建筑墙体保温的现状及发展趋势

建筑墙体保温的现状及发展趋势报告人:郑娟荣单位:郑州大学土木工程学院时间:二00八年三月二十九日一.建筑保温的基本知识1.导热性定义:导热性是指材料传递热量的能力,此能力用导热系数λ表示:zttAaQ)(21一λ=zttAaQ)(21式中:λ----导热系数,w/m.kQ----传递的热量,J(t1-t2)----墙两侧温差,KA----墙面积,m2Z----传热时间,S(秒)a----墙厚度,m导热系数的物理意义:面积为1m2,厚度为1m的单层平墙,当两侧温差为1k时,经1s所传递的热量.导热系数愈小,材料的绝热保温性能愈好.λ一些常用材料的导热系数材料种类导热系数w/(m·k)材料种类导热系数w/(m·k)钢铁58加气混凝土0.24混凝土1.51膨胀聚苯板0.042钢筋混凝土1.74封闭空气0.023红砖(实心)0.81水0.58红砖(空心)0.58冰2.20岩石3.5结论:绝热保温材料都是一些轻质多孔材料.对于同一种材料,导热系数越低,容重越小,强度越低.热量传递:导热,对流和热辐射保温和隔热的联系和区别2.热阻与传热系数热阻的定义:材料层阻止热流通过的能力R=d/λ式中:R---材料层的热阻,m2·k/wd---材料层的厚度,mλ---材料的导热系数,w/(m·k)传热系数的定义:材料层热阻的倒数K=1/R式中:K---材料层的传热系数,w/(m2·k)R---材料层的热阻,m2·k/w传热系数K值的物理意义:K值越大,即通过的热量越多,说明材料层的绝热保温性能越差,要想降低K值,应降低材料的导热系数或增加材料层厚度.3.蓄热系数(S):当某一足够厚度的单一材料一侧受到谐波作用时,表面温度将按同一周期波动,通过表面热流波幅与表面温度波幅的比值,其值越大,材料的热稳定性越好,单位:w/(m2·k)4.热惰性指标(D):表征围护结构对温度波衰减快慢程度的无量纲指标.D值越大,温度波在其中的衰减越快,围护结构的热稳定性越好.5.建筑物体形系数:建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值.外表面积中,不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积.二.建筑墙体保温的必要性1.中国建筑能耗与能效基本请况建筑能耗大.2001年,中国建筑年消耗3.76亿t标准煤,占总量的比例为27.6%.据有关研究分析认为,从2000年至2015年是民用建筑发展鼎盛期的中后期,预测到2015年民用建筑保有量的一半是2000年以后新建的.随着建筑业的高速发展和人民生活质量的改善,建筑能耗占全总能耗的比例还将增长.能效低.中国建筑能耗约50%~60%的部分是供热和空调.北方城市集中供热的热源主要以燃煤锅炉为主.锅炉的单台热功率普遍较小,热效率低,污染严重;供热输配管网保温隔热性能差;整个供热系统的综合效率仅为35%~55%,远低于先进国家80%左右的水平,而且整个系统的电耗、水耗也极高。公共建筑中央空调系统综合效率低。围护结构的保温隔热性能差。中国的建筑围护结构保温隔热性能普遍较差，外墙和窗户的传热系数为同纬度发达国家的3~4倍，见表1。表1国内外标准中建筑围护结构传热系数限值的比较单位：w/（m2·k）国家和地区屋顶外墙窗户中国北京居住建筑0.600.800.821.163.50夏热冬冷地区0.8~1.01.0~1.52.5~4.7英国0.160.352.0德国0.200.20~0.301.5美国0.190.322.04瑞士0.120.172.002.中国建筑能耗的特点夏季空调用电量大.1997年以来,中国每年发电量按5%-8%的速度增长,工业用电量每年减少17.9%.由于空调耗电大,使用集中,有些城市的空调负荷甚至占到尖端负荷的50%以上.许多城市如上海,北京,济南,武汉,广州等普遍存在夏季缺电现像.冬季采暖能耗高.中国的东北,华北和西北地区,称为严寒地区和寒冷地区.在一些严寒地区城镇建筑能耗已占到当地全社会总能耗的一半以上.总之,建筑用能已逐步成为中国能源消耗的主体之一.建筑能耗是中国可持续发展必须研究解决的重大问题.三.建筑墙体的基本类型及热工性能墙体类型常用厚度mm导热系数w/(m·k)传热系数w/(m2·k)钢筋混凝土2001.748.7普通砼多孔砖2400.743.0普通砼空心砌块1900.864.5陶粒砼多孔砖2400.602.5轻砼空心砌块1900.753.9烧结多孔砖2400.582.4加气砼砌块2000.241.21.河南省建筑节能65%的目标采用”对比评定法”:根据节能65%的目标,将所设计的居住建筑与按常用构造方法建造的居住建筑进行比较,若前者能耗不大于后者能耗的35%,则判定所设计的居住建筑满足节能设计标准.建筑外墙的传热系数应考虑结构性冷桥的影响,取平均传热系数,河南省建筑围护结构各部分的传热和热惰性指标见表2.表2围护结构各部分的传热系数和热惰性指标建筑类别体形系数屋顶外墙隔墙底部自然通风的架空楼板条式S≤0.30K≤0.70D≥3.0或K≤0.65D≥2.5K≤0.85D≥3.0或K≤0.75D≥2.5K≤1.65K≤1.00.30S≤0.35K≤0.65D≥3.0K≤0.75D≥3.0或K≤0.65D≥2.52.河南省几种节能墙体做法及热工性能参数各层用材厚度mm传热系数w/(m2·k)总热惰性指标1水泥砂浆(内)2钢筋混凝土3粘结胶浆4聚苯乙稀泡沫板5增强纤维层6饰面层20180700.602.551水泥砂浆(内)2钢筋混凝土3粘结胶浆4聚氨脂保温板5增强纤维层6饰面层20180400.632.581水泥砂浆(内)2钢筋混凝土3粘结胶浆4胶粉聚苯颗粒保温料浆5增强纤维层6饰面层20180800.703.311水泥砂浆(内)2加气砼砌块3粘结胶浆4聚氨脂保温板5增强纤维层6饰面层20200400.433.863.影响围护结构热工性能的因素基层墙体的种类;保温层:材料的种类,厚度,做法(内或外);4.目前建筑围护结构保温体系存在的问题质量监督体系不完善;价格偏高;保温层与结构主体的耐久性不匹配.四.建筑墙体节能技术的发展趋势1.国外先进国家墙体保温技术:采用保温性能良好的基层墙体和高效保温层复合.目前我国墙体材料改革利用了大量的工业废渣,节约了大量粘土;但墙体保温性能更差了.2.国外先进国家正在研究开发的21世纪建筑节能技术:21世纪建筑设计,模拟和检测技术;真空超级隔热围护结构,高效泡沫隔热保温材料,先进的充气多层窗,低发射率和热反射窗玻璃,耐久反射涂层,先进的蓄热材料;屋顶光伏电池板;热水,采暖,空调热泵系统;先进照明技术,阳光集光和分配系统;燃烧电池,微型燃气轮机等分散式发电技术;可按需调节能源,水供应和空调的智能控制系统.3.我国建筑墙体节能技术要解决的关键问题研制和使用保温性能良好的基层墙体材料:例如,目前已有的加气混凝土,泡沫混凝土,轻骨料混凝土等技术;要重视新材料与设计,施工,规范,检测等整体技术的研究;如果达到结构自保温(特别是在夏热冻冷地区);或者基层墙体达到一定的保温效果,在寒冷地区或严寒地区,外墙只须做薄(小于30mm)的保温砂浆,到这时,目前建筑外墙保温的一系列问题才能彻底解决!谢谢大家!