建筑保温与隔热

第18章建筑保温与隔热概述建筑保温建筑隔热围护结构的蒸汽渗透本章提要18.1概述一、围护结构的保温与隔热围护结构一般是指外墙、屋顶、门窗等。在建筑物理学上属于建筑热工设计部分。18.1概述二、建筑热工设计分区全国划分为五个建筑热工设计分区:附图1严寒地区寒冷地区夏热冬冷地区夏热冬暖地区温和地区18.1概述1.严寒地区主要指标最冷月平均温度≤-10℃设计要求必须充分满足冬季保温要求一般可不考虑夏季防热附图1-118.1概述2.寒冷地区主要指标最冷月平均温度＞-10℃≤0℃设计要求应满足冬季保温要求部分地区兼顾夏季防热附图1-218.1概述3.夏热冬冷地区主要指标最冷月平均温度0～10℃最热月平均温度25～30℃设计要求必须满足夏季防热要求适当兼顾冬季保温附图1-318.1概述4.夏热冬暖地区主要指标最冷月平均温度＞10℃最热月平均温度25～29℃设计要求必须满足夏季防热要求一般可不考虑冬季保温附图1-418.1概述5.温和地区主要指标最冷月平均温度0～13℃最热月平均温度18～25℃设计要求部分地区考虑冬季保温要求一般可不考虑夏季防热附图1-518.2建筑保温一、保温的作用和原理围护结构的保温能力通常用热阻和热稳定性来衡量18.2建筑保温（一）热阻表示墙体或其它围护结构抵抗热流通过的能力，单位是m2·k·/W。热阻愈大，通过的热量越小，因而其保温性能就愈好。18.2建筑保温例墙的温度分布曲线图6-67图示为一外墙的温度分布曲线。冬季，热量从室内温度高的一侧向室外温度低的一侧传递，它包括墙内表面吸热、墙体导热和墙外表面放热三个过程。18.2建筑保温其中：tn、tw——分别表示室内、室外温度τn、τw——分别表示墙内表面、外表面温度Ri——墙内表面换热阻（感热阻）R——材料层热阻Re——墙外表面换热阻（散热阻）18.2建筑保温当内表面吸热时，由于Ri的阻抗作用，导致温度落差tn～τn当热量通过墙体时，由于R的阻抗作用，导致温度落差τn～τw当外表面放热时，由于Re的阻抗作用，导致温度落差τw～tw外墙的总热阻：Ro=Ri+R+Re（1）18.2建筑保温对于式（1）：Ro=Ri+R+Re《民用建筑热工设计规范》中具有光平内表面的墙和屋顶：Ri=0.11～0.13Re=0.04～0.05单层R=d/λ（2）d——墙体的厚度（米）λ——墙体的导热系数（千卡/米·时·℃）18.2建筑保温导热系数与材料层的密度和孔隙率有关①密度大的材料，导热系数也大实体砖砌体ρo=1800kg/m3,λ=0.7～0.8钢筋砼ρo=2500kg/m3,λ=1.33～1.74②密度小、孔隙率大的材料，导热系数小加气混凝土ρo=700kg/m3,λ=0.22水泥膨胀珍珠岩ρo=800kg/m3,λ=0.26聚苯乙烯泡沫塑料ρo=30kg/m3,λ=0.042在建筑热工设计中，将导热系数λ≤0.29w/(m.k)的材料称为保温材料。18.2建筑保温（二）热稳定性（或热惰性）——表示墙体或其它围护结构对外界温度波动作用的抵抗能力，在同样室外温度波动的条件下，墙或屋顶的热稳定性愈大，其内表面温度波动愈小，对保温愈有利。我国通常用热惰性指标作为定量指标。18.2建筑保温对单层：D=R·S（3）D——热惰性指R——材料层热阻S——材料层的蓄热系数其中S=0.51√λCρo（4）式中：λ——材料导热系数C——材料比热ρo——材料的容重18.2建筑保温一般地，对各种材料，比热C的值变化幅度较小，但材料的容重和导热系数变化范围却很大，所以蓄热系数S主要是由λ和ρo决定的。试比较以下两种材料：240厚砖墙ρo=1800kg/m3λ=0.7R=0.343D=2.82070厚陶粒砼ρo=600kg/m3λ=0.2R=0.350D=0.87518.2建筑保温二、围护结构的低限热阻及所需保温层厚度的确定低限热阻标准，是以围护结构内表面温度不致太低为依据，以减轻墙内表面的冷辐射，避免出现表面凝结水。18.2建筑保温低限热阻由下式求得：Ro,min=（tn-tw）/（tn-τn）Ria=（tn-tw）/［△t］Ria(5)式中：Ro,min——低限热阻（米·小时·℃/千卡)tn——冬季室内计算温度。一般建筑18℃，医院病房20℃tw——冬季室外计算温度。与围护结构的热惰性指标有关，可查表。[△t]——室内温度与围护结构的内表面的允许温差，可查表。居住建筑为6，公共建筑为7。Ri——内表面吸热阻a——室内外温差修正系数，可查表。外墙，平屋顶:a=1.0；带通风间层的平屋顶，坡屋顶:a=0.918.2建筑保温设计时要求Ro≥Ro,min（6）将公式（1）、（2）带入上式：Ri+d/λ+Re≥Ro,min（7）由（7）式即可求出满足保温要求的墙厚：d≥λ（Ro,min-Ri-Re）（8）18.2建筑保温若为多层次组合的墙或屋顶图6-68有：Ro=Ri+d1/λ1+d2/λ2+…+Re≥Ro,min（9）一般地，在d1,d2,…中各层材料的厚度只有一层保温层的厚度待定，其余均已确定,可由（9）式计算出。18.2建筑保温三、提高围护结构保温性能的构造措施1．增加围护结构的厚度2．用导热系数小的材料3．减少和消除“冷桥”的影响图6-71图6-724．采用保温构造18.2建筑保温4．采用保温构造（1）外墙单一材料的墙体（保温与承重相结合）图20-1图20-2单设保温层图20-5图20-3图20-4图6-69带有空气间层图6-70混合型保温结构18.2建筑保温（2）屋顶正置式保温屋面倒置式保温屋面图20-6图20-7图20-8图20-9（3）楼地面图20-10图20-11图20-1218.2建筑保温（3）门窗1）控制窗墙比表20-12）提高窗户保温性能a.改善窗框保温性能b.增加窗扇层数c.合理选择玻璃①太阳能热反射玻璃②低辐射玻璃和多功能镀膜玻璃③中空玻璃④薄膜型热反射材料贴膜玻璃3）减少冷风渗透图20-134）加强外门的保温18.3建筑隔热一、隔热的作用和原理在南方炎热地区，由于太阳辐射和室外气温的双重因素，大量热量透过外墙门窗和屋顶传入室内，致使室内过热。因此，提高围护结构的隔热性能，以抵抗室外热作用对室内的影响，在南方地区建筑中是有重要作用。18.3建筑隔热外墙及屋顶所受室外气温及太阳辐射的作用，可用室外综合温度（tz）表示：tz=tw+ρJ/αw（10）式中：tw——室外气温，可测ρ——墙或屋顶外表面对太阳辐射热的吸收系数J——太阳辐射强度（干卡/米2.时）与地理纬度、时间、表面朝向有关αw——表面放热系数，夏季1618.3建筑隔热在隔热设计时，除了从降低室外综合气温着手外，为了进一步提高屋顶和墙的隔热能力，在构造上可采取一些隔热措施。18.3建筑隔热二、隔热措施1．设通风空气间层图9-70图9-71①外墙设通风间层图9-72图9-73②架空隔热屋面2．设隔热层图9-69①砼实铺屋面②堆土屋面③蓄水屋面④砾石屋面3．反射隔热图9-74图9-754．淋水降温图9-7618.4围护结构的蒸汽渗透一、蒸汽渗透现象空气有湿空气、干空气之分。湿空气中含有水蒸汽。空气温度越高，空气中水蒸汽含量越大。空气中蒸汽含量的多少，可以用水蒸汽分压力来表示。冬季，室内温度高，室外温度低。室内空气中蒸汽含量高于室外，当围护结构两侧出现蒸汽分压力差时，则水蒸汽分子从压力高的一侧向压力低的一侧渗透扩散，这种现象被称为蒸汽渗透。18.4围护结构的蒸汽渗透二、蒸汽渗透引起的危害蒸汽渗透产生：表面凝结——室内表面装修发生脱皮、粉化、生霉；衣物发霉：影响人体健康。内部凝结——降低保温材料的保温性能。18.4围护结构的蒸汽渗透三、隔蒸汽措施在围护结构的保温层靠高温一侧，即蒸汽渗入的一侧，设一道隔蒸汽层。隔蒸汽材料一般采用沥青、卷材、隔汽涂料、以及铝箔等防潮、防水材料。图6-73图20-35图20-36图20-37第18章建筑保温与隔热实例房屋的基本组成图5-2附图1附图1-1附图1-2附图1-3附图1-4附图1-5图6-67图6-68图6-71图6-72图6-69图6-70图9-70图9-71图9-72图9-73图9-69图9-74图9-75图9-76图6-73图20-1图20-2图20-3图20-4图20-5图20-6图20-7图20-8图20-9图20-10顶棚保温构造图20-11地板的局部保温图20-12不采暖房间上面楼板的保温图20-13几种门窗密封条图20-35图20-36檐口、中间和墙边设透气口图20-37保温层内设透气层及通风口构造第18章建筑保温、隔热构造玻璃棉毡（带防潮铝箔贴面）玻璃棉板（可带防潮铝箔贴面）用带反射铝箔的玻璃棉毡做中保温的墙体幕墙框架固定保温材料安装外侧铝板挤塑型聚苯乙烯保温板、毡加钉辅助连接聚苯板用于地面保温聚苯板用于外墙外保温聚苯乙烯泡沫塑料板外墙保温外墙结构粘结胶浆保温板柔性抹面胶浆玻璃纤维网格布外墙饰面用挤塑型聚苯板做外墙模板支模浇捣混凝土后，进行外墙饰面以保温材料兼作外墙模板的工艺喷发泡聚氨酯（保温、防水）屋面保温板自带防水卷材屋面保温板粘贴时粘合剂条状设置，可形成透气的空隙倒铺保温屋面用砾石做保护层可用于坡屋面保温的聚苯乙烯板材粒状岩棉散料包装不令受潮，可置于吊顶上保温架空板隔热屋面“平改坡”架空隔热屋面种植屋面双层中空玻璃窗框材带有断热装置印刷玻璃镀反射膜的玻璃幕墙