建筑物理與建筑設備輔導:建筑熱工與節能15


第四節 圍護結構的保溫設計
一、建筑保溫綜合處理的基本原則
1,充分利用太陽能;
2,防止冷風的不利影響;
3.選擇合理的建筑體形和平面形式;
4.使房間具有良好的熱特性與合理的供熱系統。
二、圍護結構的保溫設計
外墻、屋頂、直接接觸室外空氣的樓板和不采暖樓梯間的隔墻等圍護結構,應進行保溫驗算。
圍護結構的保溫驗算是在穩定傳熱條件下進行的,評價圍護結構保溫性能的主要指標是傳熱阻R0或傳熱系數Ko
(一)最小傳熱阻的確定
Ro,min=(ti-te).n.Ri/ [Δt] (14-44)
式中 ti――冬季室內計算溫度,0C;
te――冬季室外計算溫度,0C;
n――溫差修正系數;
Ri――內表面換熱阻,m2?K/W;
[Δt]――室內空氣與圍護結構內表面之間的允許溫差,0C。
1,室內計算溫度ti
根據房間的使用性質有不同的規定值。一般工業與民用建筑ti=180C;高級居住建筑、醫療、福利、托幼建筑ti=200C;工業企業的輔助建筑按《工業企業衛生標準》取值,以生產工藝要求為主的廠房或實驗室應按相應的規范取值。
2,室內空氣與圍護結構內表面之間的允許溫差[Δt]
根據房間的使用性質與圍護結構的類型可查《民用建筑熱工設計規范》中的允許溫差 表求得。
3,溫差修正系數n
當所設計的圍護結構的外表面不直接與室外空氣接觸時所進行的溫差修正。可查《民用建筑熱工設計規范》中的溫差修正系數n值表求得。
4,室外計算溫度te
考慮到室內外空氣溫度實際上存在著不同程度的波動,圍護結構的熱穩定性對維持室內溫度的穩定有十分重要的作用,因此,室外計算溫度te的取值應根據圍護結構熱情性指標D值的大小按級別進行調整,使得圍護結構的保溫性能能夠達到同等的水平。
室外計算溫度 表14-4
類型 |
熱惰性指標D |
te的取值 | |
І |
重型 |
>6.0 |
te=tw |
Π |
中型 |
4.1~6.0 |
te=0.6tw+0.4 te,min |
ш |
輕型 |
1.6~4.1 |
te=0.3tw+0.7 te,min |
ІV |
超輕型 |
≤1.5 |
te=te,min |
5,對有熱穩定要求的建筑物(如居住建筑、醫療、托幼建筑、辦公樓、學校)外墻,如使用輕質材料或內側復合輕質材料時,最小傳熱阻還須進行附加修正。
輕質外墻最小傳熱阻的附加值 表14-5
類型 |
連續供熱 |
間歇供熱 |
密度為800~1200kg/m3的輕骨料混凝土單一墻體 |
15%~20% |
30%~40% |
密度為500~800kg/m3的輕骨料混凝土單一墻體; 外側為磚或混凝土,內側復合輕混凝土的墻體 |
20%~30% |
40%~60% |
平均密度小于 外側為磚或混凝土,內側復合輕質材料(如巖棉、玻璃棉、石膏板等)墻體 |
30%~40% |
60%~80% |
(二)圍護結構的保溫設計
1,保溫設計的要求
(1)圍護結構的傳熱阻不得小于最小傳熱阻:
(2)寒冷和夏熱冬冷地區設置集中采暖的居住建筑和公共建筑(醫院、托幼、辦公樓、學校等),當圍護結構熱惰性指標低于n型時,應對其屋頂和東、西外墻進行夏季隔熱驗算,該處圍護結構的傳熱阻不得小于最小傳熱阻和夏季隔熱要求的傳熱阻中的大者。
(3)應該符合國家有關節能標準的要求。
2.保溫設計計算類型
(1)設計計算:根據要求計算圍護結構所需要的保溫材料層的厚度。
(2)校核計算:已有圍護結構保溫構造方案,驗算是否符合保溫設計的要求。
(三)絕熱材料
1.絕熱材料
絕熱材料是指導熱系數λ<0.25w/(m?K)且能用于絕熱工程的材料。
2, 膨響材料導熱系數的因素
(1)密度。一般情況下,密度越大,導熱系數也越大,但某些材料存在著最佳密度的界限,在最佳密度下,該材料的導熱系數最小。
(2)濕度。絕熱材料的濕度增大,導熱系數也隨之增大,因此,濕度對絕熱材料導熱系數的影響在建筑熱工設計中必須引起充分注意。
(3)溫度。絕熱材料的導熱系數隨溫度的升高而增大。一般在高溫或負低溫的情況下才考慮其影響。
(4)熱流方向。對各向異性材料(如木材、玻璃纖維),平行于熱流方向時,導熱系數較大;垂直于熱流方向時,導熱系數較小。
其中,對熱導系數影響最大的因素是材料的密度和濕度。
3,絕熱材料的選擇
選擇保溫材料時,不僅需要考慮材料的熱物理性能,還應該了解材料的強度、耐久性、耐火、耐侵蝕性,以及使用保溫材料時的構造方案、施工工藝、材料的來源和經濟指標等。 、
(四)圍護結構保溫構造方案:
1.常用的構造方案
(1)單設保溫層;
(2)使用封閉的空氣間層或帶鋁箔的封閉空氣間層;
(3)保溫層與承重層合二為一;
(4)復合構造。
2.保溫層位置的設置
(1)內保溫:保溫層在承重層內側;
(2)中間保溫:保溫層在承重層中間;
(3)外保溫:保溫層在承重層外側。
保溫層的位置的正確與否對結構及房間的使用質量、結構造價、施工和維持費用都有重大影響,必須予以足夠的重視。
外保溫方案的優點:
1)保護主體結構,降低溫度應力起伏,提高結構的耐久性;
2)對結構及房間的熱穩定性有利;
3)對防止和減少保溫層內部產生水蒸氣凝結有利;
4)減少熱橋處的熱損失,防止熱橋內表面結露;
5) 有利于舊房的節能改造。
注意,外保溫方案的一些優點是有前提的。例如,只有規模不太大的建筑(如住宅)外保溫能夠提高結構及房間的熱穩定性,而在建筑內部有大量熱容量的結構(隔墻、柱)和參與調節的設備時,外保溫的蓄熱作用就不太明顯了。
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