建筑物理 保温与隔热

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1、第一篇第一篇 热热 环环 境境第五次第五次第五次第五次作业作业作业作业1.根据自己出生地所在地城市根据自己出生地所在地城市(或邻近城市或邻近城市)类类型和气候区要求型和气候区要求,用计算法作相应日期的棒用计算法作相应日期的棒影图影图(表明城市名表明城市名,纬度纬度,日期日期,棒高比例棒高比例)2.用上述棒影图用上述棒影图,求两同高建筑物正南朝向排列求两同高建筑物正南朝向排列时时,保证从保证从11:00到到13:00两小时日照两小时日照,间距间距D与建筑物高度与建筑物高度H之比之比。第5章 保温与隔热1.保温与隔热概述2.保温隔热设计原理3.围护结构保温设计4.围护结构隔热设计5.15.1保温与

2、隔热概述保温与隔热概述5.1.15.1.1基本概念基本概念围护结构围护结构：墙、屋顶、门窗、地面墙、屋顶、门窗、地面,作用有围作用有围合、阻隔、合、阻隔、保温、隔热、保温、隔热、通风等。通风等。在我国大约有在我国大约有6060的地区冬季室内需要供的地区冬季室内需要供暖。这些地区的建筑在设计上既要考虑保暖。这些地区的建筑在设计上既要考虑保证良好的室内热环境，还要注意节省采暖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。的能耗和建造费用。不让热量从室内传到室外叫保温。不让热量从室内传到室外叫保温。我国南方我国南方，40%左右，左右，气候气候潮湿、潮湿、炎热，炎热，上世纪上世纪90年代后，大

3、量空调设备进入普通年代后，大量空调设备进入普通家庭和各种建筑物，使建筑能耗大大增加。家庭和各种建筑物，使建筑能耗大大增加。不让热量从室外传到室内，叫隔热。不让热量从室外传到室内，叫隔热。保温隔热要求在保温隔热要求在做到室内舒适、健康做到室内舒适、健康的同的同时，实现时，实现能源高效利用。能源高效利用。保温隔热保温隔热统称为统称为绝热，绝热，insulationinsulation，断热断热5.25.25.25.2保温隔热设计原理保温隔热设计原理保温隔热设计原理保温隔热设计原理5.2.15.2.1围护结构的传热过程围护结构的传热过程传热的三个基本过程：内表面感热内表面感热+构件传热构件传热+外表

4、面感热外表面感热（1 1）内表面感热）内表面感热 围护结构的内表面主要通过对流和辐射方围护结构的内表面主要通过对流和辐射方式从室内得到热量，内表面单位面积上在式从室内得到热量，内表面单位面积上在单位时间从室内得到的热量，即到达围护单位时间从室内得到的热量，即到达围护结构内表面的热流密度结构内表面的热流密度q qi i可通过室内气温可通过室内气温t ti i、内表面温度内表面温度i i用下式计算：用下式计算：ai-为内表面热转移系数，表示当内表面表示当内表面与室内空气之间的温差为与室内空气之间的温差为 1K1K（1 1C C）时，单位时间单位表面积的传热量。内表时，单位时间单位表面积的传热量。内

5、表面热转移系数应为内表面辐射换热系数（面热转移系数应为内表面辐射换热系数（riri）与内表面对流换热系数与内表面对流换热系数（cici）之和。之和。irici 内表面热转移阻（内表面热转移阻（R Ri i），即内表面热转移），即内表面热转移系数的倒数系数的倒数R Ri i1/1/i i（2 2）围护结构导热）围护结构导热 稳定传热时，平壁围稳定传热时，平壁围护结构内各均匀材护结构内各均匀材料层在单位时间、料层在单位时间、单位面积上的传热单位面积上的传热量为量为:1 1d d1 1，2 2d d2 2，3 3d d3 3，分别代表围分别代表围护结构各材料层的护结构各材料层的导导热能力，又称为该材

6、热能力，又称为该材料层的料层的“热导热导”G Gi i 。热导的倒数称为材热导的倒数称为材料层的料层的“热阻热阻”R Ri i 。多层围护结构多层围护结构的热阻的热阻应为各层材料热应为各层材料热阻之和阻之和。单层材料的热阻就是此层材料热阻单层材料的热阻就是此层材料热阻。（3 3）外表面感热）外表面感热 外表面感热和内表面感热在传热机理上外表面感热和内表面感热在传热机理上相同，都是表面与周围环境和空气之间相同，都是表面与周围环境和空气之间通过辐射和对流进行热交换，热流计算通过辐射和对流进行热交换，热流计算为：为：与内表面感热在强度上有所不同与内表面感热在强度上有所不同e外表面热转移系数外表面热转

7、移系数，外表面热转移系，外表面热转移系数（数（e）的倒数称为外表面的倒数称为外表面热转移阻热转移阻 Re。5.2.25.2.2围护结构的稳定传热围护结构的稳定传热计算计算 稳定传热条件下，稳定传热条件下，在围护结构的在围护结构的3个传个传热过程中，其单位时热过程中，其单位时间、单位面积的传热间、单位面积的传热量均相等。量均相等。qi=qn=qe=q(1)密实层稳定传热计算密实层稳定传热计算稳定传热时稳定传热时 qi=qn=qe=q K K-称为围护结构的称为围护结构的传热系数传热系数，它的意义是当围护，它的意义是当围护结构两侧温度差结构两侧温度差 11（1K1K）时，在单位时间里通过时，在单位

8、时间里通过平壁单位面积的传热量平壁单位面积的传热量W W（m m2 2K K）。R0-为围护结构的为围护结构的传热阻（过去称为总传热阻（过去称为总热阻），热阻），是传热系数是传热系数K的倒数，表示热量从的倒数，表示热量从围护结构的一侧空间传至另一侧围护结构的一侧空间传至另一侧空间空间所受所受到的总阻力。到的总阻力。围护结构传热围护结构传热阻阻R0的计算式的计算式为：为：对面积为对面积为F F的围护结构在单位时间内的传的围护结构在单位时间内的传热量热量Q Q，可用公式表示为：，可用公式表示为：对面积为对面积为F F的围护结构在单位时间内的传的围护结构在单位时间内的传热量热量Q Q，可用公式表示为

9、：，可用公式表示为：围护结构有时是围护结构有时是用两种或两种以用两种或两种以上的材料组合而上的材料组合而成的组合结构，成的组合结构，如空心接板或带如空心接板或带肋的填充墙等，肋的填充墙等，由于构件部分的由于构件部分的热阻不同，存在热阻不同，存在着局部传热不均着局部传热不均匀匀。(1)组合层稳定传热计算组合层稳定传热计算第第1 1层层R1=d1/1R1=d1/1第第3 3层层R3=d3/3R3=d3/3第第2 2层层（组合层）分块：（组合层）分块：R21=d2/21R21=d2/21R22=d2/22R22=d2/22R23=d3/23R23=d3/23首先分层，然后计算各层热阻首先分层，然后计

10、算各层热阻类似于电路中的并联电阻求法：类似于电路中的并联电阻求法：1/R2=1/R21+1/R22+1/R23+1/R2nR=R1+R2+R3（3 3）封闭空气间层的热阻计算）封闭空气间层的热阻计算 围护结构中设封闭空气间层是常见的保温措施。围护结构中设封闭空气间层是常见的保温措施。空气间层中的传热有辐空气间层中的传热有辐射、对流、传导射、对流、传导3种方种方式。式。线线 1-导热量导热量线线2-对流对流+导热传热量导热传热量线线3-总传热量。总传热量。辐射传热约占总传热量的辐射传热约占总传热量的辐射传热约占总传热量的辐射传热约占总传热量的60606060 70707070而传导只占而传导只占

11、而传导只占而传导只占 10101010左右。因此，空气间左右。因此，空气间左右。因此，空气间左右。因此，空气间层的热阻主要取决于间层层的热阻主要取决于间层层的热阻主要取决于间层层的热阻主要取决于间层两个表面间的辐射和对流两个表面间的辐射和对流两个表面间的辐射和对流两个表面间的辐射和对流换热的能力。换热的能力。换热的能力。换热的能力。增加空气间层热阻的方法增加空气间层热阻的方法是是 减弱辐射传热减弱辐射传热:布置在冷侧布置在冷侧;加加辐射系数小的材料辐射系数小的材料。空气间层热阻一般用查表法。空气间层热阻一般用查表法。1 1未加未加反射材料反射材料2 2一个表面加反射材料一个表面加反射材料3 3

12、两个表面加反射材料两个表面加反射材料 当围护结构构造确当围护结构构造确定后，可以进一步定后，可以进一步根据室内外的温度根据室内外的温度条件计算出其内表条件计算出其内表面和内部各层的温面和内部各层的温度，从而分析其保度，从而分析其保温效果温效果和防潮分析。和防潮分析。（4 4）围护结构内表面及内部温度计算）围护结构内表面及内部温度计算内表面及内部温度计算式可由稳定传热基内表面及内部温度计算式可由稳定传热基本方程导出。本方程导出。5.2.3 周期性不稳定传热周期性不稳定传热 在周期性不稳定传热在周期性不稳定传热过程中，每一个与热过程中，每一个与热流方向垂直的截面上，流方向垂直的截面上，热流强度都不

13、相等热流强度都不相等;壁壁体材料的比热（体材料的比热（c c）、）、密度密度（）和导热系和导热系数（数（）以及热流波以及热流波动的波幅和周期都影动的波幅和周期都影响着壁体内温度升降响着壁体内温度升降的速度的速度 。（1 1）谐波热作用）谐波热作用:内部任一点温度也做周期性变化。内部任一点温度也做周期性变化。变化周期与外界热作用周期相同。变化周期与外界热作用周期相同。（2 2）半无限大物体周期性传热特点）半无限大物体周期性传热特点平均温度相等平均温度相等振幅有衰减。振幅有衰减。衰减度衰减度:时间有延迟时间有延迟,即相位即相位有延迟有延迟（3 3）有限平壁周期性传热）有限平壁周期性传热按照热作用的

14、情况又可分单向周期性热按照热作用的情况又可分单向周期性热作用和双向周期性热作用作用和双向周期性热作用.平壁穿透衰减倍数平壁穿透衰减倍数(平壁衰减倍数平壁衰减倍数)V0=Aef/Aif 双向周期性热作用的外围护结构内部温度双向周期性热作用的外围护结构内部温度变化情况。变化情况。有限平壁周期性热作用分解有限平壁周期性热作用分解5.2.45.2.4围护结构的热稳定性围护结构的热稳定性在实际使用中，冬季室内供暖常有波动，在实际使用中，冬季室内供暖常有波动，室外气温也会在一天内有变化，夏季外表室外气温也会在一天内有变化，夏季外表面温度因室外气温和太阳辐射也成周期性面温度因室外气温和太阳辐射也成周期性变化

15、变化,各种材料和围护结构对波动热作用各种材料和围护结构对波动热作用的抗拒能力（即热稳定性）可用材料蓄热的抗拒能力（即热稳定性）可用材料蓄热系数（系数（S S）、）、表面蓄热系数（表面蓄热系数（YiYi）、围护围护结构热惰性指标（结构热惰性指标（D D）来体现来体现.(1).材料蓄热系数（S）当一种材料厚度为半无限大，并在其一侧当一种材料厚度为半无限大，并在其一侧受到周期性波动热作用时，表面温度将按受到周期性波动热作用时，表面温度将按同一周期而波动，通过表面的热流波动的同一周期而波动，通过表面的热流波动的振幅振幅AqAq与材料表面温度波动的振幅与材料表面温度波动的振幅A A之比，之比，叫做材料的

16、蓄热系数。叫做材料的蓄热系数。它反映了这种材料对波动热作用反应的敏它反映了这种材料对波动热作用反应的敏感程度。在同样波动热流作用下，蓄热系感程度。在同样波动热流作用下，蓄热系数大的材料，表面温度波动较小，即热稳数大的材料，表面温度波动较小，即热稳定性好。定性好。作作为为材材料料的的一一种种基基本本性性能能，材材料料蓄蓄热热系系数数（S S）数数值值取取决决于于材材料料的的导导热热系系数数及及材材料料体体积积热热容容量量（即即比比热热与与密密度度的的乘乘积积），同同时时也也因波动热作用的周期而异。其计算式为因波动热作用的周期而异。其计算式为当热流波动周期为当热流波动周期为2424小时，以小时，以

17、2424代入代入Z Z，则，则得以得以2424小时为周期的材料蓄热系数小时为周期的材料蓄热系数S24S24 (2)(2)表面蓄热系数表面蓄热系数（YiYi）通过围护结构表面热流波动的振幅通过围护结构表面热流波动的振幅AqAq与表与表面温度波动振幅面温度波动振幅AA之比，称为围护结构之比，称为围护结构表面蓄热系数表面蓄热系数YiYi，以公式表示如下：以公式表示如下：表面蓄热系数表面蓄热系数Y Yi i 表示在周期性热作用下，表示在周期性热作用下，直接受到热作用一侧的表面对周期性热作直接受到热作用一侧的表面对周期性热作用反应敏感程度的指标。用反应敏感程度的指标。Yi越大，表明在同样的周期性热作用下

18、，表越大，表明在同样的周期性热作用下，表面温度波动越小，即温度越稳定。围护结面温度波动越小，即温度越稳定。围护结构表面蓄热系数构表面蓄热系数Yi值反映了围护结构表面的值反映了围护结构表面的热稳定性。热稳定性。表面蓄热系数的数值和围护结构各层材料表面蓄热系数的数值和围护结构各层材料的性质及厚度有关，大致可分两种情况加的性质及厚度有关，大致可分两种情况加以考虑：以考虑：A.A.当当围围护护结结构构表表面面由由较较厚厚的的一一种种材材料料组组成成时时，表表面面蓄蓄热热系系数数可可用用这这层层材材料料的的材材料料蓄蓄热热系系数（数（S S）值来表示。值来表示。B.当围护结构表面材料层不当围护结构表面材

19、料层不很厚时，如由多层材料构成很厚时，如由多层材料构成的屋顶或外墙，其内表面温的屋顶或外墙，其内表面温度的波动振幅不仅与面层材度的波动振幅不仅与面层材料的物理性能有关，而且与料的物理性能有关，而且与其后面材料的性能有关其后面材料的性能有关 。计计算算方方法法：依依照照围围护护结结构构的的材材料料分分层层，逐逐层计算。层计算。(3)(3)热惰性指标热惰性指标（D D）当围护结构的表面受到周期性热作用后，当围护结构的表面受到周期性热作用后，温度波将向结构内部传递，同时不断衰减，温度波将向结构内部传递，同时不断衰减，直到背波面。直到背波面。热惰性指标热惰性指标是表明背波面上温度波衰减程是表明背波面上

20、温度波衰减程度的一个主要数值，它表明围护结构抵抗度的一个主要数值，它表明围护结构抵抗周期性温度波动的能力周期性温度波动的能力。热惰性指标的计算热惰性指标的计算:A.对对单单一一材材料料围围护护结结构构，热热惰惰性性指指标标即即其其热热阻阻与与材材料料蓄蓄热热系系数数的的乘乘积。表示为：积。表示为：DRS B.对多层材料的围护结构，热惰性指标对多层材料的围护结构，热惰性指标为各材料层热惰性指标之和：为各材料层热惰性指标之和：D R1S1 R2S2 R3S3 D1 D2 Dn R、S分别为各材料层的热阻和蓄热系分别为各材料层的热阻和蓄热系数。数。C.围围护护结结构构中中空空气气层的蓄热系数层的蓄热

21、系数 为为0，该该层层热热惰惰性性指标指标D为为0。D.如如围围护护结结构构中中某某层层是是由由几几种种材材料料组组合合时时，则则需需先先求求出出该该材材料料层层的的平平均均热热阻阻R和和平平均均蓄蓄热热系系数数S，再加以计算。再加以计算。当遇到某一材料层是由几种材料组合而当遇到某一材料层是由几种材料组合而成时，则组合材料层的蓄热系数成时，则组合材料层的蓄热系数（S S）应由各材料蓄热系数按下式加权平均得应由各材料蓄热系数按下式加权平均得出：出：材材料料层层的的热热惰惰性性指指标标愈愈大大，说说明明温温度度波波在在其其间间的的衰衰减减愈愈大大。温温度度波波的的衰衰减减倍倍数数与与材材料层的热惰

22、性指标是呈指数函数关系。料层的热惰性指标是呈指数函数关系。振振幅幅衰衰减减倍倍数数达达到到2时时称称这这层层材材料料为为“厚厚”层层，或或“剧烈波动层剧烈波动层”，按照按照计算计算衰减倍数为衰减倍数为2，则则D值值需等于需等于1，由此得出以热，由此得出以热惰性指标是否大于惰性指标是否大于1作为作为材料最是否为材料最是否为“厚厚”层的判断。层的判断。我国规定我国规定,建筑保温设计以冬季阴天最不利建筑保温设计以冬季阴天最不利情况为设计依据情况为设计依据,且传热可以粗略地按稳定且传热可以粗略地按稳定传热计算。传热计算。5.3围护结构的保温设计5.3.15.3.1热桥热桥 （1）热桥概念：在围护结构中

23、，常有保温性在围护结构中，常有保温性能远低于主体部分的嵌入构件，这些部位的能远低于主体部分的嵌入构件，这些部位的传热量比主体部分大得多，所以它们的内表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，面温度也比主体部分低，在建筑热工学中，这种容易传热的部这种容易传热的部件件叫作叫作“热桥热桥”。（2 2）热桥分类热桥分类:贯通式贯通式和和非贯通式非贯通式贯通式热桥对内表面温度影响最大，在建筑贯通式热桥对内表面温度影响最大，在建筑中应尽量避免采用，或在热桥部位加设高效中应尽量避免采用，或在热桥部位加设高效保温材料。对非贯通式热桥，则最好将热桥保温材料。对非贯通式热桥，则

24、最好将热桥布置在靠近室外一侧。布置在靠近室外一侧。热热(冷冷)桥处内表面温度的计算桥处内表面温度的计算在在“冷桥冷桥”部位的内表面温度既受部位的内表面温度既受“冷桥冷桥”处处的传热热阻的传热热阻R R0 0和构造方式的影响，也受主体和构造方式的影响，也受主体部分热阻部分热阻R0R0的影响。热桥保温设计时，使其热的影响。热桥保温设计时，使其热阻与主体结构热阻相同。阻与主体结构热阻相同。5.3.25.3.25.3.25.3.2主体围护结构的保温设计主体围护结构的保温设计主体围护结构的保温设计主体围护结构的保温设计（1 1）主体围护结构分类）主体围护结构分类:围护结构一般都需满足承重和保温要求围护结

25、构一般都需满足承重和保温要求。按材料构造分按材料构造分单一材料单一材料:既承重又保温既承重又保温,如砖砌体（墙）、如砖砌体（墙）、加气混凝土（墙、屋顶）等。加气混凝土（墙、屋顶）等。复合围护结构复合围护结构:由两种类型（或两种以上）材由两种类型（或两种以上）材料组成料组成,分别满足保温和承重的需要，成分别满足保温和承重的需要，成为复合围护结构。为复合围护结构。复合围护结构可以充分发挥材料的特性，复合围护结构可以充分发挥材料的特性，以强度大的材料承重，以轻质材料（如岩以强度大的材料承重，以轻质材料（如岩棉、膨胀珍珠岩制品，或泡沫聚苯乙烯等）棉、膨胀珍珠岩制品，或泡沫聚苯乙烯等）作为保温。作为保温

26、。随着对围护结构保温要求的增随着对围护结构保温要求的增加，复合构造也使用得日益广泛。加，复合构造也使用得日益广泛。（2 2）复合围护结构保温分类及优缺点）复合围护结构保温分类及优缺点 A外保温外保温B内保温内保温C中间保温中间保温三种保温层设置方式的比较三种保温层设置方式的比较内表面温度的稳定性内表面温度的稳定性 热桥问题热桥问题 防止保温材料内部凝结水防止保温材料内部凝结水对承重结构的保护对承重结构的保护 旧房改造旧房改造 外饰面处理外饰面处理 外外保保温温和和中中间间保保温温作作法法，能能大大大大减减小小室室外外温温度度波波动动对对内内表表面面温温度度的的影影响响,内内表表面面温温度相对稳

27、定。度相对稳定。对一天中只有短时对一天中只有短时间使用的房间，用内间使用的房间，用内保温可使室内温度上保温可使室内温度上升快。升快。比较内容一:内表面温度的稳定性比较内保温作法常会在内内保温作法常会在内外墙联接以及外墙与外墙联接以及外墙与楼板联接等处产生热楼板联接等处产生热桥。中间保温的外墙桥。中间保温的外墙也由于内外两层结构也由于内外两层结构需要拉接而增加热桥需要拉接而增加热桥耗热。而外保温在减耗热。而外保温在减少热桥方面比较有利。少热桥方面比较有利。比较内容二比较内容二:热桥问题热桥问题 外保温和中间保温外保温和中间保温作法，可防止保温作法，可防止保温材料由于蒸汽的渗材料由于蒸汽的渗透积累

28、而受潮。透积累而受潮。内保温作法则保温内保温作法则保温材料有可能在冬季材料有可能在冬季受潮。受潮。比较内容三比较内容三:防止保温材料凝结水防止保温材料凝结水外保温可避免主外保温可避免主要承重结构受到要承重结构受到室外温度的剧烈室外温度的剧烈波动影响，从而波动影响，从而提高其耐久性提高其耐久性 。比较内容四:对承重结构的保护为节约能源而增加旧房的保温能力时，利为节约能源而增加旧房的保温能力时，利用外保温，在施工中可不影响房间使用，用外保温，在施工中可不影响房间使用，同时也不占用室内面积，但施工技术要求同时也不占用室内面积，但施工技术要求高。高。比较内容五:旧房改造外保温作法对外表面的保护层要求外

29、保温作法对外表面的保护层要求较高较高;因受外界因素影响大因受外界因素影响大.内保温和中间层保温则由于外表面内保温和中间层保温则由于外表面是由强度大的密实材料构成，饰面层是由强度大的密实材料构成，饰面层的处理比较简单。的处理比较简单。比较内容六:外饰面处理 总之，总之，外保温优点较多外保温优点较多；但内保温往但内保温往往施工比较方便往施工比较方便；中间保温则有利于中间保温则有利于用松散填充材料作保温层。用松散填充材料作保温层。（3 3）主体围护结构保温设计依据）主体围护结构保温设计依据 满足满足最小总热阻最小总热阻要求。要求。在我国现行的在我国现行的民用建筑热工设计规范民用建筑热工设计规范 （G

30、B50176GB501769393）和和民用建筑节能设计民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分标准（采暖居住建筑部分）（JGJ26JGJ268686）对围护结构的保温要求都作了规定。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，并按照条件和房间的使用要求，并按照经济和节节能能的原则而定。主体围护结构规定了的原则而定。主体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。以保证使用者的最基本卫生要求。最小传热阻最小传热阻（低限热阻）（低限热阻）围护结构对室内热环境的影响，主要是通围护结构对室内热环境的影响，主要是

31、通过内表面温度体现的。如内表面的温度太过内表面温度体现的。如内表面的温度太低，不仅对人产生冷辐射，影响到人的健低，不仅对人产生冷辐射，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，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保严重影响室内热环境并降低围护结构的保温性和耐久性。温性和耐久性。A.保保证证围围护护结结构构内内表表面面温温度度接接近近室室内内空空气气温温度。度。B.控制围护结构内表面不结露。控制围护结构内表面不结露。C.同时考虑人体卫生保健的基本需要。同时考虑人体卫生保健的基本需要。D

32、.控制通过围护结构的热损失控制通过围护结构的热损失 在在一一定定范范围围之之内内围围护护结结构构的的传传热热阻阻就就不不能能小小于于某某个个最最低低限限度度值值，这这个个最最低低限限度度的的传传热阻称为最小传热热阻称为最小传热阻阻R0min。规定最小总热阻作用规定最小总热阻作用最小总热阻计算：根据根据民用建筑热工设计规范民用建筑热工设计规范（GB50176一一93）最小传热阻的计算）最小传热阻的计算公式如下：公式如下：经济热阻经济热阻经济热阻经济热阻经济热阻的计算值不仅和当地气候因素有经济热阻的计算值不仅和当地气候因素有关，还取决于建筑的使用年限，所用的建关，还取决于建筑的使用年限，所用的建筑

33、材料和采暖用燃料的价格以及银行利率筑材料和采暖用燃料的价格以及银行利率等因素等因素。一般情况下，一般情况下，经济热阻值均远远大于按最经济热阻值均远远大于按最小小总总热阻计算的结果热阻计算的结果。近近20年来世界上各发达国家都在逐渐提高年来世界上各发达国家都在逐渐提高其建筑物外围护结构的保温标准。其建筑物外围护结构的保温标准。我国在我国在1986年制定年制定民用建筑节能设计标民用建筑节能设计标准准，1995年制定年制定民用建筑节能设计标民用建筑节能设计标准（采暖居住部分）准（采暖居住部分）。5.3.35.3.35.3.35.3.3特殊部位的保温设计特殊部位的保温设计特殊部位的保温设计特殊部位的保

34、温设计（1）热(冷)桥厚度厚度d=(R0-R0d=(R0-R0)a1.5a1.5a,l2.0a,l2.0（2 2）外墙角）外墙角 ：由于在墙角部分的室内空气由于在墙角部分的室内空气流动速度慢、感热阻大流动速度慢、感热阻大；墙角的放热面大墙角的放热面大于吸热面，因此墙角部分的内表面温度远于吸热面，因此墙角部分的内表面温度远比主体部分的内表面温度为低。比主体部分的内表面温度为低。在在主主体体部部分分因因属属一一维维传传热热，等等温温线线是是一一系系列列与与结结构构表表面面平平行行的的直直线线；在在交交角角处处属属二二维维传传热热，所所以以等等温温线线成成了了曲曲线。线。（3 3）窗）窗 门保温门保

35、温A.A.加强密封加强密封B.B.增加窗扇增加窗扇C.C.增加玻璃厚度增加玻璃厚度D.D.增加玻璃层数（设密闭空气间层）增加玻璃层数（设密闭空气间层）E.E.选用导热系数小的窗框材料选用导热系数小的窗框材料（4 4）地板保温）地板保温特点：涉及热舒适与节能问题特点：涉及热舒适与节能问题吸热系数吸热系数B B按按B B对地板分类对地板分类保温措施保温措施 例题：外墙为例题：外墙为240240厚砖墙，带钢筋混凝土厚砖墙，带钢筋混凝土圈梁，房间开间圈梁，房间开间3.3 m3.3 m，层高，层高2.7 m2.7 m，窗户，窗户1.5 m1.5 m1.5 m1.5 m，采用饰面石膏聚苯板采用饰面石膏聚苯

36、板(厚厚=50mm)=50mm)内保温，外墙构造如图所示，所用内保温，外墙构造如图所示，所用材料的导热系数为：砖墙材料的导热系数为：砖墙0 08181，钢筋混，钢筋混凝土凝土1.741.74，聚苯板，聚苯板0.0450.045；空气间层热阻；空气间层热阻R=0.16 mR=0.16 m2 2K KW W。试求外墙的平均传热系。试求外墙的平均传热系数。数。解答：解答：(1)主体部分：主体部分：KpKp=1/0.11=1/0.115 5+0.05/0.045+0.16+0.24/0.81+0.04+0.05/0.045+0.16+0.24/0.81+0.04=0.58W/m=0.58W/m2 2K

37、 K面积面积面积面积FpFp=(3.3-0.122)(0.9+1.5)=(3.3-0.122)(0.9+1.5)1.51.5=5.09m1.51.5=5.09m2 2 (2)热桥部分热桥部分：a a a a抗震柱抗震柱抗震柱抗震柱 K KB1B1=1/0.11+(0.05+0.02)/0.81+0.24/1.74+0.04=1/0.11+(0.05+0.02)/0.81+0.24/1.74+0.04=2.67W/m=2.67W/m2 2K K面积面积面积面积F FB1B1=2.70.24=0.65m=2.70.24=0.65m2 2b b圈梁：圈梁：KB2=1/0.11+(0.24+0.02+

38、0.05)/1.74+0.04=3.047W/m2K面积面积FB2=（3.3-0.12 2）0.14=0.4284 m2KB3=1/0.11+0.24/1.74+0.16+0.05/0.045+0.04=0.641W/m2K面积面积FB2=（3.3-0.24）0.16=0.4896 m2(3)墙体平均传热系数墙体平均传热系数K=(KpFp+KB1FB1+KB2FB2+KB3FB3)/(Fp+FB1+FB2+FB3)=(0.58 5.09+2.67 0.65+3.047 0.4284+0.641 0.4896)/(5.09+0.65+0.4284+0.4896)=(2.9522+1.7355+1

39、.3053+0.3138)/6.658=0.947W/m25.45.45.45.4建筑围护结构隔热设计建筑围护结构隔热设计建筑围护结构隔热设计建筑围护结构隔热设计5.4.15.4.1隔热设计概述隔热设计概述 一些冬季保温好的房间，夏季非常热，这一些冬季保温好的房间，夏季非常热，这是什么原因呢？因为夏季热作用有不同是什么原因呢？因为夏季热作用有不同的特点，需要考虑太阳辐射的周期性变的特点，需要考虑太阳辐射的周期性变化。日出和日落是不稳定传热的最大因化。日出和日落是不稳定传热的最大因素。素。不不稳稳定定传传热热，不不是是单单纯纯的的热热传传递递问问题题，还还需要考虑围护结构自身的蓄热和放热。需要考

40、虑围护结构自身的蓄热和放热。周周期期性性传传热热：白白天天，太太阳阳辐辐射射强强度度大大，围围护护结结构构外外表表面面的的温温度度大大大大高高于于室室外外的的空空气气温温度，热量从围护结构外表面向室内传递。度，热量从围护结构外表面向室内传递。夜间，围护结夜间，围护结构的外表面温构的外表面温度迅速降低，度迅速降低，甚至低于室外甚至低于室外空气温度，热空气温度，热量从室内向室量从室内向室外传递。外传递。围护结构隔热设计要按周期性不稳态传热围护结构隔热设计要按周期性不稳态传热来设计：来设计：评价围护结构的隔热优劣的标准是其抵抗评价围护结构的隔热优劣的标准是其抵抗波动热作用的能力。波动热作用的能力。5

41、.5.4.24.2室外综合温度室外综合温度概念及计算概念及计算 考考虑虑到到室室内内有有人人活活动动，一一般般认认为为，夏夏季季的的室室内内空空气气温温度度高高于于室室外外空空气气温温度度。对对于于通通风风的的房房间间,围围护护结结构构受受热热的的作作用用是是室室内内外外波波动温度。动温度。对对于于空空调调的的房房间间,围围护护结结构构受受热热的的作作用用是是室室外波动温度。外波动温度。(1)(1)室外综合温度概念室外综合温度概念 是一种假想的温度是一种假想的温度,它对围护结构外表面的它对围护结构外表面的热作用效果等于室外气温与太阳辐射对围热作用效果等于室外气温与太阳辐射对围护结构外表面宗合的

42、热作用效果。护结构外表面宗合的热作用效果。室外综合温度室外综合温度室外气温太阳辐射当量室外气温太阳辐射当量温度温度。/e/e 称为太称为太阳辐射的阳辐射的“当量当量温度温度”，或称为，或称为“等效温度等效温度”，表示为：表示为：teqteq=/e/e 综综合合温温度度随随围围护护结结构构的的朝朝向向及及外外表表面面对对日日辐辐射射的的吸吸收收率率不不同同而而有有很很大大的的变化。变化。不不同同朝朝向向表表面面接接受受的的太太阳阳辐辐射射照照度度有有很大的差异，见图。很大的差异，见图。(2)(2)室外综合温度计算室外综合温度计算室外室外综合温度是波动的，以一天为周期，综合温度是波动的，以一天为周

43、期，为了进行隔热计算，还需要确定综合温度为了进行隔热计算，还需要确定综合温度的最大值、昼夜平均值和温度波动振幅。的最大值、昼夜平均值和温度波动振幅。A.A.综合温度平均值计算综合温度平均值计算 B.综合温度最大值综合温度最大值 计算计算C.综合温度振幅计算综合温度振幅计算D.D.太阳辐射等效温度振幅计算太阳辐射等效温度振幅计算 5.45.4.3.3围护结构隔热评价方法围护结构隔热评价方法 围护结构隔热好坏是以围护结构隔热好坏是以内表面最高温度内表面最高温度和和其其出现的时间出现的时间来很量的。来很量的。取决于围护结构在具体的气候状态下，对室取决于围护结构在具体的气候状态下，对室外周期性热作用的

44、衰减和延迟。外周期性热作用的衰减和延迟。衰减倍数衰减倍数 和和延迟时间延迟时间是衡量围护结构隔热是衡量围护结构隔热好坏的两个指标。好坏的两个指标。（1）围护结构衰减倍数：围护结构衰减倍数：围护结构在室外综围护结构在室外综合温度波的作用下，温度沿着厚度方向逐渐合温度波的作用下，温度沿着厚度方向逐渐衰减，振幅越来越小。衰减，振幅越来越小。室外综合温度振幅与室外综合温度振幅与围护结构内表面的温度振幅的比值称为围护围护结构内表面的温度振幅的比值称为围护结构的衰减倍数。结构的衰减倍数。衰衰减减倍倍数数与与材材料料的的导导热热系系数数、比比热热、密密度度和和热热作作用用周周期期有有关关。热热作作用用周周期

45、期越越短短，对对围护结构的影响越小。围护结构的影响越小。围护结构的衰减倍数与热惰性总和有关。围护结构的衰减倍数与热惰性总和有关。外层衰减大外层衰减大内层衰减小内层衰减小 相对有利相对有利 外层衰减小外层衰减小内层衰减大内层衰减大 相对不利相对不利最好采用外保温材料，尽量在外层衰减。最好采用外保温材料，尽量在外层衰减。衰减倍数衰减倍数计算：计算：(2)(2)围护结构围护结构延迟时间延迟时间延迟时间计算：延迟时间计算：5.45.4.4.4 围护结构围护结构内表面温度计算内表面温度计算 （1）当房间为空调房间时：）当房间为空调房间时：规范规定，内表面最高温度不能超过某个值。规范规定，内表面最高温度不

46、能超过某个值。内表面平均温度计算：内表面平均温度计算：内表面最高温度计算：内表面最高温度计算：内表面最高温度出现的时间：内表面最高温度出现的时间：（1）当房间为自然通风房间时：）当房间为自然通风房间时：要考虑双向温度波的影响，还要计算室内要考虑双向温度波的影响，还要计算室内的温度波衰减和时间延迟。的温度波衰减和时间延迟。内表面平均温度计算：内表面平均温度计算：内表面最高温度计算：内表面最高温度计算：内表面最高温度出现的时间：内表面最高温度出现的时间：规范规定：对于自然通风房间，隔热必须满足规范规定：对于自然通风房间，隔热必须满足5.4.5 5.4.5 隔热能力的选择隔热能力的选择隔热能力的选择

47、考虑因素隔热能力的选择考虑因素（1）建筑类型建筑类型自自然然通通风风建建筑筑：白白天天主主要要隔隔绝绝太太阳阳辐辐射射,使使得得围围护护结结构构内内表表面面温温度度不不高高于于室室外外空空气气温温度。夜间室内热量尽快散发出去。度。夜间室内热量尽快散发出去。空空调调建建筑筑：围围护护结结构构隔隔热热性性能能应应优优于于一一般般建建筑。筑。（2）气候状况）气候状况干干热热地地区区：日日夜夜温温差差大大，采采用用热热惰惰性性指指标标大大，厚厚重重的的材材料料。增增加加对对温温度度波波动动的的衰减和延迟。衰减和延迟。湿热地区：湿度大，通风降温。湿热地区：湿度大，通风降温。（3）建筑使用特点）建筑使用特

48、点白白天天使使用用的的房房间间：将将内内表表面面最最高高温温度度出出现的时间和使用时间错开。现的时间和使用时间错开。（4）围护结构朝向围护结构朝向不不同同朝朝向向受受太太阳阳辐辐射射的的强强度度不不同同，综综合合温度最高值及其出现的时间也不一样。温度最高值及其出现的时间也不一样。隔热重点：隔热重点：屋顶和天窗屋顶和天窗 东、西向墙和窗东、西向墙和窗 南向墙和窗南向墙和窗 北向墙和窗北向墙和窗5.4.55.4.5外墙和屋顶的隔热措施外墙和屋顶的隔热措施 隔热措施：设计方案隔热围护结构隔热隔热措施：设计方案隔热围护结构隔热 （屋顶、墙面朝向、颜色和通风间层）（屋顶、墙面朝向、颜色和通风间层）（1

49、1）减少日辐射的）减少日辐射的吸收吸收A.A.采用吸收率小的材采用吸收率小的材料。料。B.B.颜色浅色化。白色颜色浅色化。白色表面的温度低于其他表面的温度低于其他颜色，浅色低于深色。颜色，浅色低于深色。（2 2）使用实体隔热材料或）使用实体隔热材料或封闭空气间层封闭空气间层提提高高材材料料的的热热阻阻和和热热惰惰性性指指标标值值，加加大大对对温温度度波波的的衰衰减减，提提高高衰衰减减倍倍数数和和延延迟迟时时间间。降低内表面平均温度和最高温度。降低内表面平均温度和最高温度。纤维增强聚苯外绝热及聚苯板的排板纤维增强聚苯外绝热及聚苯板的排板聚苯板保温隔热屋面聚苯板保温隔热屋面 架空型岩棉板绝热屋面架

50、空型岩棉板绝热屋面 架空型聚苯板绝热屋面架空型聚苯板绝热屋面 集保温和找坡一体屋面集保温和找坡一体屋面 倒铺屋面的几种防水处理方式倒铺屋面的几种防水处理方式（4 4）在围护结构内设通风层）在围护结构内设通风层 空空气气间间层层与与室室外外相相通通，利利用用热热压压或或者者风风压压使使间间层层空空气气流流动动，带带走走进进入入间间层层的的辐辐射射热热，有有效效降降低低围围护护结结构构内内表表面面的的温温度度。白天隔热好，夜间散热快。白天隔热好，夜间散热快。架架空空通通风风屋屋顶顶：长长度度（小小于于10m）和和高高度度（200-300mm），面面层层不不保保温温材材料料，基基层层采用适当保温材料

51、采用适当保温材料 。风口朝向夏季主风口朝向夏季主导风向。导风向。檐口形式：有利檐口形式：有利于将风引入间层于将风引入间层。风兜出风口。风兜出风口涂黑。涂黑。几种通几种通风屋面风屋面几种通几种通风屋面风屋面几种通风墙面几种通风墙面混凝土花格墙及板材通风遮阳墙混凝土花格墙及板材通风遮阳墙 双层双层皮技皮技术术370mm370mm砖墙的热砖墙的热惰性指标是惰性指标是5.065.06通风墙的热惰性通风墙的热惰性指标为指标为1.581.58夏季内表面温度夏季内表面温度相差不大相差不大砖墙和通风墙的隔热比较砖墙和通风墙的隔热比较（5）利用水的蒸发降温）利用水的蒸发降温水水比比热热大大,为为4.186KJ/

52、kg，蒸蒸发发热热也也大大2428kJ/kg,容容易易获获取取，消消耗耗太太阳阳辐辐射射热热。（蓄水高度（蓄水高度50mm以上以上200mm）蓄水屋面的二种构造方式蓄水屋面的二种构造方式定时洒水屋面定时洒水屋面（6）利用植被降温）利用植被降温利用叶面的蒸腾作用和光合作用吸收太阳辐利用叶面的蒸腾作用和光合作用吸收太阳辐射。射。能够起到和地面绿化一样的调节气候的作能够起到和地面绿化一样的调节气候的作用。用。一棵大树每天能蒸发一棵大树每天能蒸发450450升的水，相当与消耗升的水，相当与消耗2323万千卡的蒸发能量，相当于万千卡的蒸发能量，相当于5 5台每小时消耗台每小时消耗25002500千卡的空调机每天工作千卡的空调机每天工作1919个小时。个小时。无土栽培无土栽培（培养液水渣、珍珠岩、陶粒）。（培养液水渣、珍珠岩、陶粒）。植物通过新陈代谢的蒸发作用，能够控制环植物通过新陈代谢的蒸发作用，能够控制环境的温度和湿度。境的温度和湿度。某些植物在7cm厚的砾石土和沙土中就能够生长，一些耐寒植物能够在这样浅的土壤和腐殖物的环境中成活。屋顶庭院还可以用于城市农业，许多蔬菜只要在不到20cm的土壤中就可以生长。几种屋顶的构造与隔热效果几种屋顶的构造与隔热效果