建筑物理第四讲：建筑围护结构保温01PPT文档格式.ppt

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室外为稳定低温，并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，因此冬季围护结构的传热可以粗略的主要按稳定传热计算4.1围护结构保温设计围护结构冬季保温设计是取围护结构冬季保温设计是取围护结构冬季保温设计是取围护结构冬季保温设计是取阴寒天气阴寒天气阴寒天气阴寒天气作为设计基作为设计基作为设计基作为设计基本条件，本条件，本条件，本条件，-其传热可视为稳定传热其传热可视为稳定传热5l在设计过程中应考虑以下几方面：

设计过程中应考虑以下几方面：

l

（1）保证内表面不结露，即内表面温度不低于室内空气的露点温度-也从人体卫生保健的基本需要考虑；

l

（2）限制内表面温度，以免产生过强的冷辐射；

l（3）从节能要求考虑，热损失应尽可能小；

l（4）应具有一定的热稳定性。

l-围护结构的传热组就不能小于某个最低限度值，称为最低传热组最低传热组-l4.1.1外墙和屋顶的保温设计外墙和屋顶的保温设计l外墙和屋顶是建筑外围护结构的主体部分。

6l在稳定传热的理论中，传热阻传热阻是外墙和屋顶保温性能优保温性能优劣的特征指标劣的特征指标，热阻大，其结构传热量就小，保温性能好；

热阻小，传热量大，保温性能差。

l外墙和屋顶的保温设计要确定结构有合理的传热阻。

q在我国现行的民用建筑热工设计规范民用建筑热工设计规范（GB50176-93）民民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）（JGJ26-86）对围护结构的保温要求都作了规定l我国国家标准民用建筑热工设计规范中规定的设计方法-最小热阻法1）最小传热阻7最小传热阻的确定最小传热阻的确定q根据民用建筑热工设计规范（GB5017-93）最小传热阻的计算公式如下：

最小传热阻冬季室内计算温度，一般居住建筑取18，高级住宅、医疗、托幼建筑取20；

冬季室外计算温度，依据热惰性指标大小，查表3-1得出室内空气与外墙或屋顶内表面之间的允许温差，查表3-2温差修正系数，某些结构外表面不与室外空气直接接触，而对室内温差加以修正。

表3-3内表面换热阻，查表2-282）围护结构保温设置方式la）保温构造的种类：

根据地方气候特点及房间使用性质，外墙和屋顶可以采用的保温构造方案有多种多样，大致可分为以下几种类型：

l单设保温层单设保温层l封闭空气间层保温封闭空气间层保温（空气层厚度，一般以45cm为宜）l保温与承重相结合保温与承重相结合l混合型构造混合型构造9a）单设保温层复合结构的形式和特点-用两种或两种以上的材料分别满足保温和承重的需要用两种或两种以上的材料分别满足保温和承重的需要复合结构复合结构l当采用单设保温层复合墙体或屋顶时，保温层的位置保温层的位置，对结构及房间的使用质量、结构造价、施工、维持费用等各方面都有重大影响。

l随着对围护结构保温要求的增加，复合结构的使用也日益广泛。

复合结构大体上可分为：

内保温内保温外保温外保温夹芯保温夹芯保温l从建筑热工角度上看，外保温优点较多，但内保温往往施工比较简单，中间保温有利于用松散填充材料作保温层。

10单设保温层复合构造形式a-内饰面层；

b-承重层；

c-空气层；

d-保温层；

e外饰面层11外保温的优点l

（1）使墙或屋顶的主要部分受到保护，大大降低温度应力的起伏。

l

（2）由于承重层材料的热容量一般都远大于保温层，所以，外保温对结构及房间的热稳定性有利。

当供热不均匀当供热不均匀时，承重层因有大量蓄存的热时，承重层因有大量蓄存的热量，可保证围护结构内表面量，可保证围护结构内表面温度不致于很快下降。

温度不致于很快下降。

但对于一天中只有短时间使用（间但对于一天中只有短时间使用（间歇使用）的房间，内保温较好，可使温度很快上升。

歇使用）的房间，内保温较好，可使温度很快上升。

l（3）外保温对防止或减少保温层内部产生水蒸气凝结十分有利l（4）外保温法使热桥处的热损失减少并能防止热桥内表面局部结露。

l（5）对于旧房的节能改造，外保温处理的效果最好。

12保温层位置不同时墙体的年间温度变化外保温外保温：

围护结构的温度应力的起伏减小内保温内保温使外侧的承重墙常年受到冬夏季的较大温差（可达8090度）的反复作用，13保温层位置不同时屋顶的年间温度变化q屋顶外保温屋顶外保温时，其屋顶温度的应力起伏比较小，对屋顶的结构有一定的保护作用。

14q内外保温对热桥的不同影响：

内保温时热桥内表面处的温度相对较低图：

暖热桥与冷热桥的热性能a外保温暖热桥；

b内保温冷热桥15外保温的局限性l（a）外保温比较适合住宅，规模较大的建筑如办公大楼，外保温效果不明显。

（住宅能判断外保温是否能提高房间的热稳定性，大办公楼因内部有大量热容量也很大的隔墙、柱、各种设备参与蓄热调解，外保温蓄热作用就不太显著了）l（b）墙体外保温处理，在构造上比内保温复杂。

保温层不能裸露在室外，需加保护层，可外饰面比较难处理。

16屋顶保温-USD构造法l采用外保温的屋面，传统的做法是保温层上面做防水层，由于防水层的蒸气渗透阻很大，使屋面容易产生内部结露。

同时防水层直接暴露在大气中，受日晒、交替冻融等影响，极易老化和破坏。

lUSD（UpsideDown）构造法也叫倒铺法倒铺法。

不仅有可能完全消除内部结露的可能性，又是防水层得到保护。

覆盖层：

可用大阶砖，也可用混凝土预制板、卵石、砾石等。

174.1.2外窗、外门和地面的保温设计l对一栋建筑物来说，外窗、外门和地面在外围护结构总面积中占3060%之间，而外窗、外门和地面的传热失热量外加门窗缝隙引起的空气渗透耗热量，占总耗热量的60%。

l因此必须做好窗户、外门、地面的保温设计。

181）窗户的保温设计l窗户的保温设计主要考虑以下几方面：

l

（1）控制窗墙面积比。

对于居住建筑，各朝向的窗墙面积比规定见表3-6l

（2）提高气密性，l减少冷风渗透朝向窗墙面积比南向0.35东、西向0.25（单层窗）0.30（双层窗）北向0.20各朝向窗墙面积比各朝向窗墙面积比19（3）提高窗户的保温能力l（a）改善窗框保温性能）改善窗框保温性能。

首先，将薄壁实腹型材改为空心型材，内部形成封闭空气层，提高保温能力。

其次，开发塑料构件，第三，用保温砂浆、泡沫塑料等填充密封窗框与墙之间的缝隙。

l（b）改善窗玻璃部分的保温能力）改善窗玻璃部分的保温能力。

用双层窗（间隔以4-5cm为宜）或双玻窗（双玻窗的空气间层厚度以23cm为最好）增加窗扇或窗玻层数，提高窗户保温能力。

因为层与层之间的空气层，加大了窗的热阻。

l（c）合理选择窗户类型）合理选择窗户类型。

窗的大小、窗的朝向等202）外门保温设计l门的热阻一般比窗的热阻大，而比外墙和屋顶的热阻小，也是建筑外围护结构保温的薄弱环节，应尽可能选择保温性能好的保温门。

几种常见门的传热阻和传热系数几种常见门的传热阻和传热系数序号名称传热阻传热系数备注1木夹板门0.372.7双面三夹板2金属阳台门0.1566.43铝合金玻璃门0.1640.1566.16.437mm厚玻璃4不锈钢玻璃门0.1610.1506.26.5511mm厚玻璃5保温门0.591.70内夹30mm厚轻质保温材料6加强保温门0.771.30内夹40mm厚轻质保温材料213）地板的保温设计l采暖房屋地板的热工性能对室内热环境的质量、对人体的热舒适有重要的影响。

对于底层地板，和屋顶、外墙一样，也应有必要的保温能力。

l地板保温的特点：

地板保温的特点：

la）由于地面下土壤温度的年变化比室外空气小很多，因此冬季地面散热最大的部分是靠近外墙的地面，其其宽度约在宽度约在0.5m2m左右左右。

我国规范规定，对于严寒地区采暖建筑的底层地面，当建筑物周围无采暖管沟时，在外墙内侧在外墙内侧0.5m1.0m范围内应铺设保温层，其热阻不范围内应铺设保温层，其热阻不应小于外墙的热阻。

应小于外墙的热阻。

22地板的保温设计l地板温度分布图l地板局部保温地面温度分布举例在沿外墙内侧周边宽约1m的范围内，地面温度之差可达5左右。

23地板保温的特点lb）地板是与人脚直接接触而传热的，经验证明，在室内各种不同材料的地面，即使它们的温度完全相同，人站在上面的感觉也会不一样。

如木地板与水磨石，后者人感觉要凉得多。

l地面舒适条件取决于地面的吸热指数吸热指数B值值。

B值愈大值愈大，则地面从人脚吸取的热量愈多愈快。

l依据依据BB值，我国将地板划分三类：

值，我国将地板划分三类：

l类类：

木地板、塑料地板。

如高级居住建筑、幼儿园、医疗机构等采用。

水泥砂浆地面等。

如普通居住建筑、公共建筑（包括中小学教室）已采用不低于类。

水磨石地面及其它石类地面。

人们短时间逗留的房间，以及室温高于23的房间采用此类。

24吸热指数B值第一层（面层）材料的热渗透系数第一层材料的导热系数第一层材料的比热容第一层材料的密度l试验证明，地面对人体热舒适及健康影响最大的是厚度厚度约为约为34mm面层材料面层材料。

理论分析有下式：

在大多数情况下，可近似取B=b1。

在进行地板保温设计时，应选用b1小的面层材料。

比如在地板的划分中，B值类类23。

254.1.3特殊部位保温设计la）围护结构交角处的保温设计）围护结构交角处的保温设计l围护结构的交角，包括外墙转角、内外墙交角、楼板或屋顶与外墙的交角等。

l在这些部位，散热面积大于吸热面积，气流不畅，吸收的热量少，而散失的热量多，其结果，交角处内表面温度比主体部分低，往往结露或结霜结露或结霜。

l综合国内外实验研究的结果，外墙角低温的影响带影响带，大约是墙厚，大约是墙厚的的1.52.0倍倍右图：

单一材料匀质外墙角右图：

单一材料匀质外墙角26围护结构交角处的保温设计l由于交角处的温度比主体低，在设计时要注意计算其内表面的温度，判断内表面的温度是否低于室内的露点温度。

民用建筑热工设计规范给出的内表面温度计算公式给出的内表面温度计算公式：

室内计算温度,居住建筑18度，高级、托幼20度；

室外计算温度，按表3-1中1类围护结构的室外计算温度取值；

外墙角处内表面换热阻，取0.11m2.K/W;

比例系数，按表3-10取值。

27围护结构交角处的保温设计l如果交角内表面的温度低于露点温度td，则应采取适当的局部保温措施。

保温材料的最小保温材料的最小热热阻按下式阻按下式计计算算：

设计时，可根据最小附加热阻值，选择材料，确定构造。

在采暖设计中，应尽可能的将采暖系统的立管或横管布置在交角处，以提高该处的温度。

28几种交角局部几种交角局部保温示例保温示例29b）热桥保温l在围护结构中，常有保温性能远低于主体部分的嵌入构件，这些部位的传热量比主体部分大得多，所以他们内表面的温度也比主体部分低，在建筑热工学中，把这些容易传热的部分叫“热桥”。

“热桥”即是热量容易通过的地方。

l外墙中的钢或钢筋混凝土骨架、圈梁；

楼板、墙板中的肋条等都属于“热桥”。

30热桥的几种典型情况：

贯通式和非贯通式热桥的几种典型情况：

贯通式和非贯通式31热桥保温l在围护结构中，热桥是不可避免的。

热桥如果传热量过大，内