建筑节能原理与技术04外围护结构节能技术(PPT 30)

第五章外围护结构节能技术•5.1墙体节能技术•5.2门窗节能技术5.3屋面节能技术5.1.1外墙内保温和外保温技术•内保温、外保温和中间（夹心）保温复合节能墙体是由绝热材料与传统墙体材料或某些新型墙体材料复合构成。根据绝热材料在墙体中的位置，这类墙体又可分为内保温、外保温和中间保温三种形式。绝热材料主要是聚苯乙烯泡沫塑料、岩棉、玻璃棉、矿棉、膨胀珍珠岩、加气混凝土等。与单一材料节能墙体相比，复合节能墙体由于采用了高效绝热材料而具有更好的热工性能，但其造价也要高得多。5.1.1.1内保温复合节能墙体•一、构造•在这类墙体中，绝热材料复合在建筑物外墙内侧，同时以石膏板、建筑人造板或其它饰面材料覆面作为保护层。•1）体结构层：为外围护结构的承重受力墙体部分，它可以是现浇或预制混凝土外墙、内浇外砌或砖混结构的外砖墙以及其它承重外墙（如承重多孔砖外墙）等。•2）空气层：其主要作用是切断了液态水分的毛细渗透，防止保温材料受潮，同时，外侧墙体结构层有吸水能力，其内侧表面由于温度低而出现的冷凝水，被结构材料吸入并不断地向室外转移、散发。另外，设置空气间层还可增加一定的热阻，而且造价比专门设置隔汽层要低。空气间层的设置对内部孔隙连通、易吸水的绝热材料是十分必要的。•3）绝热材料层（即保温层、隔热层）：是节能墙体的主要功能部分，可采用高效绝热材料（如岩棉、各种泡沫塑料等），也可采用加气混凝土块、膨胀珍珠岩制品等材料。•4）覆面保护层：其作用主要是防止保温层受破坏，同时在一定程度上阻止室内水蒸气浸入保温层。可选用纸面石膏板等。二、内保温节能墙体的应用特点•1）施工方便室内连续作业面不大，多为干作业施工，较为安全方便，有利于提高施工效率、减轻劳动强度，同时保温层的施工可不受室外气候（如雨季、冬季）的影响。但施工中应注意避免保温材料受潮，同时要待外墙结构层达到正常干燥时再安装保温隔热屋，还应保证结构层内侧吊挂件预留位置的准确和牢固。•2）注意隔汽与断“桥”设计中不仅要注意采取措施（如设置空气层、隔汽层），避免由于室内水蒸气向外渗透，在墙体内产生结露而降低保温隔热层的热工性能，还要注意采取措施消除一些保温隔层覆盖不到的部分产生“冷桥”而在室内产生结露现象，这些部位一般是内外墙相交的节点、外窗梁、外窗过梁、窗台板等处。•3）外墙内表面温度迅速响应室内空气温度由于这种节能墙体的外侧结构层密度大、蓄热能力大，因此采用这种墙体时室温波动相对较大，供暖时升温快，不供暖时降温也快，在冬季时，宜采取集中连续供暖方式以保证正常的室内热环境；在夏季时，由于绝热层置于内侧，晚间墙内表面温度随空气温度的下降而迅速下降，减少闷热感。应用在礼堂、俱乐部、会场等公共建筑上较为有利，一旦需要使用，供暖后，室温可以较快上升。•4）占据一定的使用面积由于这种节能墙体的绝热层设在内侧，会占据一定的使用面积，若用于旧房节能改造在施工时会影响室内住户的正常生活。5.1.1.2外墙外保温技术外保温复合节能墙体•在这类墙体中，绝热材料复合在建筑物外墙的外侧，并覆以保护层。这样，建筑物的整个外表面（作外门、窗洞口）都被保温层覆盖，有效抑制了外墙与室外的热交换。•外墙外保温施工•消除热桥的措施5.1.2节能墙体构造•5.1.2.1构造原则一、不同气候地区应采取相应隔热措施。夏热冬暖地区，主要考虑夏季的隔热。要求围护结构白天隔热好，晚上最好散热快。夏热冬冷地区，围护结构既要保证夏季隔热为主，又要兼顾冬天保温要求。夏季闷热地区，即炎热而风小地区，隔热能力应大，衰减倍数宜大，延迟时间要足够长等。5.1.2.1构造原则•二、加强屋面与西墙的隔热。在外围护结构中，受太阳照射最多、最强也是受室外综合温度作用最大的是屋面，其次是西墙。所以，隔热要求最高的是屋顶和西墙。所有围护结构均应基本满足冬季保温所需的热阻值。5.1.2.1构造原则•三、根据房屋的用途选择不同的隔热措施。对于白天使用和日夜使用的建筑有不同的隔热要求。白天使用的民用建筑，如学校、办公楼等要求衰减值大，延迟时间屋顶要有6h左右。这样，内表面最高温度出现的时间是下午7点左右，这已是下班或放学之后了。对于被动式节能住宅，一般要求衰减值大，延迟时间屋顶要有10h，西墙要有8h，使内表面最高温度出现在半夜。那时，围护结构已散发了较多的热量，同时，室外气温也较低，热对室内的影响也减小了。对于间歇使用空调的建筑，应保证外围护结构一定的热阻，外围护结构内侧宜采用轻质材料，既有利于空调使用房间的节能，也有利于室外温度降低、空调停止使用后房间的散热降温。5.1.3外墙绿化技术•外墙绿化具有多方面的功能：美化环境、降低污染、遮阳隔热等。很早以来，人们就知道在房前屋后种树架棚，利用树荫遮挡照射到房屋的太阳辐射，营造一个凉爽的室内外环境。尽管绿化对建筑的遮阳隔热作用和效果早已为人所知，但由于缺乏绿化隔热技术的基础研究，使得目前的建筑绿化多数是作为景观点缀，尤其是外墙绿化，没有很好地发挥出生态隔热的作用。5.1.3.1外墙绿化遮阳的形式•一种是植物直接爬在墙上，覆盖墙面，爬墙植物遮阳隔热的效果与植物叶面对墙面覆盖的疏密程度（用叶面积指数表示）有关，覆盖越密，遮阳效果越好。这种形式的缺点是植物覆盖层妨碍了墙面通风散热，因此墙面平均温度略高于空气平均温度。•另一种是在外墙的外侧种植密集的树林，利用树荫遮挡阳光，。植树遮阳隔热的效果与投射到墙面的树荫疏密程度有关，由于树林与墙面有一定距离，墙面通风比爬墙植物的情况好，因此墙面平均温度几乎等于空气平均温度。为了不影响房屋冬季争取日照的要求，南向外墙宜植落叶植物。冬季叶片脱落，墙面暴露在阳光下，成为太阳能集热面，能将太阳能吸收并缓缓向室内释放，节约常规采暖能耗。5.1.3.2外墙绿化热效益分析•外墙绿化具有隔热和改善室外热环境双重热效益。被植物遮阳的外墙，其外表面温度与空气温度相近，而直接暴露于阳光下的外墙，其外表面温度最高可比空气温度高15℃以上，两者的平均温差一般为5℃左右。为了达到节能建筑所要求的隔热性能，完全暴露于阳光下的外墙，其热阻值比被植物遮阳的外墙至少应高出50%，即需要增大热阻才能达到同样的隔热效果。在阳光下，外墙外表面温度随热阻的增大而增大，最高可达60℃以上，将对环境产生较强的加热作用，而一般植物的叶面温度最高为45℃左右。因此，外墙绿化有利于改善城市的局部热环境，降低热岛强度。•与建筑遮阳构件相比，外墙绿化遮阳的隔热效果更好。各种遮阳构件，不管是水平的还是垂直的，它们遮挡了阳光，同时也成为太阳能集热器，吸收了大量的太阳辐射，大大提高了自身的温度，然后再辐射到被它遮阳的外墙上，因此被它遮阳的外墙表面温度仍然比空气温度高。而绿化遮阳的情况则不然，对于有生命的植物，具有温度调节、自我保护的功能。在日照下，植物把根部吸收的水份输送到叶面蒸发，日照越强，蒸发越大，尤如人体出汗，使自身保持较低的温度，而不会对它的周围环境造成过强的热辐射。因此，被植物遮阳的外墙表面温度低于被遮阳构件遮阳的墙面温度，外墙绿化遮阳的隔热效果优于遮阳构件。5.2门窗节能技术•5.2.1概述•5.2.1.1门窗在建筑节能中的特殊意义门窗是影响室内热环境质量和建筑节能的主要因素之一。在建筑围护结构的门窗、墙体、屋面、地面四大围护部件中，门窗的绝热性能最差，就我国目前典型的围护部件而言，门窗的能耗约为墙体的4倍、屋面的5倍、地面的20多倍，约占建筑围护部件总能耗的40~50%。据统计，在采暖或空调的条件下，冬季单玻窗所损失的热量约占供热负荷的30％~50％，夏季因太阳辐射热透过单玻窗射入室内而消耗的冷量约占空调负荷的20％~30％。因此，增强门窗的保温隔热性能，减少门窗能耗，是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。门窗承担着隔绝与沟通室内外两个互相矛盾的任务，不仅要求它具有良好的绝热性能，同时还应具有采光、通风、装饰、隔音、防火等多项功能，因此，在技术处理上相对于其它围护部件，难度更大，涉及的问题也更为复杂。5.2.1.2国内外现状与趋势•门窗呈现出多功能、高技术化的发展趋势。对门窗的功能要求从简单的透光、挡风、挡雨到节能、舒适、安全、采光灵活、自然通风等，在技术上从使用普通的平板玻璃到使用中空隔热技术（中空玻璃）和各种高性能的绝热制膜技术（热反射玻璃等）。•门窗调控的智能化。5.2.2门窗的基本性能•隔热保温性能•空气渗透性能•雨水渗漏性能•抗风压性能•隔声性能5.2.3门窗节能技术•增加传热阻，•减少空气渗透量、•窗型及窗墙比设计、•新型节能玻璃：光致变色玻璃、电致变色玻璃门窗是建筑围护结构中要求功能最多的部件，在加强保温隔热性能的同时，不能忽视门窗的其它性能，应从提高其综合性能（包括它的经济性）的角度来选择适宜的节能技术措施。5.3屋面节能技术•屋面构造形式实体材料层节能屋面通风保温隔热屋面植被屋面蓄水屋面•屋面的热工性能分类单一保温隔热屋面外保温隔热倒置式屋面内保温隔热屋面5.3.1屋面保温隔热材料的技术要求导热系数是衡量保温材料一项重要技术指标。导热系数越小，保温性能越好；导热系数越大，保温效果越差。堆密度和表观密度，是影响材料导热系数的重要因素之一。材料的堆积密度、表观密度越小，导热系数越小；堆积密度、表观密度越大，则导热系数越大。5.3.2实体材料层保温隔热屋面5.3.2.1设计原则：实体材料层保温隔热屋面一般分为平项和坡屋顶二种形式，由于平屋顶构造形式简单，所以是最为常用的一种屋面形式。为了提高屋面的保温隔热性能，设计上应遵照以下设计原则：•满足节能标准的要求。根据建筑热工设计计算确定其它节能屋面的传热系数K值、热阻R和热惰性指标D值等，•选用导热性小、蓄热性大的材料，不宜选用吸水率较大的材料，不宜选用容重过大的材料。•技术经济比较。应根据建筑物的使用要求，屋面的结构形式，环境气候条件，防水处理方法和施工条件等因素，经技术经济比较确定。•注意材料层的排列，排列次序不同也影响屋面热工性能，应根据建筑的功能，地区气候条件进行热工设计。5.3.2.2倒置式屋面倒置式屋面是将传统屋面构造中保温隔热层与防水层“颠倒”，将保温隔热层设在防水层上面，故有“倒置”之称，也称为“侧铺式”或“倒置式”屋面。倒置式屋面为外隔热保温形式，外隔热保温材料层的热阻作用对室外综合温度波首先进行了衰减，使其后产生在屋面重实材料上的内部温度分布低于传统保温隔热屋顶内部温度分布，屋面所蓄有的热量始终低于传统屋面保温隔热方式，向室内散热也小，是一种隔热保温效果更好的节能屋面构造形式。倒置式屋面主要特点•1）可以有效延长防水层使用年限。“倒置式屋面”将保温层设在防水层之上，大大减弱了防水层受大气，温差及太阳光紫外线照射的影响，使防水层不易老化，因而能长期保持其柔软性，延伸性等性能，有效延长使用年限。据国外有关资料介绍，可延长防水层使用寿命2至4倍。•2）保护防水层免受外界损伤。由于保温材料组成不同厚度的缓冲层，使卷材防水层不易在施工中受外界机械损伤。同时又能衰减各种外界对屋面冲击产生的噪声。•3）如果将保温材料做成放坡（一般不小于2％），雨水可以自然排走。因此进入屋面体系的水和水蒸汽不会在防水层上冻结，也不会长久凝聚在屋面内部，而能通过多孔材料蒸发掉。同时也避免了传统屋面防水层下面水汽凝结、蒸发、造成防水层鼓泡而被破坏的质量通病。•4）施工简便，利于维修。倒置式屋面省去了传统屋面中的隔汽层及保温层上的找平层，施工简化，更加经济。既使出现个别地方渗漏，只要揭开几块保温板，就可以进行处理，所以易于维修。5.3.3通风屋面通风屋顶屋盖由实体结构变为带有封闭或通风的空气间层的结构，提高了屋盖的夏季隔热能力。在气候炎热多雨的夏季，这种屋面构造形式更显示出它的优越性。以重庆市荣昌节能试验建筑为例，在自然通风条件下，实砌屋顶内表面温度平均值为35.1℃，最高温度达38.7℃，而通风屋顶为33.3℃，最高温度为36.4℃，在连续空调情况，通风屋顶内表面温度比实砌屋面平均低2.2℃。而且，通风屋面内表面温度波的最高值比实砌屋面要延后3~4小时。通风屋面冬季保温性能差通风