节能住宅设计应用技术

节能住宅设计应用技术 中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所 苑 麒 第一部分 建筑节能设计指标与计算 一、建筑节能设计指标 （一）建筑物体形系数（ S） 状）或 状） （二）围护结构传热系数 W/() 外墙：从 K 或 屋面 : 从 K K或 上述两项如 验算隔热设计要求。 外窗（包括阳台门透明部分）： 从 K K K 朝向和窗墙面积比取值） 户门：从无要求 K （三）外窗（包括阳台门）气密性 16层： 空气渗透量 ( 7层及以上： 级 空气渗透量 ( 以上外围护结构部分（一、二、三）节能率略低于 25%。 （四）内围护结构传热系数 W/(): 分户墙：从无要求 K 楼板：从无要求 K层间楼板） K部自然通风架空楼板） （五）采暖、空调设备能效比（节能率：略高于 25%） 采暖：从 调：从 二、节能设计指标计算 ： （一）建筑物体型系数 （ S） 与室外空气直接接触的外表面积（包括下表面直接接触室外空气的楼板面积）与建筑物体积之比值。 S=0 30+12） 2 10+(30 12)=12000=360 10=3600=1200/3600=0=（ 15+12） 2 10+(15 12)=7200=180 10=1800=720/1800=积 360（条状） H=10m 面积 180（点状） 30m 15m 12m （二）围护结构传热系数 反映围护结构传热量大小的物理量 (K)。单位： W/( 不是材料的导热系数（ ） 的单位： W/( 通过热阻（ R）和传热阻（ 计算求得。 K=1/= / c R=2+1/2/3/0=+1 e R 热系数计算示例：试计算一外保温墙体的 200钢筋混凝土墙、 30膨胀聚苯板外保温 R=2+ 1 /c 1+ 2 /c 2+ 3 /c 3 =) e+R+) K=1/(i R 30 200 20 （三） 外墙平均传热系数 节能住宅对外墙要求的是平均传热系数 它是包括外墙主体部位和周边热桥在内的传热系数平均值。 其计算按各部位面积作加权平均。 公式： p+ m= 计算单元图示 如何计算构造柱和楼板端头部分的传热系数 丁字墙处构造柱 R=+(R=W W (楼板端头 四）热惰性指标 D 反映围护结构热稳定性的一个参数。 D=R S=外墙仅计算主墙体部位，不包括热桥部分） 在 节能设计标准 中，控制在 使外墙和屋面的夏季隔热性能不低于 热工规范 要求。 提高房间在采暖和空调时室内温度的稳定性。 因此，如 验算隔热设计要求 内表面最高温度不大于夏季室外计算温度最高值（ ） 验算条件： m D外墙 D：计算上例外保温墙体的 D=2+1 2 3 1=2=3=D=面 （五）窗墙面积比 窗户洞口面积与房间立面单元面积的比值 窗墙面积比是确定外窗 设计中，可以按朝向取其平均值 2100 1500 3600 2800 X=（ （ 2 = 要求 K 窗户 分类 材料名称 密度、导热系数、保温应用 主要供应厂商 泡 沫 塑 料 类 膨胀 (发泡 )聚苯板（ 1820Kg/体、屋面保温 上海胜柏新型建材有限公司 高密度膨胀聚苯板（ 3035 Kg/面保温 上海胜柏新型建材有限公司 挤塑型聚苯板 （ 2532 Kg/面保温 美国陶式化学公司 聚氨酯硬泡（现场喷涂或制品） 5570 Kg/面保温 上海凯耳公司、振利公司、南京红宝丽集团 分类 材料名称 密度、导热系数、保温应用 主要供应厂商 砂 浆 类 230Kg/体、屋面、楼板保温 北京振利高新技术公司 350 Kg/面、楼板保温 上海久兴建材厂 纤 维 类 半硬质矿棉板（毡） 100180 Kg/面、楼板保温 上海新材料公司矿棉厂 半硬质玻璃棉板（毡） 3248 Kg/面、楼板保温 上海平板玻璃厂、美国欧文斯科宁公司 其 他 类 砂加气保温板（ 400500 Kg/面保温 上海伊通有限公司 泡沫玻璃保温板 150180Kg/面保温 嘉兴、杭州、上海事必特公司 保温隔热膜（双面镀铝反射膜） 厚 气间层 R=屋面保温 上海申美光学 上海康斯佳公司 第二部分 围护结构节能应用技术 围护结构节能技术就是减少通过围护结构耗能的措施，包括提高围护结构的保温、隔热和气密性，以满足 节能设计标准 要求。 一、外墙节能技术 外保温、内保温、自保温 。 在可能条件下，宜采用外保温（第 （一）外保温 1、优越性：保温隔热性能优越；能基本上消除热桥； 保护主体结构；不占用室内使用面积； 便于既有建筑的节能改造 墙体温度比较 无墙体保温 内墙体保温 外墙体保温 外墙外保温系统起源于 上世纪四十年代 的瑞典 和 德国 ，至今已有 60多年 的历史。经过多年的实际应用和在全球不同气候条件下长时间的考验，证明采用该类保温系统的建筑，无论是从建筑物外装饰效果还是居住的舒适程度，是一项值得在全球范围内推广应用的节能新技术。如今，外墙外保温建筑已经成为欧美等发达国家市场 占有率最高 的一种建筑节能技术。 20世纪 60年代 ，美国从欧洲引入此项技术，并根据本国的具体气候条件和建筑体系特点进行了改进和发展。同样在 70年代初的能源危机期间，由于建筑节能的要求，外墙外保温及装饰系统在美国的应用不断增加，至九十年代末，其平均年增长率达到了 20 25%。至今此项技术在美国的应用也达 四十多年 之久， 最高建筑达 44层 ，并在美国南部的炎热地区和寒冷的北部地区均有广泛的应用，效果显著。 主流外墙外保温产品 三大系统： 1）膨胀聚苯板（ 抹灰外墙外保温系统； 2）胶粉聚苯颗粒 (温浆料系统； 3）挤塑聚苯板 (温系统； 三小系统： 1）砂加气保温块外墙保温系统； 2）聚氨脂硬泡 (墙保温系统； 3）半硬质 憎水型 矿棉板外墙保温系统； 共性： 由 粘贴层 、 保温层 、 防护层 和 饰面层 组成 分类 材料名称 密度、导热系数 /蓄热系数、保温应用 主要供应厂商 第 一 类 膨胀 (发泡 )聚苯板（ 1820Kg/体、屋面保温 上海胜柏新型建材有限公司 胶粉聚苯颗粒保温浆料 230Kg/体、屋面、 楼板保温 北京振利高新技术公司 挤塑型聚苯板 （ 2532 Kg/面保温 美国陶式化学公司 第 二 类 砂加气保温板（ 400500 Kg/体 , 屋面保温 上海伊通有限公司 聚氨酯硬泡（现场喷涂或制品） 5570 Kg/体、屋面保温 上海凯耳公司、南京红宝丽集团 半硬质矿 (岩 )棉板 100180 Kg/体 ,屋面 , 楼板保温 上海新材料公司矿棉厂 砼 /2500/ 400/ 双孔 /1100/ 不同应用系统的构造与组成： 续上表： 外墙外保温系统 50抗拉 意问题 保温板的质量和固定问题： 18kg/佳 32kg/ 15 kg/2kg/ 固定有粘结、栓钉、钢丝网、板鱼尾槽与砼挂接等，要达到板与墙基面最大固定面积为佳，粘结最好。 聚苯板生产过程内含水蒸气，挥发过程造成收缩，给保温墙体带来开裂现象；做到 42天自然陈化或 60下养护 5天以上，保证板材稳定。 生产方式不同，表面粗糙程度也不一样，影响界面粘结强度，应注意表面切割、打磨等处理。 胶粘剂质量问题： 国内干粉销售商进行简易仿制生产，醋酸乙烯 低成本降低聚合物含量和不用或少用助剂。 玻纤网格布质量问题： 不平整，涂塑量太少，结点受力时特别是水泥沙浆产生收缩应力时，结点处经常发生位移，不能约束沙浆开裂。 注意防火问题： 大火从上窗口处窜出引燃上窗口 此应在上窗口处铺设非燃烧材料（矿棉、泡沫玻璃）的隔离带。 重视在高层建筑应用的抗负风压问题： 应对高层建筑进行风压值计算和抗负风压验算及现场测试，采用锚栓固定为辅助的粘结固定方式。 外饰面问题： 2、十大基本规定： 应能适应基层的正常变形而不产生裂缝或空鼓。 应能长期承受自重而不产生有害的变形。 应能承受风荷载的作用而不产生破坏。 应能耐受室外气候的长期反复作用而不产生破坏。 在罕遇地震发生时不应从基层上脱落 。 防火性能应符合国家有关法规规定 ， 高层建筑外墙外保温工程应采取防火构造措施 。 应具有防水渗透性能 。 各组成部分应具有物理 化学稳定性 ， 所有组成材料彼此相容并具有防腐性 。 保温、隔热和防潮性能满足 节能设计标准 和 热工规范 要求。 在正确使用和正常维护的条件下，外墙外保温工程的使用年限应不少于 25年。 3、 节能规程 提出的应用要求： 外墙外保温系统各组成材料（包括粘结、保温、锚固、防护、饰面材料等）的技术性能应符合行标或相关标准要求。 采用外墙外保温的建筑物高度应符合有关外保温系统的国家行业标准或相关标准要求。 聚氨酯外墙外保温板系统适用于多层及低层建筑。 不同外保温材料的应用应符合有关建筑防火规定。 外墙外保温系统的饰面宜采用弹性涂料。 采用保温板粘贴工艺时，宜先采用 1： 3水泥沙浆对基层墙体作找平层。 采用保温板粘贴工艺的外墙外保温系统在下列情况之一时，应使用机械锚固件作保温层与基层墙体的辅助连接： a、 中高层或高层建筑的 20 b、 用挤塑聚苯板或矿棉板做外保温层材料； c、 基层墙体的表面材料可能影响粘结性能时； d、 工程设计要求采用。 现场施工照片 喷涂聚氨酯硬泡体 施工条件 结构墙体，必须经过工程验收。 操作地点 环境温度和基底温度不低于 5 C， 风力不大于 5级， 雨天不得施工。 门窗口和空调机支架，雨落管等支架必须预先安装完毕。 粘贴聚苯板作法 聚苯板标准板尺寸一般为 600需改变尺寸由操作人员用壁纸刀切割。 用抹子等工具在待粘贴的聚苯板 周边涂抹40 10聚合物砂浆；然后再在聚苯板 中部抹 500厚 10结块应分布均匀。其总的胶灰面积应为聚苯板面积的 30% 立即把已涂抹好粘结砂浆的聚苯板贴到墙上，随即用 2保证其平整和粘贴牢固，板与板之间要 挤严不留缝 ，如板间缝隙超过2用聚苯板条塞严。 在墙拐角处，应 排好尺寸再裁切聚苯板 ，使其粘贴时垂直交错连接，并保证大角垂直方正。 在粘贴窗框四周的聚苯板时，应先 弹出基准线 ，作为控制上下垂直左右齐平的依据。 大面积粘贴网格布时，应先在贴好的聚苯板上抹（刮）一层聚合物砂浆，并先把包边网格布抻紧后压入胶灰中，然后立即将网格布用抹子压入胶灰内。最后，再用胶灰将表面抹平束。 包括网格在内的砂浆总厚度应控制在 3 试 验 项 目 性 能 指 标 吸水量， g/水 24h 500 抗冲击 强度， J 普通型（ 加强型（ 风压 1) 抗风压值不小于工程项目的风荷载设计值 耐冻融 表面无裂缝、空鼓、起泡、剥离现象 水蒸气湿流密度， g/(m2h) 不透水性 试样防护层内侧无水渗透 耐侯性 1) 表面无裂纹、粉化、剥落现象 1)可由设计或供需双方协商确定。 膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统性 能指标 胶粘剂的性能指标 实 验 项 目 性 能 指 标 拉伸粘接强度，水泥砂浆） 原强度 耐水 拉伸粘接强度1)， 膨胀聚苯板） 原强度 破坏界面在膨胀聚苯板上 耐水 破坏界面在膨胀聚苯板上 可操作时间， h 验简介 a。 将 600 b。分别用质量 钢球 高度上松开，自由落体冲击式样表面。每级冲击10个点，点间距或与边缘距离至少 100 c。 10次中小于 4次破坏则合格； a。 1500 3度的干燥箱中 6小时； b。再浸入 20 3度的水中 8小时；（式样抹面沙浆面向下，浸入水面至少 20 c。再置于 3度冷冻 24小时； d。以上为一个循环，式样进行 10个循环，表面有无空鼓、起泡、剥离现象，用 5倍放大镜观察表面有无裂缝； 试件尺寸不小于 a。热 /雨周期：（高温 1）将试样表面加热至 70度（温度上升时间 1小时），保持温度70 5度，相对湿度 10%小时； 2）喷水 1小时，水温 15 5度，喷水量 m 3）静置 2小时（干燥）； 4）试样需经过以上步骤 80次。 b。热 /冷周期： （冷箱控制程序） 1）在温度为 50 5度（温度上升时间 1小时）相对湿度不大于 10%的条件下放置 7小时； 2）在温度为 5度（降温时间为 2小时）的条件下放置 14小时。 3）执行以上步骤 5个热 /冷周期。 c。 每 4个热 /雨周期后 ，及 每个热 /冷周期后 ，观察整个系统和抹面胶浆的特性或性能变化（起泡、剥离、表面细裂缝，各层材料间丧失粘接力、开裂等）。 a。热 /雨周期 1） 结点详图 外墙外保温层材料应用厚度 膨胀聚苯板（ 30 挤塑聚苯板（ 25 3035 半硬质憎水型矿棉板 3035 砂加气块 4060 聚氨酯外墙保温板 2030 （包括 5 上海地区几种外墙外保温系统的供应商 （一）膨胀聚苯板薄抹灰系统 1、上海永成建筑创艺有限公司 2、北京专威特化学建材有限公司 3、大连丽美顺涂料树脂有限公司（上海分公司） 4、德国上海迪诺瓦有限公司（ 5、法国上海雅都（式玛卡龙）涂料有限公司（申纽丽） （二） 北京振利高新技术公司（上海分公司） （三）挤塑聚苯板薄抹灰系统 1、上海广顺涂料科技有限公司（福卡系统） 2、欧文斯科宁（中国）投资有限公司 3、上海上福塑料制品有限公司（台湾禹昌集团） （四）砂加气系统 上海伊通有限公司 （五）聚氨酯外墙外保温板系统 上海凯耳新型建材有限公司 （六）半硬质矿棉板系统 上海新材料有限公司（建材集团） 保温砂浆粉刷 （二）内保温 硬质建筑保温制品内贴 保温层挂装 保温砂浆内保温 材料： 振利公司 上海久兴建材厂 内贴硬质建筑保温制品： 材料：硬质矿棉板 2040厚 水泥聚苯板 2040厚 砂加气保温块 4050厚 保温层挂装（龙骨 +保温材料 +硬质板） 材料：半硬质憎水型矿（岩）棉板 2040厚 矿（岩）棉毡 2040厚 （三）自保温 采用具有较小导热系数的墙体材料，在常规厚度时，不需另设保温层。 可用于自保温的材料：蒸压加气混凝土制品，包括 砂加气制品 和 粉煤灰加气砌块 。 块或墙板） = c= S=200厚： D=足 要 求。 = c= S=50厚： m=D=足要求。 屋面节能技术 （一）坡屋面 1、四种构造类型： 瓦材钉挂型： 设分格木 细石混凝土整浇层 瓦材粘铺型 （无细石砼、有细石砼整浇层） 2、坡屋面保温材料与应用厚度： 膨胀聚苯板（ 60厚 有分格木（ 型） 高密度 50厚 挤塑聚苯板（ 45厚 半硬质憎水型矿棉板 50厚 55厚 高密度 45厚 用细石砼（ ） 挤塑聚苯板（ 35厚 硬质聚氨酯泡沫塑料板 30厚 泡沫玻璃 55厚 （二）平屋面 1、构造： 正置式保温 保温层在防水层下面 倒置式保温 保温层在防水层上面，上加保护层 2、保温材料与厚度 膨胀聚苯板（ 2030厚 高密度 2025厚 正置式 挤塑聚苯板（ 20厚 （水泥加气碎块找坡 16080） 聚氨酯泡沫塑料 20厚 2040厚 挤塑聚苯板（ 20厚 倒置式 聚氨酯泡沫塑料 20厚 泡沫玻璃保温板 2540厚 热力学热传导的三个要素 对流： 是在门窗空隙间热冷气流的循环流动，导致气体产生对流带动热量交换，热冷空气的循环对流产生热量的流失。 热传导： 是由材料本身分子运动而进行的热量传递，热传导通过物体本身一个面传递到另一个相对的面。 辐射传热 ：是能量以射线即红外线直接传递。 对上述种热交换最有效的阻断和控制，才能称为最好的 节能窗 窗型是节能窗的 第一要素 推拉窗不是节能窗 （上空间下滑轮间的空隙对流交换） 平开窗、固定窗是节能窗 （热量流失主要是玻璃、窗扇和窗框型材，热传导和辐射散热 ） 玻璃是节能窗 第二要素 窗的最大导热和辐射面积就是玻璃。玻璃主要散热是依靠热传导和热辐射 。 窗框用材是节能窗的 第三要素 三、外窗节能要求 采用不同窗框材料与不同的窗玻璃组合： 窗框材料： 合金、断热铝合金、玻璃钢 窗玻璃：热反射镀膜玻璃、中空玻璃、低辐射中空玻璃（ 玻璃贴膜 外窗传热系数参照值 040 低辐射中空玻璃 040 普通中空玻璃 030 低辐射中空玻璃 030 普通中空玻璃 断热铝合金 030 低辐射中