1.3 建筑保温与节能(2)

地暖保温
楼 板 传 热 实 验 模 拟
德 国 保 温 隔 热 技 术 示 意 图
保温隔热新材料
1.3.4 围护结构受潮的防止和控制 ---- 保温影响之二
需尽量避免在围护结构内表面产生结露，同时更应防止在 围护结构内部因蒸汽渗透而产生凝结受潮。 空气含湿量不变，当空气温度降低时，相对湿度达到100%， 如继续降低温度，则空气中的水蒸汽将凝结析出，产生冷凝 现象。
单层钢、铝窗的传热系数为 6.4W/(m2K)，即单位面积的热损 失为24cm砖墙的 3 倍以上。窗面 积愈大，对保温和节能愈不利。
保温门
窗户传热系数值
对于居住和公共建筑窗户的传热系数，应该满足国家标准 《建筑外窗保温性能分级及其监测方法》(GB8484)的要求。
对窗户传热系数的要求：
地区 严寒地区 寒冷地区 朝向 各向窗户 各向窗户 北向 传热系数 K [W/m2· K] ≤3 ≤6.4 ≤5
围护结构内部的分布情况含 有丰富的信息。 温压 t P
思考题一 ：
ti
Psi Pi 湿气 te
Pse Pe
1. P 线为何是折(直)线？ 2. PS 线为何是曲线？ 3. 为何 PSi > Pi ？ 4. 如 PSi = Pi ，条件为何？φ 5. 可否 Pi > Psi ？ 6. 渗透量恒定，ΔP = (Pi - Pe) 大 小有何意义？ H0 7. ΔPS = (PSi - PSe) 大小有何意义？ t i– t e L
窗户保温性能分级：
等级 分级指标 等级 1 K≥5.5 6 2 5.5> K≥5.0 7 3 5.0> K≥4.5 8 4 4.5> K≥4.0 9 5 4.0> K≥3.5 10
分级指标
3.5> K≥3.0
3.0> K≥2.5
2.5> K≥2.0
2.0> K≥1.5
K<1.5
阳台门下部门肚板的传热系数应符合以下要求：
K
K
K
Low-e 玻璃
充气 空腔 内层 玻璃
透明热反射膜
密封垫和断热条 高绝热性能的Low-e 三玻玻璃窗
在玻璃上涂贴对辐射有选择性穿透及吸收性能的材料(如二
氧化锡、铟等)，效果几乎相当于设置双层玻璃窗。
镀膜玻璃砖
在窗的内侧或双层窗的中间挂窗帘 ，如在窗内侧挂铝箔隔 热窗帘(在玻璃纤维布或其他布质材料内侧贴铝箔)后，窗户 的热阻值可比单层玻璃提高 2.7 倍。
厚度
P t
思考题二 ：
ti
Psi Pi 这可能吗? 实际情况是怎样的？冷凝 再问： 如何改进此情形？材料布置 主要改进哪一方面？渗透系数 需要考虑哪些因素？
te
Pse Pe
平壁
L
在围护结构蒸汽渗透的途径中，若材料的蒸汽渗透系数出 现由大变小的界面，水蒸汽在此将遇到较大的阻碍，最易发 生冷凝现象。习惯上把这个最易出现冷凝、而且凝结最严重 的界面，叫做围护结构内部的“冷凝界面”。
3. 外墙交角的保温
平面设计中力求减少凹凸部位，但外墙角总存在 。 在墙角部位，外表面的散热面积大于内表面的吸热面积； 加之室内交角部位气流不畅，于是该部位表面吸收的热量比 主体表面少，致使交角内表面温度比主体内表面的温度低。
附加保温尺度
交角内表面空气温度分布差异
建材里、角温度分布
外墙角的内表面温度
南
(2) 提高窗的气密性，减少冷风渗透
在窗两侧压差为10Pa(1mmH2O)时，单位时间单位窗缝隙长度的 空气渗透量：低层建筑不大于4.0m3/mh,中高层不大于2.5m3/mh
《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》规定：Δp=l0Pa时 1-6层：不低于3级水平 ( 每米缝长空气渗透量≤2.5m3/(m· ); h) 7-30层：不低于4级水平 ( 每米缝长空气渗透量≤1.5m3/(m· ) h)
渗透系数
渗透量
冷凝界面一般出现在保温材料和外侧密实材料的交界处。
围护结构采暖期内冷凝量的计算
进出某一界面的蒸汽渗透强度之差称为截面处的冷凝强度：
采暖期内总的冷凝量的近似估算值为：
采暖期内保温材料的重量湿度增量为：
为保证围护结构内部处于正常的湿度状态，不影响其保温效 果，保温层受潮后的湿度增量△ω不应超过允许值[△ω]。一些 常用保温材料的[△ω]值见 表1.3-12 。
双玻璃窗
(4) 增加玻璃部分的保温能力，提高冬季太阳辐射得热
窗的特性包括窗玻璃的太阳辐射得 热系数SHGC 和窗框窗洞比。 严寒和寒冷地区应采用双层窗甚至 三层窗，增加窗扇层数，增大窗的热 阻。 采用双玻窗，玻璃之间空气层厚度 以20 ~ 30mm为宜。 高保温性能的双层低辐射Low-e 玻 璃窗，或 Low-e 中空复合玻璃窗。
室外
热桥 阻断
保温层
热桥
导热快
室内
板材热桥
热桥
保温性能最差结构
热 桥
热桥 热桥
需要单独校验热桥内表面是否揭露，并采取相应保温措施。 当肋宽与结构厚度之比≤1.5， 当肋宽与结构厚度之比＞1.5，
贯通式热桥的保温处理： 保温层的厚度 保温层的宽度 >1.5δ(a<δ)；>2δ(a>δ) 非贯通式热桥的保温处理：热桥布置在靠近外壁面处有利。
① 正常湿度的采暖房间
应尽可能使围护结构内表面附近的气流畅通，家具不宜 紧靠外墙布置。围护结构内表面层宜采用蓄热系数较大的 材料 。 ② 高湿房间 —— 浴池，游泳馆，卫生间等
一般是指冬季室内空气温度处于18~20℃以上，而相对湿 度高于75％的房间。 内表面可采用吸湿能力强又耐潮湿的饰面层----间歇房； 内表面可设不透水饰面或增设防水层，将表面冷凝水滴 导流，并有组织地排除----长期房。
抗潮弱 抗潮强 抗潮弱
处理应结合实际热工情况
保温砂浆
聚苯乙烯 保温砂浆
水泥砂浆
防水层
一般地区
砖瓦贴面
寒冷地区
例：如下图所示的外墙结构是否会产生内部凝结。已知：
ti 16 ℃， i 60% ，采暖期室外 te 0℃， i 50% 。
2. 防止和控制冷凝的措施 (1) 防止和控制表面冷凝
井水冬 暖夏凉
地面热工性能类别
类型 I II III 吸热指数B [W/(m2·- 0.5· h K)] <17 17~23 >23 适用建筑类型 高级居住建筑、托幼、医疗建筑 一般居住建筑、办公、学校建筑 临时逗留及室温高于23℃的采暖房间
B 值与地面材料λ、c、ρ有关，依据 B 值将地面分为三类。 地面及土壤中温度分布
注：窗墙面积比，南向0.283，东西向0.114，北向0.114
门窗的传热损失比例为40.8%，连同门窗缝的空气渗透耗热 量占总耗热量的57.5%，外墙和内隔墙的耗热量占35.3%，
1. 窗的保温
窗是保温能力最差的部件；主要原因是窗框、窗樘、窗玻 璃等的热阻太小，还有经缝隙渗透的冷风和窗洞口的附加热 损失。窗的热阻或传热系数取决于窗的材料与构造，《规范》 列举的常用窗户传热系数值见下表。
严寒地区：K ≤1.35 W/(m2· K)； 寒冷地区：K ≤ 1.72 W/(m2· K)
(1) 控制各向墙面的开窗面积
窗墙面积比：是窗洞口面积与房间立面单元面积(即房间层 高与开间定位线围成的面积)的比值。
《标准》规定各朝向的窗墙面积比为： a) 北向≤0.25 ； b) 东、西向≤0.25 ； c) 南向≤0.35 。 西
1.3.3 围护结构传热异常部位的保温措施 ---- 保温影响之一
房屋建筑的围护结构中必然会有一些异常部位， 包括：门窗洞、外围护结构转角及交角、围护结构中的各 种嵌入体（热桥）、地面等。
建
围护结构热工缺陷检测
室内综合环境监测仪
外围护结构各部分耗热量分布
外围护结构名称 外墙 屋面 外窗 外门 楼梯间内隔墙 地面 空气渗透耗热量 耗热量(W) 25150.0 4347.0 32573.0 6026.0 8205.0 2521.0 15805.0 所占围护结构耗热量 比例(%) 26.6 4.6 34.4 6.4 8.7 2.6 16.7
外门保温设计
外门指与室外空气直接接触的门，它的热阻比外窗大， 但要小于外墙和屋顶的热阻，所以也是保温的薄弱环节。 门的另外一个特点是开启频繁，造成的冷风渗透量大。
2. 热桥保温
―热桥”——围护结构中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。
热桥就是围护结构中热量容易通过的构件或部位。例如， 在钢筋混凝土框架填充墙中的钢筋混凝土梁、柱都是砖墙的 热桥；但如在加气混凝土砌块墙中有砖砌的柱子，那么砖柱 就成了加气混凝土墙的热桥。
(3) 提高窗框的保温性能
▲宜推广应用塑料PVC窗框、断热型铝合金窗框，并将窗 框与墙之间的缝隙用保温砂浆或泡沫塑料等填充密封。
薄
▲窗框不宜平墙体内、外表面装置，而应 设在墙体的中间部位。
有的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
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还有一种框架结构被称作铝包木，木质框架的户外部分 为一层铝合金结构，它是综合了木质框架的隔热性好以及 铝合金强度高的优点。 相对来说，木质应该是最为完美的窗体框架材质，无论 从隔热、隔音等角度来说都有明显的优势，而且与生俱来 的质感和自然花纹更为让人心动。木质窗唯一的一个缺点 就是造价太高。
ti , te P , P si se

P 100% PS
Pi
Pse Pe
i , e P , P i e
Pm Pi
H
j 1
m -1
j
H0
( Pi Pe )
(m=2,3,4, n)
② 根据室内、外空气温度 ti 和 te，确定围护结构各界面层的 温度；
并从资料中查出各界面层相应温度的饱和水蒸汽分压力Psi， 作出Ps 分布曲线 ---- 非均匀分布。 ③ 根据P 线与Ps 线相交与否来判断围护结构内部是否会出现 冷凝现象。Ps 线与P 线不相交，说明内部不会产生冷凝，两 线相交，则内部会出现冷凝。
1. 围护结构冷凝的检验（ 若t≤td或P≥Ps会出现冷凝） a. 表面冷凝的检验 —— 实测
检验内表面是否产生冷凝，实质上是检验该处的温度是否 低于露点温度 td 。
直接测出 (ti , i ) ，查空气温湿图P69图
1.2-28，得露点温度 td，是否θi > td ；
或查饱和水蒸汽分压力表，得ti →Psi ， 计算 P Psii，再查表得 Pi→ td 。 i
将弹性较好的橡皮条固定在窗框 上，窗扇关闭时压紧在密封条上， 效果良好。
采用密封条和减压槽效果较 好，风吹进减压槽时，形成涡流， 使冷风和灰尘的渗入减少。
门、窗热工缺陷检测
型材尼龙条的保温与隔热实验检验
玻璃
北欧国家的民居 保温防风第一
从卫生上讲，并非气密程度愈高愈好，采暖居住建筑换 气次数为 0.5 次/h，其他建筑为 1 次/h。
国 外 防 排 水 处 理
防湿板
外墙面处理
防护隔断
③ 南方地区
春夏之交气温骤升骤降，空气的湿度大，当气温突然升高时， 某些表面特别是地面温度将处于 td 之下，出现泛潮现象。 原因：地表材料热惯性大，气温剧变使地面温度滞后。
要防止地面泛潮应注意：
地面应具有一定的热阻，减少地面对土层的传热量； 地表材料的蓄热系数要小，地面温度能随空气温度波动； 表面材料有一定的吸湿作用，以吞吐表层凝结的水分。 水泥砂浆、混凝土、水磨石地面等易泛潮； 而木、粘土砖、三合土地面满足上述要求，一般不会泛潮。 泛潮现象也可能在墙面、顶棚等表面出现，所以在一般非 用水房间不宜采用不透汽材料作内饰面。
b. 内部冷凝的检验 ---- 图解曲线式
ti Psi Pi 多层平壁 te Pse
孔隙中凝结
内
外
温度分布 饱和水蒸汽分压力
Pe
实际水蒸汽分压力
按下述步骤检验：
① 根据室内、外空气的温、湿度，确定水蒸汽分压力Pi 和Pe , 并依次计算出围护结构各界面层的水蒸汽分压力，作出P 分布 直线； ti 平壁 te 已知 (ti , i )、(te , e )，得 Psi
比例系数ξ放大了转角的不利影响，促使设计更注意安全。 如室内交角处的温度低于露点温度，就需要采取保温措施。 最小附加热阻为
4. 地面的保温
《规范》规定用吸热指数B 作为评价地面热工质量的指标， 具体数值见P94 表1.3-14。
日照影响
严寒地区采暖建 筑的底层地面
蓄热能力
沿外墙周边地面局部保温处理 距内墙0.5-2m范围内附加保温层。
防潮加护
排湿引流机理
(2) 防止和控制内部冷凝