第2章建筑保温设计

1、两个分区标准两个分区标准用于用于建筑热工及节能设计建筑热工及节能设计“建筑气候区划标准”（GB5017893）的7个建筑气候区划分区用于用于及规划设计及规划设计知识点回顾知识点回顾夏热冬冷区夏热冬冷区温和地区温和地区寒冷地区寒冷地区严寒地区严寒地区严寒地区严寒地区严寒地区严寒地区寒冷地区寒冷地区寒冷地区寒冷地区第2章 建筑保温设计q 严寒、寒冷地区必须充分满足、应满足冬季保温； 采暖区（三北地区） q 夏热冬冷地区适当兼顾冬季保温；q温和地区部分地区考虑冬季保温； 引入热工设计规范综合途径q 建筑保温设计的综合途径综合途径n充分利用可再生能源太阳能利用太阳能利用（自主学习）n防止冷风渗透不利影

2、响n合理进行建筑规划设计建筑规划设计中的保温途建筑规划设计中的保温途径（径（2.1）n围护结构有足够的保温性能围护结构的保温设计围护结构的保温设计（2.2）核心）核心内容内容n使房间具有良好的热特性与合理的供热系统q防止冷风渗透不利影响1、利用周围场地地形、树木和其他建筑物挡风、利用周围场地地形、树木和其他建筑物挡风 场地周围树丛、小丘或其他建筑物树丛、小丘或其他建筑物可作拟建建筑挡风屏障。严寒、寒冷地区，若充分考虑尽可能利用各种挡风屏障，可节约大量采暖费用，同时提高住宅室内热舒适性。q防止冷风渗透不利影响2、应争取不使建筑、应争取不使建筑大面积外表面朝向冬季大面积外表面朝向冬季主导风向主导风

3、向 若不能避开时，应在迎风面上尽量少开门窗。 严寒地区还应设置门斗，以减少冷风不利影响。3、注意建筑主要入口处的防风，减少竖向交通井、注意建筑主要入口处的防风，减少竖向交通井的烟囱效应的烟囱效应 主要出入口主要出入口尽量不要朝向冬季主导风向。严寒、寒冷地区，入口处应设置门斗或其他防风措施。 高层建筑竖向交通井高层建筑竖向交通井空间高度大烟囱效应（增加热压引起的冷风渗透）正对主入口布置，将大大增加不必要的冷风渗透。q防止冷风渗透不利影响4、提高门窗密封性、提高门窗密封性 通过围护结构门窗缝隙空气渗透散失大量热量。研究表明：多层砖混结构通过空气渗透热损耗占采暖能耗的1/41/3。改善门窗气密性对保

4、温有很大作用 提高门窗气密性的措施改善门窗设计和制造质量、加设密封条q防止冷风渗透不利影响传统门窗节能门窗平开窗气密性优于推拉窗q使房间具有良好热特性与合理的供热系统房间热特性应适合建筑使用性质房间热特性应适合建筑使用性质 热稳定性热稳定性指室内采暖设备有波动时，室内空气温度波动程度。室内气温波动愈小，房间热稳定性愈大。室内气温波动愈小，房间热稳定性愈大。1、全天使用房间应具有较大热稳定性住宅、宾馆防止室外温度下降或间断供热时，室温波动太大。围护结构有较大热惰性指标，房间内表面选用蓄热系数大的材料。与蓄热系数、热惰性指标有关重质材料外保温2、白天使用（办公室）或只有一段时间使用房间（如剧院观众

5、厅）应能迅速升温。内表面材料选取蓄热系数小的材料。合理的供热系统合理的供热系统 当室外空气温度昼夜波动时，为使室温维持所需标准，除要求房间围护结构有一定热稳定性外，供热方式上也须相互配合。轻质材料内保温q1.1 建筑规划设计中的保温途径建筑规划设计中的保温途径q2.2 建筑围护结构保温设计 一、建筑选址 二、建筑体形及朝向一、建筑选址一、建筑选址洼地建筑不仅不利于夏季自然通风，而且冬季冷气流在凹地里宜形成霜洞效应。位于洼地的底层或半地下建筑相同条件下，能耗将增加。重点关注建筑选址、布局与热环境、节能关系霜洞效应：洼地冷空气聚集造成气温低于地面上空气温度。1、避免洼地建筑、避免洼地建筑不宜布置在

6、山谷、洼地、沟底1.1 建筑规划设计中的保温途径 一、建筑选址2、避风建宅、避风建宅 冷风渗透和冷风冷风渗透和冷风对冬季保温会带来不利影响严寒、寒冷地区严寒、寒冷地区封闭或半封闭的周边式布局封闭或半封闭的周边式布局严寒地区严寒地区3、争取日照、争取日照 基地应选向阳地段基地应选向阳地段；满足日照间距要求满足日照间距要求。合理的建筑布局有利于争取良好日照多排错排；点、条组合点在好朝向（前），条在后利于利用间隙争取日照。二、建筑体形与朝向二、建筑体形与朝向 对体积一定的建筑物而言，在各面围护结构传热情况相同时，外围护结构表面积越小则传出热量越少。q 体形系数（S） 建筑物与室外大气接触的外表面积F

7、0与其所包围的体积V0的比值。 S = F0 / V0 体形 二、建筑体形与朝向q注意注意5点点 建筑设计优化平面形式和建筑体形优化平面形式和建筑体形，减少外表面积降低体形系数降低体形系数减少能耗 （1）相同体积不同体形以立方体体形系数最小体形 二、建筑体形与朝向 （2）相同底面积、相相同底面积、相同高度同高度情况下，圆形圆形平面形式体形系数平面形式体形系数最小最小。 体形 二、建筑体形与朝向 （3）底面积相同的情况下，增加建筑物高度，可减少体形系数。 （4）加大建筑长度或增加组合体，可减少体形系数。 综合（3）、（4），低层和少单元低层和少单元对节能不利体积较小的建筑物，外围护结构的热损失占

8、建筑物总热损失的大部分。 联排住宅优于独立住宅体形 二、建筑体形与朝向 （5）建筑平面不宜变化过多，减少凹凸。 体形 二、建筑体形与朝向q 各热工分区对体形系数做出规定民用建筑热工规范：建筑体形设计宜减少外表面积，其平、立面凹凸面不宜过多。居住建筑节能设计标准（采暖区）：建筑体形系数宜控制在0.3及0.3以下；若体形系数大于0.3，则屋顶和外墙应加强保温需要较低传热系数 。规定性指标性能化指标为建筑师设计提供自由体形 二、建筑体形与朝向夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准：条式建筑体形系数不应超过0.35， 点式体形系数不应超过0.40。若超过规定，则要求提高围护结

9、构的热工性能需要较低的传热系数。夏热冬暖地区对体形系数没做具体规定规定性指标性能化指标为建筑师设计提供自由体形 二、建筑体形与朝向 使建筑能充分争取冬季得热多，夏季得热少C、E （1）同体积不同体形建筑日辐射得热量比较。 C、E图辐射得热均衡A图冬季辐射得热最少D图夏季辐射得热最多朝向 二、建筑体形与朝向 （2）正南朝向长宽比越大得热也越多。但朝向越向东（西）偏转，这种差别越小。 一个地区存在最佳朝向查阅相关资料郑州地区最佳朝向南偏最佳朝向南偏东东15、适宜朝向南偏东25、不宜朝向西北。 朝向 二、建筑体形与朝向不同气候类型的建筑设计策略（北半球）小结2.2 围护结构的保温设计 一、设计依据

10、设计要求、设计依据和指标二、围护结构构造设计 墙体、屋顶、门窗、地面 传热异常部位一）理论依据 考虑不利情况是冬季阴天，室外为稳定低温，且昼夜温度波动较小，室内是由供暖设备保持一定温度，热量持续由室内流向室外粗略地按稳定传热粗略地按稳定传热计算计算太阳辐射对冬季保温有利一、保温设计二）设计依据 q民用建筑热工设计规范规定： 采暖建筑围护结构传热阻传热阻R0最小传热阻最小传热阻R0.min目的：保证在采暖期间围护结构内表面温度不低于室内空气的露点温度。依据 室内计算温度与内表面温度的允许温差。 计算：热工规范最小传热阻法内表面不致于结露itd思考公式推导过程0.111.0取值建筑物与房间类型外墙

11、平屋顶和坡屋顶顶棚居住建筑、医院和幼儿园等6.04.0办公楼、学校和门诊部等6.04.5礼堂、食堂和体育馆等7.05.5室内空气与围护结构内表面之间的允许温差室内空气与围护结构内表面之间的允许温差 t t 温差修正系数温差修正系数n n 围护结构及所处情况温差修正系数n值外墙、平屋顶及与室外空气直接接触的楼板1.00取值a修正系数a注：对于实心砖墙，当注：对于实心砖墙，当D=1.64.0时，其室时，其室外计算温度仍按外计算温度仍按型取值型取值原因在于可达原因在于可达到同等水平。到同等水平。围护结构室外计算温度围护结构室外计算温度tete的取值方法的取值方法a a围护结构室外计算温度围护结构室外

12、计算温度tete取值取值et冬季室外计算温度城市名称冬季室外计算温度城市名称冬季室外计算温度型型型型型型型型北京9121416青岛691113天津9111213郑州57911石家庄8121417武汉26811太原12141618长沙0357呼和浩特19212325广州7532沈阳19212325南宁7543长春23262830成都2101哈尔滨26293133贵阳1246上海2467昆明1311109南京3579拉萨68910杭州1356西安581012合肥371013兰州11131516福州6432西宁13161820南昌0246银川15182123济南7101214乌鲁木齐22263033

13、序号材料、构造、施工、地区及使用情况1铺设在密闭屋面中的多孔保温材料如加气混凝土、泡沫混凝土、水泥膨胀珍珠岩、石灰炉渣等，因干燥缓慢1.502铺设在密闭屋面及作为夹芯层浇筑在混凝土构件中的半硬质矿棉、岩棉、玻璃棉板等，因压缩及吸湿1.203作为夹芯层浇筑在混凝土构件中的泡沫塑料等，因压缩1.204作为夹芯层浇筑在混凝土墙体及屋面构件中的块状多孔保温材料如加气混凝土、泡沫混凝土、水泥膨胀珍珠岩等，因干燥缓慢及灰缝影响1.605加气混凝土、泡沫混凝土砌块墙体及加气混凝土条板墙体、屋面，因灰缝影响1.25修正系数a导热系数及蓄热系数的修正系数值导热系数及蓄热系数的修正系数值 修正系数a修正系数a轻质

14、外墙最小传热阻的附加值轻质外墙最小传热阻的附加值 注：对于热稳定性要求较高的居住、注：对于热稳定性要求较高的居住、医院和幼儿园建筑，当采用轻型结医院和幼儿园建筑，当采用轻型结构时，外墙最小传热阻应进行附加。构时，外墙最小传热阻应进行附加。轻质外墙最小传热阻的附加值外墙材料与构造当建筑物处于连续供热热网中时当建筑物处于间歇供热热网中时密度为8001200kg/m3的轻骨料混凝土单一材料墙体15203040密度为500800kg/m3的轻混凝土单一材料墙体；外侧为砖或混凝土、内侧复合轻混凝土的墙体20304060平均密度小于500kg/m3的轻质复合墙体；外侧为砖或混凝土、内侧复合轻质材料（如岩棉

15、、矿棉、石膏板等）墙体30406080应用：应用：是否满足热工要求；是否满足热工要求； 确定保温层厚度。最小传热阻法1）根据围护结构构造计算各层热阻）根据围护结构构造计算各层热阻R及传热阻及传热阻R0；2）根据各层热阻及蓄热系数）根据各层热阻及蓄热系数S计算热惰性指标计算热惰性指标D；3）由热惰性指标）由热惰性指标D确定室外计算温度确定室外计算温度te；4）按最小传热阻公式计算）按最小传热阻公式计算R0.min ；5）比较传热阻）比较传热阻R0及最小传热阻及最小传热阻R0.min。若RR0.min满足热工要求修正系数应用：应用：是否满足热工要求； 确定保温层厚度。确定保温层厚度。1）假定围护结

16、构热惰性指标类型，确定室外计算温度，代入）假定围护结构热惰性指标类型，确定室外计算温度，代入最小传热阻公式计算最小传热阻公式计算R0.min； 2）根据）根据R0.min计算结果，确定保温层厚度；计算结果，确定保温层厚度；3）根据保温层厚度计算各层热阻）根据保温层厚度计算各层热阻R及蓄热系数及蓄热系数S，从而计算热，从而计算热惰性指标惰性指标D；4）若热惰性指标）若热惰性指标D属于假定类型，则所确定保温层厚度正确；属于假定类型，则所确定保温层厚度正确；5）否则按热惰性指标所属类型重新计算。）否则按热惰性指标所属类型重新计算。重复上述步骤ditt ditt 8 . 0ditt 9 . 0确定保温

17、层厚度确定保温层厚度例题例题 ditt ditt 8 . 0ditt 9 . 0确定保温层厚度确定保温层厚度例题例题 ditt ditt 8 . 0ditt 9 . 0确定保温层厚度确定保温层厚度例题例题 节能设计标准 我国自20世纪80年代中期开始建筑节能工作，制定并颁布一系列节能设计标准(从北向南、从居住建筑到公共建筑）民用建筑节能设计标准（采暖居住部分）（JGJ26-86）民用建筑节能设计标准（采暖居住部分）（JGJ26-95）夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准(JGJ134-2001)夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准（JGJ75-2003）公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）

18、 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准JGJ26-2010 （2010.8.1实施）二、围护结构构造设计 q 墙体墙体q 屋顶屋顶q 门窗门窗q 地面地面q 热桥部位特殊部位保温主体结构保温墙体q 保温、承重合二为一（自保温）q 单设保温层 内保温承重层的室内侧 外保温承重层的室外侧 夹芯保温承重层的中间 （一）保温、承重合二为一 1、单一材料节能墙体自保温自保温多孔砖、空心砖，混凝土空心砌块保温、承重或填充。 2、金属面夹芯板材 上、下层为金属薄板，芯材为有一定刚度的保温材料，如岩棉、硬质泡沫塑料，复合而成。轻钢结构工业与民用建筑墙体墙体（二）单设保温层复合保温 当承重结构不能满足保温要求时，

19、须选导热系数较小的材料做保温层。 1、保温层的设置方法保温层的设置方法q 外保温 基层 保温层固定：粘结，钉固 保温层：轻质成型绝热材料 面层：抹灰，加强网布，面层聚苯乙烯泡沫塑料 q 内保温 基层 空气层：防潮 保温层 面层：防水性好 墙体 q 夹芯保温 保温层布置在结构层内部，对绝热材料要求不高。东北地区曾普遍使用，以24cm砖墙做外墙，12cm砖墙做内墙，两片墙间留出空腔，随砌墙随填充保温材料。墙体2、内、外保温构造方式比较考虑6点 q 房间热稳定性：外保温：内表面温度波动小，热稳定性好。长时间使用的采暖建筑，如住宅、医院。内保温：内表面温度波动大，热稳定性差。短时间使用的采暖房间，可使

20、室内温度快速上升。如影剧院观众厅、体育馆。 内侧重质材料内侧轻质材料墙体q 热桥问题：外保温：有利于减少热桥部位的热损失。内保温：无法加强内、外墙连接处及外墙与楼板连接处的热桥保温。2、内、外保温构造方式比较重要方面墙体墙体q 对承重结构的保护：外保温可避免承重结构受室外温度的剧烈波动影响，从而提高其耐久性。2、内、外保温构造方式比较2、内、外保温构造方式比较墙体q 防止保温材料冷凝外保温作法可防止保温材料由于蒸汽渗透积累而受潮。内保温作法保温材料有可能在冬季受潮。易受潮不易受潮符合进难出易进易出难建筑防潮深入探讨重要方面墙体q 旧房改造 旧房节能改造时，利用外保温，施工可不影响房间使用，同时

21、也不占用室内面积，但施工技术要求高。q 外饰面处理 外保温对外表面的保护层要求较高。 内保温则由于外表面是由强度大的密实材料构成，饰面层的处理比较简单；但影响室内二次装修。2、内、外保温构造方式比较墙体q 小结外保温优缺点外保温优缺点： 优点优点（1）有效保护主体结构，提高结构耐久性。 （2）对房屋的热稳定性有利。 （3）防止围护结构内部结露。 （4）减小热桥部位的热损失，并防止内表面结露。 （5）利于既有建筑节能改造。 墙体q 小结外保温的优缺点： 缺点 （1）对保温材料要求较高，不能受雨水冲刷和大气污染。 （2）构造复杂，施工技术要求高。 （3）限制外墙装修材料。涂料优于面砖。屋顶q 常见

22、屋面保温构造： 顺置保温屋面 倒置保温屋面 保温找坡型屋面保护层防水层保温层找坡层结构层结构层找坡层防水层保温层保护层外保温：保温层(XPS)在防水层之上重材料做保护层热工规范规定对于接触室外空气的地板（如骑楼、过街楼的地板）及不采暖地下室上部的地板应采取保温措施。地面保温q 地面保温措施 热工规范第4.5.3条：严寒、寒冷地区采暖建筑底层地面，当建筑物周边无采暖管沟时，在外墙内侧0.51.0m范围内应铺设保温层，其热阻不应小于外墙热阻。 地面保温 地面保温构造地面周边保温q围护结构整体热损失中，门窗热损失达40%，其中传热损失约25%，通过缝隙的冷热风渗透约15% ；q门窗是保温能力最差的部

23、位。门窗保温q提高措施 1、控制窗墙比、控制窗墙比 窗墙面积比 窗洞口面积与房间立面单元面积的比。 会计算窗面积比 2、提高门窗气密性、提高门窗气密性缝隙处设橡皮、毡片等密封条，提高气密性。平开窗比推拉窗气密性好。门窗缝隙门窗保温3、提高窗框保温性能、提高窗框保温性能 导热系数比较：导热系数比较： 塑料 木 钢 铝合金 各种窗框材料强度、抗风压性能、耐久性等各有利弊，应扬长避短组合使用。如塑钢窗、铝塑窗。 隔断10.5245080311118.122.9201020断热铝合金：尼龙66门窗保温4、增加玻璃部分的保温能力、增加玻璃部分的保温能力（1）利用双层窗或中空玻璃 利用空气间层作用，将窗户做成双框双玻窗、单框双玻窗（中空玻璃窗），减少导热传热。22面1面3面4面丁基密封剂干燥剂硅酮结构胶13mm5mm3mm门窗保温（2）镀膜玻璃 玻璃表面镀一层或多层金属或金属氧化物，来反射红外热辐射，以减少辐射传热量，既能在冬季保存室内热量又能在夏季阻隔太阳辐射热。如与中空玻璃组合，则