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1、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
2、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 010 ，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010 ，最热月平均温度2530； 夏热冬暖区：最冷月平均温度大于10 ，最热月平均温度2529；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013 ，最热月平均温度1825。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
3、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
4、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
5、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
6、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1.6w/(m2k)，1974年后1.0w/(m2k) ，1982年后0.6w/(m2k) ，1988年后0.45w/(m2k)。与北京相近气候的发达国家约为0.35w/(m2k)。我国北京为0.9w/(m2k)。,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。,
7、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
8、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
9、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
10、。,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200C的恒温车间外墙构造。,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
11、-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。,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
12、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。,