建筑物理课件3

2020/2/26第三章建筑保温1河北工程大学建筑学院孙凤明2020/2/26第三章建筑保温2第三章建筑保温•建筑保温设计综合处理的基本原则•建筑保温设计的有关规定•建筑保温综合措施在我国大约有占全国总面积60％的地区冬季室内需要供暖，这些地区的建筑在设计上即要考虑保证良好的室内热环境，还要注意节省采暖的能耗和建造费用，即需注意建筑保温问题。建筑保温主要包括围护结构和建筑方案设计中的保温综合处理。2020/2/26第三章建筑保温3第一节建筑保温设计综合处理的基本原则建筑保温设计考虑的不利情况是在冬季阴天、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地主要按稳定传热计算。图3－1为冬季室外温度波动示意图。2020/2/26第三章建筑保温4图3－1冬季室外计算温度波动图2020/2/26第三章建筑保温5在进行建筑保温设计时，为了充分利用有利因素，克服不利因素，从各个方面全面处理有关建筑保温设计问题，应注意以下几条基本原则：一、充分利用太阳能二、防止冷风的不利影响三、选择合理的建筑体形与平面形式四、使房间具有良好的热特性与合理的供热系统2020/2/26第三章建筑保温6第二节建筑保温设计的有关规定我国现行的《民用建筑热工设计规范》(GB50176－93）和《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分)》（JGJ26－95）《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》，(JGJ134－2001)《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》(JGJ75—2003)中，对围护结构的保温要求都作了规定。围护结构保温能力的选择主要是根据气候条件和房间的使用要求，并按照经济和节能的原则而定。2020/2/26第三章建筑保温72006年国家建设部和质检总局联合发布《居住建筑节能设计标准》，面向公众征求意见。业内人士普遍认为，此标准一旦正式实施，意味着我国居住建筑节能设计标准将由行业标准升级至国家标准。新标准是在1995年发布的行业标准《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》、2001年发布的行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、2003年发布的行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》的基础上，统一修订补充，制定出的包括全国各地区居住建筑节能设计标准。2020/2/26第三章建筑保温82007年4月4日，河北省建设厅组织召开《居住建筑节能设计标准》发布宣贯会。自5月1日起，《居住建筑节能设计标准》在我省各设区市新建居住建筑中施行，2008年1月1日在全省施行。《标准》的发布实施，标志着我省居住建筑迈入节能第三步。2020/2/26第三章建筑保温9在《民用建筑热工设计规范》（GB50176一93）中对围护结构规定了最小传热阻以保证使用者的最基本卫生要求，在《居住建筑节能设计标准》中则着重考虑经济和节能的需要，二者都是围护结构保温设计的主要依据。2020/2/26第三章建筑保温10一、围护结构的最小传热阻围护结构对室内热环境的影响，主要是通过内表面温度体现的。如内表面的温度太低，不仅对人产出冷辐射，影响到人的健康，而且如温度低于室内露点温度，还会在内表面产生结露，并使围护结构受潮，严重影响室内热环境并降低围护结构的耐久性。在稳定传热条件下，内表面温度取决于室内外温度和围护结构的传热阻，传热阻越大，内表面温度越和室内温度接近，即其温度越高。2020/2/26第三章建筑保温11对大量性工业与民用建筑来说，控制围护结构内表面温度使其不低于室内露点温度以保证内表面不致结露，同时考虑人体卫生保健的基本需要，并控制通过围护结构的热损失在一定范围之内，围护结构的总热阻就不能小于某个最低限度值，这个最低限度的总热阻称为最小总热阻Ro,min。应当指出，规定这个最小总热阻，并不意味着围护结构的实有热阻一定要刚好等于最小总热阻，它只是起码的标准，为满足热舒适和建筑节能的需要，实有的热阻完全可以高于它，但不得低于它。2020/2/26第三章建筑保温12ieiRtnttRmin,0根据《民用建筑热工设计规范》(GB50176－93)最小总热阻的计算公式如下：式中：R0,min－－最小总热阻，（m2·k/w）；ti－－冬季室内计算温度，一般居住建筑取18℃，高级居住建筑，医疗托幼建筑取20℃；te－－冬季室外计算温度（℃），其取值应考虑所选用围护结构的热惰性指标（D）值。在《规范》中将围护结构按其D值不同分为4类，规定了4种室外计算温度的取值方法，见下表。2020/2/26第三章建筑保温13类型热惰性指标Dte的取值方法Ⅰ6.0te=twⅡ4.1～6.0te=0.6tw+0.4te,minⅢ1.6～4.0te=0.3tw+te,minⅣ=1.5te=te,min•注：tw－－采暖室外计算温度，相当于寒冷期连续10天左右的平均温度，℃；•te－－历年最低一日的平均温度，℃；•对于实心墙，当D=6.0时，其冬季室外计算温度均按Ⅱ型取值。表3－1围护结构冬季室外计算温度te℃2020/2/26第三章建筑保温14[Δt]－－围护结构内表面与室内空气间的允许温差（℃）。根据房间性质及结构，按下表取值。允许温差是根据卫生和经济等要求确定的。按允许温差设计的围护结构，其内表面温度不会产生内表面结露现象，同时可满足卫生和控制围护结构传热量的需要。2020/2/26第三章建筑保温15表3－2室内空气与围护结构内表面之间的允许温差[Δt]℃建筑物和房间类型外墙平屋顶和坡屋顶顶棚居住建筑、医院和幼儿园64办公楼、学校和门诊部等64.5礼堂、食堂和体育馆等75.5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70.9(ti-td)2020/2/26第三章建筑保温16注：（1）潮湿房间系指室内温度为13～24℃，相对湿度大于75％，或室内温度高于24℃，相对湿度大于60％的房间。（2）表中ti、td分别为室内空气温度和露点温度，℃。（3）对于直接接触室外空气的楼板和不采暖地下室上面的楼板，当有人长期停留时，取允许温差[Δt]等于2.5℃；当无人长期停留时，取5.0℃。2020/2/26第三章建筑保温17n－－温差修正系数，根据围护结构所处位置情况，按下表取值。表3－3温差修正系数n值序号围护结构及其所处情况n值1外墙、平屋顶及直接接触室外空气的楼板12带通风间层的平屋顶、坡屋顶闷顶及与室外空气相通的不采暖地下室上面的楼板等0.970.30.4伸缩缝、沉降缝的墙抗震缝墙40.750.60.4不采暖地下室上面的楼板：当外墙上有窗户时当外墙上无窗户且位于室外地坪以上时当外墙上无窗户且位于室外地坪以下时5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0.70.43与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙：1-6层建筑7－30层建筑0.60.560.30.3与有采暖管道的设备层相邻的顶板与有采暖管道的设备层相邻的楼板2020/2/26第三章建筑保温18Ri－－围护结构内表面换热阻，[(m2·k)/w]。在《规范》中还规定，对热稳定性要求较高的建筑（如居住建筑、医院和幼儿园等），采用轻型结构时，则在求得Ro·min之后还应按《规范》的规定对其进行附加修正。附加值按下表采用。2020/2/26第三章建筑保温19表3－4轻质外墙最小热阻的附加值％外墙材料与构造当建筑物处在连续供热热网中时当建筑物处在间歇供热热网中时密度为800～1200的轻骨料混凝土单一材料墙体15～2030～40密度为500～800轻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20～3040～60平均密度小于500的轻质复合墙体；外侧为砖或混凝土、内侧复合轻质材料（如岩棉、矿棉、石膏板等）墙体30～4060～80Kg/m3Kg/m3Kg/m32020/2/26第三章建筑保温20[例3－1]北京某住宅楼拟使用如图示的密度为700kg/m3加气混凝土外墙，已知建筑内为连续供热及北京地区冬季室外计算温度te分别为－9℃，－12℃，－14℃，－16℃，请按“最小总热阻的要求确定加气混凝土的厚度。123图3－21、水泥砂浆20mm,λ＝0.93w/(mk),s＝11.26w/(m2k);2、加气混凝土,λ＝0.22w/(mk),s＝3.59w/(m2k);3、混合砂浆20mm,λ＝0.87w/(mk),s＝10.79w/(m2k)2020/2/26第三章建筑保温21[解]（1）求最小总热阻：先假设为Ⅱ型结构，则＝－12℃，按居住建筑外墙查表得（Δt）=6℃，n=1，可得：Romin＝{[（18＋12）×1]/6}×0.11＝0.55(m2k)/w因为是住宅建筑，采用了加气混凝土（密度为700kg/m3）单一墙体，按上表应将Romin再加大30％，则最小总热阻应为Romin＝1.3×0.55＝0.715(m2k)/w2020/2/26第三章建筑保温22(2)计算加气混凝土应有厚度：设加气混凝土厚度为d，则计算如下：R0＝0.115+0.02/0.93+d/0.22+0.02/0.87+0.043＝0.202+d/0.22令R0＝R0,min则得：0.202+d/0.22=0.723(m2·k)/w求得加气混凝土应有厚度。d＝0.115m2020/2/26第三章建筑保温23(3)计算实有热阻和热惰性指标D：R1＝0.02/0.93＝0.021D1＝0.021×11.26＝0.24R2＝0.115/0.22＝0.523D2＝0.523×3.59＝1.88R3＝0.02/0.87＝0.023D3＝0.023×10.79＝0.25得：∑D＝0.24+1.88+0.25＝2.372020/2/26第三章建筑保温24加30％R0,min=1.3×0.613=0.797(m2·k)/w0.6130.115611418Rmin0,（4）重新计算必需热阻，求加气混凝土厚度由于∑D值在1.6～4.0之间，故该结构应为Ⅲ型，在北京室外计算温度应取－14℃，原假设的－12℃不合适。此时：2020/2/26第三章建筑保温25令R0=R0,min得0.797=0.115+0.021+d/0.22+0.023+0.043d/0.22=0.569(m2·k)/wd=0.125m(按计算需0.125m厚）；∑D=0.24+0.569×3.59+0.25=2.53根据计算结果，加气混凝土厚度取0.125m，总热惰性指标为2.53，假设Ⅲ型合适，可以符合设计要求。2020/2/26第三章建筑保温26二、热桥（冷桥）部位的局部内表面温度在围护结构中，常有保温性能远低于主体部分的嵌入构件，如外墙中的钢筋混凝土圈梁等处。这些部位的传热量比主体部分大得多，所以它们的内表面温度也比主体部分低，在建筑热工学中，形象地将这种容易传热的部分叫作“热桥”。在“桥”部位的内表面温度既受“桥”处的热阻和构造方式的影响也受主体部分热阻的影响。2020/2/26第三章建筑保温27图3－4热桥形式2020/2/26第三章建筑保温28在工程中可按《民用建筑热工设计规范》（GB50176—93）采用以下计算式计算冷桥处内表面温度。)()(''''eiioooooiittRRRRRRt2020/2/26第三章建筑保温29式中：θi’------热桥部位的内表面温度，℃；ti------室内空气计算温度，℃；te------冬季室外计算温度，℃；Ro------非热桥部位的传热阻，(m2·K)/W；Ro’------热桥部位的传热阻，(m2·K)/W；Ri------内表面热转移阻，通常取0.11(m2·K)/W；η------特性系数，无因次量，按表3－5取值。2020/2/26第三章建筑保温30表3－5(a)修正系数η值表3－5(b)修正系数η值2020/2/26第三章建筑保温31在热桥处内表面温度的计算式中，对不同类型的热桥应取不同的