建筑热工学习.pptx

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1、24 三月 20231第三章第三章 建筑保温建筑保温建筑保温的目的和意义抵御室外寒冷的气候条件对建筑及室内环境的影响我国除华南属夏热冬暖区外，其他地区均存在着冬冷的问题，需要建筑保温减少建筑的采暖能耗，是建筑节能的重要手段建筑保温水平的高低决定了建筑节能的程度；节能建筑的发展方向：节能建筑低能耗建筑无能耗建筑建筑节能的三个阶段：节约能源能量保持能源效率改善室内的热舒适性，提高人们的生活质量第1页/共47页24 三月 20232第三章第三章 建筑保温建筑保温建筑保温的目的和意义国别外墙外窗屋顶中国北京1.16 0.824.000.80 0.60哈尔滨0.52 0.402.500.50 0.30瑞

2、典南部0.172.00.12德国0.501.500.22加拿大相当于哈尔滨的HDD0.272.220.17 0.33相当于北京的HDD0.362.860.23 0.40低能耗住宅0.30 1.20.20无能耗住宅0.150.80.10国内外建筑外围护结构传热系数对比第2页/共47页24 三月 20233第三章第三章 建筑保温建筑保温建筑保温的目的和意义名词解释采暖期、采暖地区采暖期：日均气温5采暖地区：一年内日均气温5的天数超过90天的地区，一般为秦岭-淮河一线以北地区采暖度日数（Heating Degree Day,HDD）体形系数换气次数（Air Change Rate,ACR）窗墙面积比

3、第3页/共47页24 三月 20234第三章第三章 建筑保温建筑保温3.1 建筑保温的基本原则及大致途径建筑保温的基本原则充分利用有利因素，克服不利因素的影响根据不同的室外气候条件，采取相应的保温手段优先解决能耗大的部位的保温采暖设备的优化第4页/共47页24 三月 20235第三章第三章 建筑保温建筑保温3.1 建筑保温的基本原则及大致途径建筑保温的途径提高围护结构本身的保温性能建筑的体形设计，尽量减少外围护结构的面积争取良好的朝向和适当的建筑间距提高建筑的气密性，防止冷风渗透避免潮湿，防止围护结构表面及内部产生冷凝第5页/共47页24 三月 20236第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2

4、建筑保温设计设计依据民用建筑热工设计规范(GB 50176-93)民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）(JGJ 26-95)夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准(JGJ 134-2001)建筑保温的最低要求及最小总热阻的计算建筑保温设计的最低要求为使建筑外围护结构内表面不产生结露，外围护结构的总热阻必须大于一定的值，这个值称为“最小总热阻”。最小总热阻由室内外的计算温度差以及室内计算温度与内表面的允许温差所决定第6页/共47页24 三月 20237第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计建筑保温的最低要求及最小总热阻的计算最小总热阻R0,min的计算最小总热阻R0,min计算中应注意

5、的问题室外计算温度的取值，根据热惰性指标而定具体的材料的导热系数及蓄热系数应根据构造、施工等不同状况加以不同的修正温差修正系数允许温差轻质材料外墙的最小总热阻附加值第7页/共47页24 三月 20238第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计建筑保温的最低要求及最小总热阻的计算最小总热阻R0,min计算中应注意的问题外墙材料与构造连续供热间歇供热密度为8001200kg/m3的轻骨料混凝土单一材料墙体15203040密度为500800kg/m3的轻骨料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20304060密度小于500kg/m3的轻质复合墙体；外侧为砖或混凝土、

6、内侧复合轻质保温材料的墙体30406080轻质外墙最小总热阻的附加值（%）第8页/共47页24 三月 20239第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计建筑保温的最低要求及最小总热阻的计算例题第9页/共47页24 三月 202310第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计围护结构的经济传热阻影响因素v可见的因素：围护结构造价（保温材料及施工）、设备系统费用、运行及维护费（能源价格、设备折旧等）v不可见的因素：环境成本、舒适度、劳动力成本能源价格变动等结论v在条件许可的情况下，热阻越大越好;v当通过围护结构散失的热量不再是房间总能耗的主要时，再增加热阻没有意义。第10页/共4

7、7页24 三月 202311第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计节能建筑的设计指标及计算设计指标v规定性指标1.围护结构的传热系数限值（根据体型系数、热惰性指标等）2.窗户的传热系数、窗墙比3.换气次数（空气渗透）v性能性指标采暖耗热量指标qH，采暖耗煤（电）量指标采暖耗热量指标的计算v定义：在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的、需由室内采暖设备供给的热量，单位：W/m2。第11页/共47页24 三月 202312第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计节能建筑的设计指标及计算采暖耗热量指标的计算v计算方法整个采暖期的能耗QH：

8、第12页/共47页24 三月 202313第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计建筑保温的最低要求及最小总热阻的计算最小总热阻R0,min的计算最小总热阻R0,min计算中应注意的问题室外计算温度的取值，根据热惰性指标而定具体的材料的导热系数及蓄热系数应根据构造、施工等不同状况加以不同的修正温差修正系数允许温差轻质材料外墙的最小总热阻附加值第13页/共47页24 三月 202314第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计建筑保温的最低要求及最小总热阻的计算最小总热阻R0,min计算中应注意的问题第14页/共47页24 三月 202315第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2

9、 建筑保温设计建筑保温的最低要求及最小总热阻的计算最小总热阻R0,min计算中应注意的问题第15页/共47页24 三月 202316第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计建筑保温的最低要求及最小总热阻的计算例题(p.58-60)第16页/共47页24 三月 202317第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计围护结构的经济传热阻影响因素v可见的因素：围护结构造价（保温材料及施工）、设备系统费用、运行及维护费（能源价格、设备折旧等）v不可见的因素：环境成本、舒适度、劳动力成本、能源价格变动等结论v在条件许可的情况下，热阻越大越好；v当通过围护结构散失的热量不再是房间总能耗的

10、主要因素时，再增加热阻没有明显的效果。第17页/共47页24 三月 202318第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计节能建筑的设计指标及计算设计指标v规定性指标1.围护结构的传热系数限值（根据体形系数、热惰性指标等）2.窗户的传热系数、窗墙比3.换气次数（空气渗透）v性能性指标采暖耗热量指标qH，采暖耗煤（电）量指标采暖耗热量指标的计算v定义：在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的、需由室内采暖设备供给的热量，单位：W/m2。第18页/共47页24 三月 202319第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计节能建筑的设计指标及计算

11、采暖耗热量指标的计算v计算方法整个采暖期的能耗QH：第19页/共47页24 三月 202320第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计节能建筑的设计指标及计算节能建筑的设计指标及计算采暖能耗QH与采暖度日数的关系第20页/共47页24 三月 202321第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计节能建筑的设计指标及计算节能建筑的设计指标及计算北京(te=-1.6)耗热量指标百分数(%)1620.61001722.0106.71823.4113.51924.8120.12026.1126.9室内计算温度每升高1，采暖能耗增加多少？（以北京为例）第21页/共47页24 三月 20

12、2322第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计围护结构保温构造围护结构保温构造三种主要的保温构造方案保温、承重合二为一；单设保温层；复合构造内保温、中保温和外保温外保温的优点：减少结构层受常年温度应力的影响，提高结构的耐久性；有利于防止或减少保温层内部产生凝结；可使热桥部位的热损失减少，并能防止热桥内表面局部结露；利于房间的热稳定性；旧房改造第22页/共47页24 三月 202323第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计围护结构保温构造围护结构保温构造内保温、中保温和外保温外保温的缺点：对于短暂使用的房间，由于升温慢而不利；对保温材料的要求高；必须有很好的外表面保护方案

13、倒置式屋面（Upside Down）第23页/共47页24 三月 202324第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计传热异常部位的保温措施传热异常部位的保温措施窗户的保温存在的主要问题：集中了隔热保温、视觉、采光、通风、日照、建筑造型甚至私密等诸多矛盾；从建筑保温的角度看，是保温性能最差的部件；不仅窗户本身（包括玻璃、窗框和窗樘等）的热阻太小，而且缝隙的冷风渗透对能耗的影响也很大。第24页/共47页24 三月 202325第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计传热异常部位的保温措施传热异常部位的保温措施窗户的保温改善的措施：控制各向墙面的开窗面积；一般以窗墙面积比(简称

14、“窗墙比”）来表示，北方采暖地区要求：北向0.20(OLD)or 0.25(NEW)；东西向0.25(OLD_SINGLE)or 0.30(OLD_DOUBLE,NEW)南向0.35提高窗的气密性，减少冷风渗透；提高窗框的保温性能；提高玻璃部分的保温性能。第25页/共47页24 三月 202326第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计传热异常部位的保温措施传热异常部位的保温措施热桥的保温存在的主要问题：内表面的温度过低，容易产生表面凝结；能耗增大。改善的主要措施：尽量以非贯通式热桥替代贯通式热桥；热桥部位增加保温处理第26页/共47页24 三月 202327第三章第三章 建筑保温建

15、筑保温3.2 建筑保温设计传热异常部位的保温措施传热异常部位的保温措施围护结构转角部位的保温存在的主要问题：内表面的温度过低，容易产生表面凝结；能耗增大。改善的主要措施：转角部位增设保温材料；保温材料的位置以外保温为宜。第27页/共47页24 三月 202328第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计传热异常部位的保温措施传热异常部位的保温措施地面的保温地面传热的特点：吸热指数B人体的舒适要求：头冷足热地面的热工性能的选择周边部位增设保温材料第28页/共47页24 三月 202329第三章第三章 建筑保温建筑保温3.2 建筑保温设计传热异常部位的保温措施传热异常部位的保温措施围护结构

16、转角部位的保温存在的主要问题：内表面的温度过低，容易产生表面凝结；能耗增大。改善的主要措施：转角部位增设保温材料；保温材料的位置以外保温为宜。第29页/共47页24 三月 202330第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮围护结构的湿状况围护结构的湿状况湿状况的主要决定因素材料的原始湿度施工过程中进入结构的水分干法施工或装配式施工可大大减少水分的渗入由于毛细管作用，由土壤渗透到结构中的水分一般要求围护结构作防潮层由于雨、雪作用而渗透到结构中的水分使用过程中的水分由于材料的吸湿作用，从空气中吸入的水分空气中的水分在围护结构表面或内部产生冷凝（学习重点）第30页/共47页24 三月 202

17、331第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮围护结构的湿状况围护结构的湿状况表面凝结和内部冷凝表面凝结 主要由于热的湿空气遇到冷的表面而在表面产生凝结水的现象。内部冷凝 当水蒸汽在围护结构内部传输时，一旦遇到内部某个冷区温度达到或低于露点温度，水蒸汽即形成凝结水，这种现象称为内部冷凝。内部冷凝由于发生在结构的内部而更加难以处理第31页/共47页24 三月 202332第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮围护结构中的水分迁移围护结构中的水分迁移水分迁移的原因及特点水分迁移的原因材料内部的压力差（分压力或总压力）、湿度差（材料的含湿量的不同）以及温度差均能引起材料内部水分的迁移；

18、水分迁移的特点迁移方向：由高势位面传向低势位面；纯湿传导：在没有温差条件下的水分迁移；热湿传导：有温差条件下的水分迁移；水分迁移的相态：以气态的扩散方式迁移（水蒸汽渗透）；以液态水的毛细渗透方式迁移当材料的含湿量低于其最大含湿量时，以水蒸汽渗透的形式迁移，当高于最大含湿量时，以液态毛细渗透方式迁移。第32页/共47页24 三月 202333第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮围护结构中的水分迁移围护结构中的水分迁移水蒸汽渗透计算传湿分析的简化纯湿传导、仅水蒸汽渗透与传热过程有类似之处，但有本质的区别计算公式材料蒸汽渗透系数（g/m2.h.Pa)油毡1.35x10-6玻璃棉4.88x1

19、0-4静止的空气6.08x10-4第33页/共47页24 三月 202334第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮围护结构中的水分迁移围护结构中的水分迁移水蒸汽渗透计算计算公式第34页/共47页24 三月 202335第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮围护结构冷凝的检验围护结构冷凝的检验表面凝结内部冷凝的检验检验步骤：1)根据室内外空气湿度，确定水蒸汽分压力Pi和Pe，并算出各层材料的水蒸汽分压力Pm，作出P线；2)根据室内外气温ti和te，确定各层的温度分布m，并查表求得饱和蒸汽压Ps，作出Ps线；3)根据两条线是否相交判断内部是否出现冷凝。第35页/共47页24 三月

20、202336第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮围护结构冷凝的检验围护结构冷凝的检验内部冷凝强度的计算冷凝界面计算公式第36页/共47页24 三月 202337第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮围护结构冷凝的检验围护结构冷凝的检验内部冷凝强度的计算湿度增量与允许增量v整个采暖期内材料的湿度增量：v湿度增量应不超过材料的允许增量第37页/共47页24 三月 202338第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮防止和控制冷凝的措施防止和控制冷凝的措施防止和控制表面凝结正常湿度的采暖房间高湿房间地面泛潮的防止防止和控制内部冷凝材料布置顺序应遵循“进难出易”的原则；设置隔汽

21、层；设置通风间层或泄汽沟道第38页/共47页24 三月 202339第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮防止和控制冷凝的措施防止和控制冷凝的措施设置通风间层或泄汽沟道第39页/共47页24 三月 202340第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮围护结构中的水分迁移围护结构中的水分迁移水蒸汽渗透计算传湿分析的简化纯湿传导、仅水蒸汽渗透与传热过程有类似之处，但有本质的区别计算公式材料蒸汽渗透系数（g/m2.h.Pa)油毡1.35x10-6玻璃棉4.88x10-4静止的空气6.08x10-4第40页/共47页24 三月 202341第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮围

22、护结构中的水分迁移围护结构中的水分迁移水蒸汽渗透计算计算公式第41页/共47页24 三月 202342第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮围护结构冷凝的检验围护结构冷凝的检验表面凝结内部冷凝的检验检验步骤：1)根据室内外空气湿度，确定水蒸汽分压力Pi和Pe，并算出各层材料的水蒸汽分压力Pm，作出P线；2)根据室内外气温ti和te，确定各层的温度分布m，并查表求得饱和蒸汽压Ps，作出Ps线；3)根据两条线是否相交判断内部是否出现冷凝。第42页/共47页24 三月 202343第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮围护结构冷凝的检验围护结构冷凝的检验内部冷凝强度的计算冷凝界面计算

23、公式第43页/共47页24 三月 202344第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮围护结构冷凝的检验围护结构冷凝的检验内部冷凝强度的计算湿度增量与允许增量v整个采暖期内材料的湿度增量：v湿度增量应不超过材料的允许增量第44页/共47页24 三月 202345第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮防止和控制冷凝的措施防止和控制冷凝的措施防止和控制表面凝结正常湿度的采暖房间高湿房间地面泛潮的防止防止和控制内部冷凝材料布置顺序应遵循“进难出易”的原则；设置隔汽层；设置通风间层或泄汽沟道第45页/共47页24 三月 202346第三章第三章 建筑保温建筑保温3.4 建筑防潮防止和控制冷凝的措施防止和控制冷凝的措施设置通风间层或泄汽沟道第46页/共47页24 三月 2023建筑物理(热工、光学部分）47感谢您的观看！第47页/共47页