建筑保温与节能

1、建筑保温与节能建筑保温与节能 第第 1.3 1.3 章章 建筑保温与节能建筑保温与节能 适应地区：适应地区： 严寒地区、寒冷地区、严寒地区、寒冷地区、 夏热冬冷地区；夏热冬冷地区； 北纬北纬3333度，秦岭度，秦岭- -淮河一线淮河一线 作为冬季采暖分界线。作为冬季采暖分界线。 冬季环境处于低温时所采取的绝热措施，即当室内气温大冬季环境处于低温时所采取的绝热措施，即当室内气温大 于室外气温时的防护处理。于室外气温时的防护处理。 建筑保温与节能建筑保温与节能 本章主要内容：本章主要内容： 建筑保温的途径建筑保温的途径 建筑保温设计与计算建筑保温设计与计算 传热异常部位的处理传热异常部位的处理 围

2、护结构内部冷凝围护结构内部冷凝 一些基本概念一些基本概念: : 体形系数、最小传热阻、采暖耗热量指标、外保温、体形系数、最小传热阻、采暖耗热量指标、外保温、 内保温、热桥、蒸汽渗透、冷凝、内保温、热桥、蒸汽渗透、冷凝、 Upside Down(Upside Down(倒置倒置) )屋面屋面 建筑保温与节能建筑保温与节能 对外围护结构的保温要求：对外围护结构的保温要求： u围护结构对室内气候的影响通过内表面温度体现。围护结构对室内气候的影响通过内表面温度体现。 i i 过低，过低， 产生的冷辐射会影响人体健康，还会出现表面结露，严重产生的冷辐射会影响人体健康，还会出现表面结露，严重 影响卫生，加

3、重结构潮湿状况，降低结构耐久性。控制围影响卫生，加重结构潮湿状况，降低结构耐久性。控制围 护结构内表面温度不低于室内露点温度护结构内表面温度不低于室内露点温度 i i t td d ， 保证内表面保证内表面 不致结露的起码要求。不致结露的起码要求。 u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，构的总热阻，R R0 0 越大，越大， i i 越高，传热损失小，利于节能。越高，传热损失小，利于节能。 使室内有足够的热环境质量；尽可能的节约采暖能耗；防使室内有足够的热环境质量；尽可能的节约采暖能耗；防 止建筑结构受潮、结露。

4、止建筑结构受潮、结露。热舒适、节能、长效热舒适、节能、长效 保温设计的目的：保温设计的目的： u室内有一定的热稳定性。室内有一定的热稳定性。 建筑保温与节能建筑保温与节能 1.3.1 1.3.1 建筑保温的途径建筑保温的途径 1. 1. 建筑体形的设计，应尽量减少外围护结构的总面积建筑体形的设计，应尽量减少外围护结构的总面积 一幢建筑物在温差条件一定时，总传热量与建筑围护结构一幢建筑物在温差条件一定时，总传热量与建筑围护结构 总面积成正比。总面积成正比。 QqF “体形系数体形系数”：建筑物与室外建筑物与室外 大气接触的外表面积与其所包大气接触的外表面积与其所包 围体积的比值。围体积的比值。

5、外表面积不包括地面、楼梯外表面积不包括地面、楼梯 间隔墙和户门的面积。间隔墙和户门的面积。 标准标准规定：建筑物体形系数宜规定：建筑物体形系数宜0.300.30；若体形系数；若体形系数 0.30 0.30， 则屋顶和外墙应加强保温，且传热系数符合表则屋顶和外墙应加强保温，且传热系数符合表1.3-6 1.3-6 的要求。的要求。 公共建筑体形系数公共建筑体形系数S S0.40, 0.40, S S 每增加每增加0.01, 0.01, 采暖耗热量增加采暖耗热量增加2.5%2.5% 建筑保温与节能建筑保温与节能 普通民居普通民居 L W H D 1053LWHmmm 22 0.92 SLWLHWHD

6、 VLWH m 1 212Dmmm 2 301015LWHmmm 248Dmmm 2 22 0.33 SLWLHWHD VLWH m 1 尽量减少表面积以减少耗热量，以圆形、方形、多边形平面尽量减少表面积以减少耗热量，以圆形、方形、多边形平面 的多层建筑为宜。的多层建筑为宜。 不同地区的动物，如：北极熊、不同地区的动物，如：北极熊、 企鹅和蛇、河马等的体形不同。企鹅和蛇、河马等的体形不同。 体形系数与平面体形系数与平面 形状、层数相关形状、层数相关 建筑保温与节能建筑保温与节能 传热系数与节能的国际比较传热系数与节能的国际比较 注：我国注：我国20052005年已发布新规范年已发布新规范 民用

7、建筑节能设计标准（采暖居住民用建筑节能设计标准（采暖居住 建筑部分）建筑部分）(JGJ26-86) (JGJ26-86) 节能节能30%30% 标准标准(JGJ26-95) (JGJ26-95) 节能节能50%50% 建筑保温与节能建筑保温与节能 2. 2. 围护结构应具有足够的保温性能围护结构应具有足够的保温性能 R R0 0和和K K0 0限制限制 规范规范中提出总热阻为围护结构保温性能的指标，室内外中提出总热阻为围护结构保温性能的指标，室内外 温差和边界条件确定时，要求实际总热阻温差和边界条件确定时，要求实际总热阻 最小传热阻。最小传热阻。 围护结构在温度谐波作用下的热稳定性不同，按热惰

8、性指围护结构在温度谐波作用下的热稳定性不同，按热惰性指 标标 D D 值将围护结构分成值将围护结构分成 4 4类，取不同的室外计算温度，计算类，取不同的室外计算温度，计算 最小传热阻以调节保温性能。最小传热阻以调节保温性能。 ( (长期使用房与间歇房要求不同长期使用房与间歇房要求不同) ) 当围护结构的热惰性指标较大时，其总热阻可稍小；若热当围护结构的热惰性指标较大时，其总热阻可稍小；若热 惰性指标较小，则应增大总热阻予以补偿。惰性指标较小，则应增大总热阻予以补偿。互补考虑互补考虑 建筑保温与节能建筑保温与节能 3. 3. 争取良好的朝向和适当的建筑物间距争取良好的朝向和适当的建筑物间距 太阳

9、辐射得热太阳辐射得热 建筑墙体大面积朝向南方，多设计透光玻璃窗；建筑墙体大面积朝向南方，多设计透光玻璃窗； 建筑间距适当，满足冬季日照要求，获取热能。建筑间距适当，满足冬季日照要求，获取热能。 阳光中的热辐射和紫外线，是保障人体健康生活所必须的；阳光中的热辐射和紫外线，是保障人体健康生活所必须的； 提高提高 透过窗口的太阳辐射，直接供给室内一部分热量；透过窗口的太阳辐射，直接供给室内一部分热量； 入射到墙体和屋顶上的太阳辐射，通过传热提高室内温度。入射到墙体和屋顶上的太阳辐射，通过传热提高室内温度。 建筑保温与节能建筑保温与节能 建筑物的位置与朝向建筑物的位置与朝向 四合院四合院 座北朝南的典

10、范座北朝南的典范 陕北地坑窑陕北地坑窑 草原蒙古包草原蒙古包 北北 京京 阴面阴面 阳面阳面 建筑保温与节能建筑保温与节能 4. 4. 增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透的不利影响增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透的不利影响 室外空气通过门、窗或者其它缝隙进入室内；室外空气通过门、窗或者其它缝隙进入室内； 风作用在围护结构外表面时，使围护结构风作用在围护结构外表面时，使围护结构 e e 增大。增大。 门洞应避开冬季主导方向，减少门窗洞口，加强门窗的密门洞应避开冬季主导方向，减少门窗洞口，加强门窗的密 闭性；闭性； 减小围护结构的渗风薄弱部位，增强建筑物的密闭性；减小围护结构的渗风薄弱部位，增强建筑

11、物的密闭性； 从卫生角度考虑需要一定的换气量，即适当的透气性从卫生角度考虑需要一定的换气量，即适当的透气性。 大门处设置门斗大门处设置门斗 建筑保温与节能建筑保温与节能 5. 5. 避免潮湿、防止壁内产生冷凝避免潮湿、防止壁内产生冷凝 大多数建材的导热系数随材料的含湿量增大而增大；大多数建材的导热系数随材料的含湿量增大而增大； 围护结构受潮，保温性能降低；围护结构受潮，保温性能降低； 潮湿材料孽生霉菌等微生物，危害环境和人体健康。潮湿材料孽生霉菌等微生物，危害环境和人体健康。 屋顶湿汽的影响屋顶湿汽的影响 - - 加速散热加速散热 建筑保温与节能建筑保温与节能 采暖建筑，采暖系统的供热方式仍然

12、是保证室内热环境采暖建筑，采暖系统的供热方式仍然是保证室内热环境 的基本因素的基本因素 - - 热舒适的人性化。热舒适的人性化。 天然气天然气 开水房开水房 合理的供热系统合理的供热系统 均衡供热均衡供热 建筑保温与节能建筑保温与节能 1.3.2 1.3.2 围护结构保温设计围护结构保温设计 一、一、 保温设计的依据保温设计的依据 民用建筑民用建筑热工设计规范热工设计规范(GB5017693)(GB5017693) 民用建筑民用建筑节能设计标准节能设计标准 ( (采暖居住建筑部分采暖居住建筑部分) ) (JGJ 2695) (JGJ 2695) 围护结构保温能力的选择是根据气候条件和房间使用要

13、求，围护结构保温能力的选择是根据气候条件和房间使用要求， 按照经济、节能的原则而定。按照经济、节能的原则而定。 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 024681012141618202224 夏季室内控制温度夏季室外气温 冬季室内控制温度冬季室外气温 温度() 夏季t 冬季t 时间 2 26 6 18 2 28 8. .6 6 9 （北方采暖区平均气温）（北方采暖区平均气温） 建筑保温与节能建筑保温与节能 保温设计应特别注意的问题：保温设计应特别注意的问题： (1) (1) 保温设计的基本指标是围护结构的最小总传热阻保温设计的基本指标是围护结构的最小总传热阻 R

14、R0,min 0,min 保温性能的最低要求，内表面不致低于室内空气露点温度。保温性能的最低要求，内表面不致低于室内空气露点温度。 (2) (2) 导热系数和蓄热系数的修正导热系数和蓄热系数的修正 材料导热系数的取值是保温设计的关键，其影响因素较多，材料导热系数的取值是保温设计的关键，其影响因素较多， 应根据实际情况加以修正。应根据实际情况加以修正。 二、围护结构保温设计计算二、围护结构保温设计计算 (3) (3) 异常结构和部位的保温处理异常结构和部位的保温处理 如外墙角、窗洞口、过梁及主体围护结构中的各种嵌入体。如外墙角、窗洞口、过梁及主体围护结构中的各种嵌入体。 建筑保温与节能建筑保温与

15、节能 形成形成“热桥热桥”或其它传热异常部位，需特殊处理，防止或其它传热异常部位，需特殊处理，防止 在这些部位出现冷凝结水。在这些部位出现冷凝结水。 (4) (4) 室外计算温度的确定室外计算温度的确定 I I 型型 D D6.06.0； 型型 D D=4.16.0=4.16.0；型型 D D=1.64.0=1.64.0；型型 D D 1.51.5 但对于但对于D D=1.64.0=1.64.0实体砖墙，仍按实体砖墙，仍按型取值，即调高一级。型取值，即调高一级。 按热惰性指标按热惰性指标 D D 的不同将围护结构分成的不同将围护结构分成 4 4 种类型，取不同种类型，取不同 的室外计算温度，计

16、算最小传热阻。的室外计算温度，计算最小传热阻。 建筑保温与节能建筑保温与节能 (5) (5) 外表面位置的修正系数外表面位置的修正系数温差修正系数温差修正系数 计算最小传热阻时统一取当地室外气温的计算值，对外墙、计算最小传热阻时统一取当地室外气温的计算值，对外墙、 屋顶等直接接触大气的围护结构是符合的，但对不直接接触室屋顶等直接接触大气的围护结构是符合的，但对不直接接触室 外空气的结构则需要修正。如顶棚上部闷顶空间、地下室的楼外空气的结构则需要修正。如顶棚上部闷顶空间、地下室的楼 板等，其温度比室外气温要高。板等，其温度比室外气温要高。 建筑保温与节能建筑保温与节能 根据体形系数，修正传热系数

17、根据体形系数，修正传热系数 考虑太阳辐射得热的考虑太阳辐射得热的 朝向修正系数朝向修正系数 如果体形系数大于如果体形系数大于0.300.30，保温性能还应符合，保温性能还应符合P77P77表表1.3-6 1.3-6 的规的规 定适当提高要求。定适当提高要求。 建筑保温与节能建筑保温与节能 围护结构最小传热阻的确定围护结构最小传热阻的确定 - - 理论考虑理论考虑 t ti i - - 室内计算温度，一般建筑室内计算温度，一般建筑1818，高级建筑，高级建筑2020； t te e - - 冬季室外计算温度，按墙体类型选取；冬季室外计算温度，按墙体类型选取； R Ri i - - 内表面换热阻；

18、内表面换热阻； n n - - 温差修正系数，见温差修正系数，见P77P77表表1.3-11.3-1； t t - - 室内空气与表面的允许温差，见室内空气与表面的允许温差，见P78P78表表1.3-31.3-3 计算公式计算公式 i ei R t ntt R )( min, 0 保证正常采暖及室外空气温度不低于室外计算温度前提下，保证正常采暖及室外空气温度不低于室外计算温度前提下， 围护结构内表面不结露，是围护结构保温性能的最低要求。围护结构内表面不结露，是围护结构保温性能的最低要求。 建筑保温与节能建筑保温与节能 室内空气与外墙（或屋顶）内表面之间的允许温差室内空气与外墙（或屋顶）内表面之

19、间的允许温差tt， 根据房间性质及结构，按下表所示取值。根据房间性质及结构，按下表所示取值。 附加说明：潮湿房间指，附加说明：潮湿房间指， t ti i =1324 =1324，RHRH75%75%，或，或t ti i2424， RHRH60%60%；与室外接触楼板和不采暖地下室楼板，长时间有人；与室外接触楼板和不采暖地下室楼板，长时间有人 t t=2.5=2.5；长时间无人；长时间无人 t t=5.0=5.0。 表表1.3-21.3-2 建筑保温与节能建筑保温与节能 温差修正系数温差修正系数 n n 值值 表表1.3-11.3-1 建筑保温与节能建筑保温与节能 此外，在实际设计当中，对于热稳

20、定性要求较高的建筑物此外，在实际设计当中，对于热稳定性要求较高的建筑物 的外墙为轻质材料时，最小传热阻应在计算求得的外墙为轻质材料时，最小传热阻应在计算求得R Ro.min o.min的基础 的基础 上进行附加。上进行附加。 表表1.3-31.3-3 建筑保温与节能建筑保温与节能 例：已知北京市冬季室外计算温度例：已知北京市冬季室外计算温度t te e 分别为分别为-9, -12 , -14 , -16-9, -12 , -14 , -16， 如某医院建筑如某医院建筑 拟使用下图所示的加气混凝土外墙板，试求保温层拟使用下图所示的加气混凝土外墙板，试求保温层 最低限度应为多厚。最低限度应为多厚。

21、 建筑保温与节能建筑保温与节能 假设墙体假设墙体D D 求求 R R0,min 0,min 求保温层热阻求保温层热阻 求保温层厚度求保温层厚度 验算验算D D是否正确是否正确 建筑保温与节能建筑保温与节能 三、三、 围护结构的经济传热阻围护结构的经济传热阻 - - 现实考虑现实考虑 经济传热阻，是指围护结构单位面积的建造费用经济传热阻，是指围护结构单位面积的建造费用( (土建投资土建投资) ) 与使用费用与使用费用( (采暖设备运行费采暖设备运行费) )之和达到最小值时的传热阻。之和达到最小值时的传热阻。 计算公式计算公式 () di o E II D RPBCMrmM PEm 24 依据计算

22、结果求出保温依据计算结果求出保温 层的经济热阻和经济厚度层的经济热阻和经济厚度 ( (倒推倒推) )，并在此基础上对，并在此基础上对 不同材料、不同构造围护不同材料、不同构造围护 结构的经济性进行评价。结构的经济性进行评价。 1 1 2 2 1+21+2极值极值 综合考虑建造费和采暖费得综合考虑建造费和采暖费得 出保温材料最经济厚度。出保温材料最经济厚度。 （R R0,E 0,E 值与气候、建筑使用年限、建筑材料、燃料价格、银行利率有关） 值与气候、建筑使用年限、建筑材料、燃料价格、银行利率有关） 建筑保温与节能建筑保温与节能 四、建筑物采暖耗热量指标四、建筑物采暖耗热量指标 HH TNFH

23、qqqq 11 注意各个量的意义、注意各个量的意义、 单位和常用的取值；单位和常用的取值； 计算中涉及到表计算中涉及到表1.3-41.3-4， 表表1.3-51.3-5和和标准标准附录附录C C 和附录和附录D D； 适当考虑各地区居住适当考虑各地区居住 建筑采暖实际要求。建筑采暖实际要求。 ( )() m iii i H Tie KF qtt A 1 0 1 ( )() NFie CN V qtt A 1 0 2 ( ).W/m H q 2 1 33 80 结构传热耗热量结构传热耗热量 通风渗透耗热量通风渗透耗热量 内部得热内部得热 建筑物采暖耗热量指标是指在采暖期室外平均温度条件建筑物采暖

24、耗热量指标是指在采暖期室外平均温度条件 下，为保持室内计算温度，在单位建筑面积上单位时间消下，为保持室内计算温度，在单位建筑面积上单位时间消 耗的需由室内采暖设备供给的热量。耗的需由室内采暖设备供给的热量。标准标准规定的计算规定的计算 式为，式为， （保温性能指标，节能效益依据）（保温性能指标，节能效益依据） 321 332211 BBBP BBBBBBPP m FFFF FKFKFKFK K 平均传热系数平均传热系数 建筑保温与节能建筑保温与节能 五、五、 围护结构保温构造围护结构保温构造 设计中应本着因地制宜、因建筑制宜的原则，分析比较后设计中应本着因地制宜、因建筑制宜的原则，分析比较后

25、选择一种最佳方案予以实施。选择一种最佳方案予以实施。 构造因素构造因素 建筑保温与节能建筑保温与节能 保温材料保温材料 保温材料按其材质构造，可分为多孔的、板保温材料按其材质构造，可分为多孔的、板( (块块) )状的和松状的和松 散状的；散状的； 从化学成分上看，有的属于无机材料，如膨胀矿渣、泡沫从化学成分上看，有的属于无机材料，如膨胀矿渣、泡沫 混凝土、膨胀珍珠岩、膨胀桎石、矿棉、玻璃棉等；混凝土、膨胀珍珠岩、膨胀桎石、矿棉、玻璃棉等； 有的属于有机材料，如软木、木丝板、甘蔗板、稻壳等。有的属于有机材料，如软木、木丝板、甘蔗板、稻壳等。 泡沫塑料和铝箔成为新的保温材料。泡沫塑料和铝箔成为新的

26、保温材料。 建筑保温与节能建筑保温与节能 挤塑型聚苯乙烯挤塑型聚苯乙烯 XPSXPS保温板保温板 保温墙保温墙 膨胀型聚苯乙烯膨胀型聚苯乙烯 EPSEPS板板 XPSXPS保温板保温板 EPSEPS板板 聚氨酯聚氨酯PUPU 建筑保温与节能建筑保温与节能 聚苯保温板聚苯保温板 饰面层有涂料或面砖饰面层有涂料或面砖 透明保温材料的热处理透明保温材料的热处理 框架铆框架铆 装固定装固定 支架支架 固定固定 建筑保温与节能建筑保温与节能 目前，保温构造可分以下三种类型：目前，保温构造可分以下三种类型： (1) (1) 保温、承重合二为一保温、承重合二为一 如混凝土空心砌块、轻质实心砌块等，既载重又能保温，如混凝土空心砌块、轻质实心砌块等，既载重又能保温， 其构造简单、施其构造简单、施 工方便，多用于低层或多层墙承式建筑。工方便，多用于低层或多层墙承式建筑。 承重承重 砌块砌块 阳台阳台 门门窗窗 建筑保温与节能建筑保温与节能 (2) (2) 复合构造复合构造 承重层导热系数大，必须用保温层铺设或粘贴在承重层承重层导热系数大，必须用保温层铺设或粘贴在承重层 上上。保温层不起承重作用，材料选择的灵活性较大。保温层不起承重作用，材料选择的灵活性较大。