第2章建筑保温设计

两个分区标准“民用建筑热工设计规范”（GB50176－93）5个建筑热工设计分区——用于民用建筑热工及节能设计“建筑气候区划标准”（GB50178－93）的7个建筑气候区划分区——用于工业与民用建筑及规划设计热工分区和气候分区知识点回顾Ⅲ夏热冬冷区Ⅴ夏热冬暖区Ⅳ温和地区Ⅱ寒冷地区Ⅰ严寒地区Ⅰ严寒地区Ⅰ严寒地区Ⅱ寒冷地区Ⅱ寒冷地区建筑热工设计分区第2章建筑保温设计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）夏热冬冷地区——适当兼顾冬季保温；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建筑保温设计的综合途径充分利用可再生能源——太阳能利用（自主学习）防止冷风渗透不利影响合理进行建筑规划设计——建筑规划设计中的保温途径（2.1）围护结构有足够的保温性能——围护结构的保温设计（2.2）核心内容使房间具有良好的热特性与合理的供热系统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场地周围树丛、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。防止冷风渗透不利影响2、应争取不使建筑大面积外表面朝向冬季主导风向若不能避开时，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，减少竖向交通井的烟囱效应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——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。防止冷风渗透不利影响4、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1/4～1/3。——改善门窗气密性对保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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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——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。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1.1建筑规划设计中的保温途径2.2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——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——不宜布置在山谷、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、寒冷地区封闭或半封闭的周边式布局——严寒地区3、争取日照基地应选向阳地段；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。体形系数（S）——建筑物与室外大气接触的外表面积F0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注意5点建筑设计——优化平面形式和建筑体形，减少外表面积——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、相同高度情况下，圆形平面形式体形系数最小。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），低层和少单元对节能不利——体积较小的建筑物，外围护结构的热损失占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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》：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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——粗略地按稳定传热计算C120温度（）出现时间（时）+5-51416182022242468100太阳辐射对冬季保温有利一、保温设计二）设计依据《民用建筑热工设计规范》规定：采暖建筑围护结构传热阻R0≥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θi≥td思考公式推导过程0.111.0取值建筑物与房间类型外墙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[△t]温差修正系数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D=1.6~4.0时，其室外计算温度仍按Ⅱ型取值——原因在于可达到同等水平。围护结构室外计算温度te的取值方法aa围护结构室外计算温度te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Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型Ⅳ型Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型Ⅳ型北京－9－12－14－16青岛－6－9－11－13天津－9－11－12－13郑州－5－7－9－11石家庄－8－12－14－17武汉－2－6－8－11太原－12－14－16－18长沙0－3－5－7呼和浩特－19－21－23－25广州7532沈阳－19－21－23－25南宁7543长春－23－26－28－30成都210－1哈尔滨－26－29－31－33贵阳－1－2－4－6上海－2－4－6－7昆明1311109南京－3－5－7－9拉萨－6－8－9－10杭州－1－3－5－6西安－5－8－10－12合肥－3－7－10－13兰州－11－13－15－16福州6432西宁－13－16－18－20南昌0－2－4－6银川－15－18－21－23济南－7－10－12－14乌鲁木齐－22－26－30－33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修正系数a修正系数a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、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。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800~1200kg/m3的轻骨料混凝土单一材料墙体15~2030~40密度为500~800kg/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20~3040~60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、矿棉、石膏板等）墙体30~4060~80应用：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R及传热阻R0；2）根据各层热阻及蓄热系数S计算热惰性指标D；3）由热惰性指标D确定室外计算温度te；4）按最小传热阻公式计算R0.min；5）比较传热阻R0及最小传热阻R0.min。若R≥R0.min——满足热工要求修正系数应用：是否满足热工要求；确定保温层厚度。1）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R0.min；2）根据R0.min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R及蓄热系数S，从而计算热惰性指标D；4）若热惰性指标D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。重复上述步骤dittditt8.0ditt9.0确定保温层厚度例题dittditt8.0ditt9.0确定保温层厚度例题dittditt8.0ditt9.0确定保温层厚度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）《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墙体屋顶门窗地面热桥部位特殊部位保温主体结构保温墙体保温、承重合二为一（自保温）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——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，须选导热系数较小的材料做保温层。1、保温层的设置方法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内保温基层空气层：防潮保温层面层：防水性好墙体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