1、郑州华信学院 建筑物理 第 1 章第第 3 3 章章 建筑保温与节能建筑保温与节能郑州华信学院 建筑物理 第 1 章我国气候与建筑热工分区郑州华信学院 建筑物理 第 1 章分区名称分区指标设计要求主要指标辅助指标严寒最冷月平均温度10日平均温度5的天数145必须充分满足冬季保温冬季保温要求，一般可不考虑夏季防热寒冷最冷月平均温度010日平均温度5的天数90145应满足冬季保温冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热夏热冬冷最冷月平均温度010,最热月平均温度2530日平均温度5的天数090日平均温度25的天数40110必须满足夏季防热夏季防热要求，适当兼顾冬季保温冬季保温夏热冬暖最冷月平均温度10,
2、最热月平均温度2529日平均温度25的天数100200必须充分满足夏季防热夏季防热要求，一般可不考虑不考虑冬季保温冬季保温温和最冷月平均温度013,最热月平均温度1825日平均温度5的天数090部分地区应考虑冬季保温，一般可不考虑夏季防热我国的建筑热工设计分区及设计要求我国的建筑热工设计分区及设计要求郑州华信学院 建筑物理 第 1 章 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 1 1 建筑体形的设计，尽量减少外围护结构的总面积建筑体形的设计，尽量减少外围护结构的总面积 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 4 4 增强建筑物的密闭性，
3、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 5 5 避免潮湿，防止壁内产生冷凝避免潮湿，防止壁内产生冷凝郑州华信学院 建筑物理 第 1 章温差条件一定时，总传热量的多少与建筑维护结构总面积成正比。1 1 建筑体形的设计，尽量减少外围护结构的总面积建筑体形的设计，尽量减少外围护结构的总面积总传热量为:FqQQ-总传热量q-平壁的热流强度 -传热时数F-维护结构的总面积郑州华信学院 建筑物理 第 1 章建筑物体形系数：是指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。外表面积不包括地面和不采暖的楼梯间隔墙和户门的面积。建筑物体形系数宜控制在0.3以下，严寒和寒冷地区建
4、筑的体形系数应小于等于0.4郑州华信学院 建筑物理 第 1 章在设计中，尽量避开迎风地段，减少门窗洞口，加强门窗的密闭性。但从卫生要求考虑，房屋必须有一定的换气量，因此，在外窗上设置可开关的换气扇是一种较好的方式。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郑州华信学院 建筑物理 第 1 章 3.2.2 3.2.2 维护结构保温设计计算维护结构保温设计计算维护结构的保温性能应满足维护结构最小传热阻的要求。最小传热阻是依据室内计算温度与围护结构内表面温度的允许温差确定的。最小传热阻的计算最小传热阻的计算外墙、屋顶与室外空气直接接触的围护结构，其热阻
5、应大于或者等于建筑物所在地区要求的最小传热阻。围护结构对室内环境的影响，主要以内表面温度体现出来。郑州华信学院 建筑物理 第 1 章最小传热阻的计算公式：n注：n外表面位置温差修正系数（采用表1.3-1）t室内空气与内表面的允许温差（采用表1.3-2）郑州华信学院 建筑物理 第 1 章ieimin0)(RtnttR类型热惰性指标D值典型城市的te值6.0北京，9；济南,7 4.1 6.0北京，12；济南,101.6 4.0北京，-14；济南,121.5北京，16；济南,14最小传热阻最小传热阻R0,min的计算的计算室内温度室内温度ti 按房间使用性质取值 一般居住建筑 ti=18;高级居住建
6、筑、医疗和福利建筑、托幼建筑等 ti=20 室外温度室外温度te按热惰性指标D分成4类:实体粘土砖墙，D值在1.6-4.0之间，应属于型，但计算时按型取值。郑州华信学院 建筑物理 第 1 章最小传热阻最小传热阻R0,min的计算的计算允许温差允许温差t 保证内表面不结露，体现建筑功能的差别室外温度序号建筑物和房间类型外墙t 屋顶t 1居住建筑、医院、幼儿园等6.04.02办公楼、学校、门诊部等6.04.53礼堂、食堂和体育馆等7.05.54室内空气潮湿的公共建筑不允许外墙和顶棚内表面结露时ti-td0.8(ti-td)允许外墙内表面结露，但不允许顶棚内表面结露时7.00.9(ti-td)当有人
7、长时间停留时，允许温差当有人长时间停留时，允许温差2.5，当无人长时间停留时，允许温差，当无人长时间停留时，允许温差为为5。郑州华信学院 建筑物理 第 1 章修正系数修正系数n外围护结构内外温差:ti te对于外围护结构:n=1内围护结构内外温差:ti te ti te ti te对于内围护结构:n 1序 号围护结构及其所处情况n值1外墙、平屋顶及与室外空气直接接触的楼板等1.002带通风间平屋顶、坡屋顶顶棚及与室外空气相通的不采暖地下室上面的楼板等0.903与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙：16层建筑730层建筑0.600.504不采暖地下室上面的楼板：外墙上有窗户时外墙无窗且位于室外地坪
8、以上时外墙无窗且位于室外地坪以下时0.750.600.405与有外门窗的不采暖房间相邻的隔墙与无外门窗的不采暖房间相邻的隔墙0.700.406伸缩缝、沉降缝墙抗震缝墙0.300.70郑州华信学院 建筑物理 第 1 章最小传热阻最小传热阻R0,min的计算的计算要求较高的建筑，采用轻质外墙，最小总热阻的附加值（%）外墙材料与构造连续供热间歇供热密度为8001200kg/m3的轻骨料混凝土单一材料墙体15203040密度为500800kg/m3的轻骨料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、内侧复合轻质保
9、温材料的墙体30406080（表1.3-3）郑州华信学院 建筑物理 第 1 章围护结构最小热阻计算围护结构最小热阻计算例题例题3-1 已知西安地区冬季室外计算温度te分别为5、8、10、12，验证如下墙体是否满足热工要求。墙体构造 W/(mK)s W/(m2K)d(m)石灰砂浆0.8110.120.02页岩陶粒混凝土0.638.160.24郑州华信学院 建筑物理 第 1 章经济传热阻:是指维护结构单位面积的建造费用（初次投资的折旧费）与使用费用（由维护结构单位面积分摊的采暖运行费用和设备折旧费）之和达到最小值时的传热阻。围护结构的经济传热阻围护结构的经济传热阻围护结构的保温构造围护结构的保温构
10、造常用保温材料的不同性能特点（表1.3-7）郑州华信学院 建筑物理 第 1 章挤塑型聚苯乙烯 XPS保温板膨胀型聚苯乙烯 EPS板XPS保温板EPS板聚氨酯PU保温墙郑州华信学院 建筑物理 第 1 章维护结构的保温构造可分为：保温、承重合二为一（自保温）构造；保温层、结构层复合构造以及单一轻质保温构造三种。1）保温、承重合二为一（自保温）构造。承重结构或构件具有足够的力学性能和热阻值。优点：结构简单、施工方便、能保证保温构造与建筑同寿命，多用于低层或多层墙体承重的建筑。缺点：传热阻不会很高，不适宜在保温性能要求很高的严寒和寒冷地区采用。郑州华信学院 建筑物理 第 1 章2）复合保温结构复合保温
11、结构是由保温层和结构层复合而成，保温层主要起保温作用，不起承重作用。围护结构中的空气层厚度一般为5cm以下。复合保温结构布置方式有三种类型：外保温（保温层在承重层的外侧）内保温（保温层在承重层的内侧）夹芯保温（保温层在承重层的中间）热稳定性好 热稳定性差 全天使用的房间 间歇使用的房间郑州华信学院 建筑物理 第 1 章（1）外保温特点：消除热桥部位的影响，防止热桥内表面结露。外保温使整个结构得到保护，从而减少热桥部位的热损失。防止或减少保温层内部产生水蒸气凝结；外保温结构使房间的热稳定性好。保护主体结构，减少温度应力变化，提高结构耐久性。外保温不占建筑的使用面积。外保温特别适用于既有建筑改造。
12、优点：缺点：外侧的保温材料受雨水冲刷和大气污染的影响，因此保温层外必须有保护层（要求更高）。外保温不适用于间歇性使用的房间。郑州华信学院 建筑物理 第 1 章（2）内保温特点：，保温层在两个承重结构层中间，对保温层材料要求不高。，保温材料一旦受潮，潮气很难散发出去。（3）夹芯保温特点：，室温对外界气候和供热反映灵敏室温波动较快，适用于间歇性使用的房间。如体育馆、影剧院等。，对保温材料要求不高。郑州华信学院 建筑物理 第 1 章三种保温外墙的技术性能比较构造构造类型类型典型构造做法典型构造做法（由外至（由外至内）内）主要优点主要优点主要缺点主要缺点内内保保温温外墙饰面层外墙饰面层-结构层结构层-
13、保保温层温层-内墙饰面层内墙饰面层1.对内墙饰面层无耐候性对内墙饰面层无耐候性2.施工方便施工方便3.施工不受气候影响施工不受气候影响4.造价适中造价适中5.便于间歇采暖（空调）使用便于间歇采暖（空调）使用的房间的房间1.有热桥产生，消弱墙体保温性有热桥产生，消弱墙体保温性 能能2.墙体内表面易产生结露墙体内表面易产生结露3.若内墙饰面层接缝不严而空气渗透。若内墙饰面层接缝不严而空气渗透。易在保温层上结露易在保温层上结露4.减少有效使用面积减少有效使用面积5.室温波动较大室温波动较大中中间间保保温温1.现场施工、结构层中现场施工、结构层中填入保温层填入保温层2.预制夹心保温板预制夹心保温板1.
14、施工尚便利施工尚便利2.保温性能及使用功能尚可保温性能及使用功能尚可3.用现场施工法，造价不高用现场施工法，造价不高1.有热桥产生，消弱墙体保温性能有热桥产生，消弱墙体保温性能2.墙体较厚，影响使用面积墙体较厚，影响使用面积3.墙体抗震性不好墙体抗震性不好4.预制复合板接缝处理不当易产生渗漏预制复合板接缝处理不当易产生渗漏外外保保温温1.现场施工。外墙饰面现场施工。外墙饰面层层增强层增强层-保温层保温层-结结构层构层-内墙饰面层内墙饰面层2.预制带饰面外保温复预制带饰面外保温复合板，用粘挂结合法固合板，用粘挂结合法固定于结构层上。定于结构层上。1.基本可消除热桥保温层效率基本可消除热桥保温层效
15、率高高2.墙体内表面不产生结露墙体内表面不产生结露3.不减少使用面积不减少使用面积4.既使用用新建建筑、也使用既使用用新建建筑、也使用于旧房改造于旧房改造5.室温较稳定、热舒适性好室温较稳定、热舒适性好1.冬季、雨季施工受一定限制冬季、雨季施工受一定限制2.采用现场施工、施工质量要求严格、采用现场施工、施工质量要求严格、否则面层易发生开裂。否则面层易发生开裂。3.造价较高造价较高4.高层外墙不宜采用面砖饰面高层外墙不宜采用面砖饰面郑州华信学院 建筑物理 第 1 章3）单一轻质保温构造加气混凝土砌块、配筋的加气混凝土墙板等、以木材或者钢材作为龙骨，内填多孔保温材料的轻型围护结构非常普遍。郑州华信
16、学院 建筑物理 第 1 章 3.3.1 3.3.1 窗户保温设计窗户保温设计窗户是保温能力最差的部位。散热量是总散热量的1/3.措施1.提高窗框的保温性能4.提高窗户冬季太阳辐射得热3.提高气密性，减少冷风渗透2.控制各向墙面的开窗面积 选择导热系数小的框材 用导热系数小的材料截断金属框扇形材的热桥，制成断热桥式窗框 利用空气腔室或者空气层截断热桥规定居住建筑北向、东西向、南向的窗墙面积比，应分别为0.25、0.30、0.35以下。郑州华信学院 建筑物理 第 1 章提高窗框的保温性能提高窗框的保温性能铝合金窗户上采用了“断桥”技术，即在铝合金窗框中加一层树脂材料，彻底断绝了导热的途径。断桥型材
17、 郑州华信学院 建筑物理 第 1 章在围护结构中，一般都有保温性能远低于主体部分的嵌入构件，（如外墙体中的钢或钢筋混凝土骨架，圈梁，板材中的肋等）这些构件或部位的热损失比相同面积主体部分的热损失多，他们的内表面温度也比主体低，这种容易传热的构件或部分称之为“热桥”在热桥部位，内表面温度比主体低一些外表面温度比主体高一些表示热桥部分比主体部分传热能力好，热稳定性差。3.3.2 3.3.2 热桥保温热桥保温 郑州华信学院 建筑物理 第 1 章热桥形式热桥形式:贯通式热桥贯通式热桥【如（1）】是最不利的。这类热桥以钢筋混凝土框架的填充墙中的梁、柱最为典型。应避免采用或者加设高效保温材料。非贯通式热桥
18、【如（2）、（4）】最好将热桥布置在靠近室外一侧。郑州华信学院 建筑物理 第 1 章 3.3.3 3.3.3 外墙交角的保温设计外墙交角的保温设计围护结构的交角或转角，包括外墙转角、内外墙转角、楼板或屋顶与外墙的交角等。这些部位放热面积大于吸热面积。且交角处又是热桥，其内表面温度会更低。影响范围大约是墙厚的1.5-2.0倍，通常要做附加保温层。郑州华信学院 建筑物理 第 1 章外墙交角的保温1.52.0dd交角内表面空气温度分布差异郑州华信学院 建筑物理 第 1 章 面层材料选择面层材料选择 面层材料热工性能按吸热指数B大小分成3类,分别适用于不同类型的建筑。地面类别吸热指数B值W/（m2h-
19、1/2K）适用的建筑类型典型地面17高级居住建筑、幼儿园、托儿所、疗养院等木、塑料地面17 23一般居住建筑、办公楼、学校等水泥砂浆地面23临时逗留用房及室温高于23的采暖房间水磨石地面 2.3.2 2.3.2 地面保温设计地面保温设计人脚与地板直接接触的冷热感觉取决于地面温度和吸热指数B（B值越大，则地面从人脚吸收的热量越多）。3.3.4 3.3.4 地面保温设计地面保温设计郑州华信学院 建筑物理 第 1 章外围护结构由于冷凝而受潮可分为两种情况：表面冷凝和内部冷凝。表面冷凝是在外围护结构内表面出现冷凝水，原因是含有较多水蒸气且温度较高的空气遇到冷的表面所致。内部凝结是当水蒸气通过外围护结构
20、时，遇到结构内部温度达到或低于露点温度时，水蒸气即形成凝结水。室内高低渗透室外郑州华信学院 建筑物理 第 1 章围护结构内部是否会出现冷凝现象主要取决于内部各处的温度是否低于该处的露点温度，也可以根据水蒸气分压力是否高于该处温度所对应的饱和蒸汽压加以判别。1.围护结构内部冷凝的检验郑州华信学院 建筑物理 第 1 章围护结构内部冷凝判定依据围护结构内部冷凝判定依据 凝结条件凝结条件:P Ps根据室内外空气湿度，确定水蒸汽分压力Pi和Pe，并算出各层材料的水蒸汽分压力Pm，作出P线；根据室内外气温ti和te，确定各层的温度分布 m，并查表求得饱和蒸汽压Ps，作出Ps线；根据两条线是否相交判断内部是
21、否出现冷凝。不凝结 凝结郑州华信学院 建筑物理 第 1 章例题：检查下图所示外墙是否会产生冷凝。已知:ti=16，i=60%，te=4，e=50%,外墙构造：120mm厚石灰砂浆内粉刷；250mm厚加气混凝土（密度500kg/m3）；3120mm厚砖墙。郑州华信学院 建筑物理 第 1 章（1）计算各层热阻和水蒸汽渗透阻）计算各层热阻和水蒸汽渗透阻序号材料层d(m)RH1石灰粉刷0.020.810.0250.00012166.672加气混凝土0.050.190.2630.000199251.513砖墙0.120.810.1480.00006671799.10436.0Rm2.K/W586.004
22、.0436.011.00Rm2.K/W28.2217Hm2hPa/g28.22170H郑州华信学院 建筑物理 第 1 章（2）计算室内、外空气的水蒸汽分压力）计算室内、外空气的水蒸汽分压力 ti=16，Psi=1817 Pa 则 Pi=i Psi=181760%=1090.3 Pa te=4，Pse=437.3 Pa 则Pe=e Pse=437.350%=218.7 Pa郑州华信学院 建筑物理 第 1 章（3）计算各层的温度和水蒸汽分压力）计算各层的温度和水蒸汽分压力 ,Psi =1419.9 Pa ,Ps2=1347.9 Pa ,Ps3=726.6 Pa ,Pse=492.0 Pa Pa P
23、a2.12)416(586.011.016i4.11)416(586.0025.011.01624.2)416(586.0263.0025.011.01636.2)416(586.004.0586.016e78.1024)7.2183.1090(28.221767.1663.10902P92.925)7.2183.1090(28.221751.25167.1663.10903P郑州华信学院 建筑物理 第 1 章第1.3章 建筑保温与节能（4）作出）作出P与与Ps分布图分布图 P曲线与Ps曲线相交，说明墙体内部将出现冷凝 Psi =1419.9 Pa Ps2=1347.9 Pa Ps3=726.
24、6 Pa Pse=492.0 Pa Pi=1090.3 Pa P2=1024.8 Pa P3=925.9 Pa Pe=218.7 Pa郑州华信学院 建筑物理 第 1 章冷凝量估计 冷凝界面冷凝界面:最易出现冷凝，而且凝结最严重的界面 位于材料的蒸汽渗透系数由大变小的界面。冷凝界面一般出现在保温材料和外侧密实材料交界处。郑州华信学院 建筑物理 第 1 章 部分保温材料的允许湿度增量部分保温材料的允许湿度增量 保温材料名称 （%）多孔混凝土（泡沫混凝土、加气混凝土等）0=500700kg/m34水泥膨胀珍珠岩和水泥膨胀蛭石等，0=300500kg/m36沥青膨胀珍珠岩和沥青膨胀蛭石等，0=3004
25、00kg/m37水泥纤维板5矿棉、岩棉、玻璃棉及其制品（板或毡）3聚乙烯泡沫塑料15矿渣和炉渣填料2郑州华信学院 建筑物理 第 1 章1.使围护结构有足够的保温使围护结构有足够的保温能力。能力。2.防止与控制冷凝的措施防止和控制内表面冷凝的措施防止和控制内部冷凝的措施2.采用自然通风或强制通风采用自然通风或强制通风降低室内湿度降低室内湿度（不可取）（不可取）3.用吸湿性材料做饰面层。用吸湿性材料做饰面层。4.高湿房间内表面用光滑不高湿房间内表面用光滑不吸水的材料，且增设导水设吸水的材料，且增设导水设施。施。1.合理布置材料层的相对位合理布置材料层的相对位置置2.在蒸汽流入一侧设置隔汽层在蒸汽流
26、入一侧设置隔汽层3.在围护结构内部设置通风在围护结构内部设置通风间层或排泄通道。间层或排泄通道。4.外墙设置封闭空气层外墙设置封闭空气层郑州华信学院 建筑物理 第 1 章 防止和控制内部冷凝措施防止和控制内部冷凝措施 设置隔汽层。设置隔汽层。隔汽层隔汽层为了消除或减弱围护结构内部的冷凝现象，在为了消除或减弱围护结构内部的冷凝现象，在保温层蒸汽渗保温层蒸汽渗入的一侧入的一侧设置隔蒸汽层，使水蒸汽分压力急剧下降，从而避设置隔蒸汽层，使水蒸汽分压力急剧下降，从而避免内部冷凝的产生。是目前设计中应用最普遍的一种措施。免内部冷凝的产生。是目前设计中应用最普遍的一种措施。郑州华信学院 建筑物理 第 1 章 防止和控制内部冷凝措施防止和控制内部冷凝措施 设置通风间层或排泄通道设置通风间层或排泄通道通风间层通风间层冬季冷凝受潮冬季冷凝受潮 暖暖季蒸发干燥季蒸发干燥郑州华信学院 建筑物理 第 1 章 设置通风间层或泄汽沟道效果设置通风间层或泄汽沟道效果泄汽沟道泄汽沟道郑州华信学院 建筑物理 第 1 章空气层空气层 冷侧设置密闭空气层冷侧设置密闭空气层 在冷侧设一空气层，可使处于较高温度侧的保温层保持干燥
