jīng)上述分析計算，本工程中東西墻體熱惰性指標(biāo)D=3.77和D=3.63均小于4，墻體的熱阻分別為1.200m2*K/W和1.166m2*K/W均大于0.80m6.2屋面熱工計算與分析施工方法材料熱工指標(biāo)材料名稱（由上至下）厚度（m）干密度kg/m3導(dǎo)熱系數(shù)W/m*K蓄熱系數(shù)W/m2*K熱阻m2*K/W熱惰性指標(biāo)導(dǎo)熱系數(shù)修正系數(shù)1C20細(xì)石砼φ60.04023001.5115.360.0260.4001.0021：3水泥砂漿0.02018000.9311.370.0220.2501.003擠塑板0.035300.0300.540.9720.5251.204聚氨酯防水材料51：3水泥砂漿0.02018000.9311.370.0220.2501.006粉煤灰陶粒砼0.10011000.446.300.2271.4301.007鋼筋砼0.12025001.7417.200.0691.1871.008膩子內(nèi)外表面換熱阻0.150墻體熱阻RoRo=Ri+∑R+Re=1.488m2墻體傳熱系數(shù)KK=1/Ro=0.672W/m2*K墻體熱惰性指標(biāo)∑D=4.042驗算結(jié)果分析：根據(jù)DB32/478-2001中表5.3各地區(qū)屋面?zhèn)鳠嶙柚档囊螅?dāng)ρ=0.7-0.85，D＞3時，屋面?zhèn)鳠嶙璞仨毞蟁≥1.26m2*K/W。經(jīng)上述分析計算，本工程中屋面熱惰性指標(biāo)D=4.042＞3，ρ=0.7-0.85，屋面?zhèn)鳠嶙铻?.488m2*K/W，故采用6.3外窗熱工計算與分析6.3.1不同朝向的窗墻面積比、傳熱阻值見下表：窗朝向窗墻面積比傳熱阻m2*K/W標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計計算值標(biāo)準(zhǔn)要求南向≤0.350.343≥1/4.7北向≤0.250.242≥1/3.0東向≤0.150.190≥1/4.7西向≤0.150.168≥1/4.76.3.2根據(jù)DB32/478-2001中5.51條及附錄C確定外窗的技術(shù)參數(shù)如下表：窗朝向傳熱系數(shù)W/m2*K外窗技術(shù)參數(shù)南向≤4.7單框雙玻（真空）塑料窗，玻璃厚度6mm，空氣厚度8mm北向≤2.7單框雙玻（真空）塑料窗，玻璃厚度6mm，空氣厚度8mm東向≤4.7單框雙玻（真空）塑料窗，玻璃厚度6mm，空氣厚度8mm西向≤4.7單框雙玻（真空）塑料窗，玻璃厚度6mm，空氣厚度8mm6.4樓梯間隔墻熱工計算與分析施工方法材料熱工指標(biāo)材料名稱（由內(nèi)至外）厚度（m）干密度kg/m3導(dǎo)熱系數(shù)W/m*K蓄熱系數(shù)W/m2*K熱阻m2*K/W熱惰性指標(biāo)導(dǎo)熱系數(shù)修正系數(shù)1水泥砂漿粉刷0.02017000.8710.750.0230.2471.002淤泥多孔磚墻0.24014000.587.920.4143.2801.003水泥砂漿粉刷0.02017000.8710.750.0230.2471.00內(nèi)外表面換熱阻0.220墻體熱阻RoRo=Ri+∑R+Re=0.680m2墻體傳熱系數(shù)KK=1/Ro=1.471W/m2*K墻體熱惰性指標(biāo)∑D=3.774驗算結(jié)果分析：根據(jù)DB32/478-2001中5.7.2條：與封閉式樓梯間相鄰的隔墻，當(dāng)建筑為1-6層時，其傳熱阻值應(yīng)為北墻的60%；當(dāng)建筑為7-30層時，其傳熱阻值應(yīng)為北墻的50%。在本工程中也就是R=1.005*60%=0.603m2*K/W和R=1.005*50%=0.5025m2*K/W，通過上述計算，本工程樓梯間的隔墻的傳熱阻值為6.5底層上層樓板熱工計算與分析施工方法材料熱工指標(biāo)材料名稱（由上至下）厚度（m）干密度kg/m3導(dǎo)熱系數(shù)W/m*K蓄熱系數(shù)W/m2*K熱阻m2*K/W熱惰性指標(biāo)導(dǎo)熱系數(shù)修正系數(shù)1水泥砂漿0.02018000.9311.370.0220.2501.002鋼筋砼0.12025001.7417.200.0691.1871.003界面劑4擠塑板0.025300.0300.540.6940.3751.205聚合物砂漿6耐堿網(wǎng)格布7聚合物砂漿8涂料內(nèi)外表面換熱阻0.190墻體熱阻RoRo=Ri+∑R+Re=0.975m2墻體傳熱系數(shù)KK=1/Ro=1.026W/m2*K墻體熱惰性指標(biāo)∑D=1.812驗算結(jié)果分析：根據(jù)DB32/478-2001中5.6.2條：其傳熱阻值應(yīng)為南墻傳熱阻的60%；在本工程中也就是R=1.005*60%=0.603m2*K/W，通過上述計算，本工程底層上層樓板的傳熱阻值為0.