建筑物理與建筑設(shè)備輔導(dǎo):建筑熱工與節(jié)能15
第四節(jié) 圍護結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)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(fēng)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(tǒng)。
二、圍護結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)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(jié)構(gòu),應(yīng)進行保溫驗算。
圍護結(jié)構(gòu)的保溫驗算是在穩(wěn)定傳熱條件下進行的,評價圍護結(jié)構(gòu)保溫性能的主要指標(biāo)是傳熱阻R0或傳熱系數(shù)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(nèi)計算溫度,0C;
te――冬季室外計算溫度,0C;
n――溫差修正系數(shù);
Ri――內(nèi)表面換熱阻,m2?K/W;
[Δt]――室內(nèi)空氣與圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面之間的允許溫差,0C。
1,室內(nèi)計算溫度ti
根據(jù)房間的使用性質(zhì)有不同的規(guī)定值。一般工業(yè)與民用建筑ti=180C;高級居住建筑、醫(yī)療、福利、托幼建筑ti=200C;工業(yè)企業(yè)的輔助建筑按《工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》取值,以生產(chǎn)工藝要求為主的廠房或?qū)嶒炇覒?yīng)按相應(yīng)的規(guī)范取值。
2,室內(nèi)空氣與圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面之間的允許溫差[Δt]
根據(jù)房間的使用性質(zhì)與圍護結(jié)構(gòu)的類型可查《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》中的允許溫差 表求得。
3,溫差修正系數(shù)n
當(dāng)所設(shè)計的圍護結(jié)構(gòu)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(shè)計規(guī)范》中的溫差修正系數(shù)n值表求得。
4,室外計算溫度te
考慮到室內(nèi)外空氣溫度實際上存在著不同程度的波動,圍護結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性對維持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定有十分重要的作用,因此,室外計算溫度te的取值應(yīng)根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)熱情性指標(biāo)D值的大小按級別進行調(diào)整,使得圍護結(jié)構(gòu)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(biāo)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(wěn)定要求的建筑物(如居住建筑、醫(yī)療、托幼建筑、辦公樓、學(xué)校)外墻,如使用輕質(zhì)材料或內(nèi)側(cè)復(fù)合輕質(zhì)材料時,最小傳熱阻還須進行附加修正。
輕質(zhì)外墻最小傳熱阻的附加值 表14-5
類型 |
連續(xù)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(cè)為磚或混凝土,內(nèi)側(cè)復(fù)合輕混凝土的墻體 |
20%~30% |
40%~60% |
平均密度小于 外側(cè)為磚或混凝土,內(nèi)側(cè)復(fù)合輕質(zhì)材料(如巖棉、玻璃棉、石膏板等)墻體 |
30%~40% |
60%~80% |
(二)圍護結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計
1,保溫設(shè)計的要求
(1)圍護結(jié)構(gòu)的傳熱阻不得小于最小傳熱阻:
(2)寒冷和夏熱冬冷地區(qū)設(shè)置集中采暖的居住建筑和公共建筑(醫(yī)院、托幼、辦公樓、學(xué)校等),當(dāng)圍護結(jié)構(gòu)熱惰性指標(biāo)低于n型時,應(yīng)對其屋頂和東、西外墻進行夏季隔熱驗算,該處圍護結(jié)構(gòu)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(yīng)該符合國家有關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2.保溫設(shè)計計算類型
(1)設(shè)計計算:根據(jù)要求計算圍護結(jié)構(gòu)所需要的保溫材料層的厚度。
(2)校核計算:已有圍護結(jié)構(gòu)保溫構(gòu)造方案,驗算是否符合保溫設(shè)計的要求。
(三)絕熱材料
1.絕熱材料
絕熱材料是指導(dǎo)熱系數(shù)λ<0.25w/(m?K)且能用于絕熱工程的材料。
2, 膨響材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素
(1)密度。一般情況下,密度越大,導(dǎo)熱系數(shù)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(dǎo)熱系數(shù)最小。
(2)濕度。絕熱材料的濕度增大,導(dǎo)熱系數(shù)也隨之增大,因此,濕度對絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的影響在建筑熱工設(shè)計中必須引起充分注意。
(3)溫度。絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高而增大。一般在高溫或負(fù)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(dǎo)熱系數(shù)較大;垂直于熱流方向時,導(dǎo)熱系數(shù)較小。
其中,對熱導(dǎo)系數(shù)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(yīng)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(gòu)造方案、施工工藝、材料的來源和經(jīng)濟指標(biāo)等。 、
(四)圍護結(jié)構(gòu)保溫構(gòu)造方案:
1.常用的構(gòu)造方案
(1)單設(shè)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(fù)合構(gòu)造。
2.保溫層位置的設(shè)置
(1)內(nèi)保溫:保溫層在承重層內(nèi)側(cè);
(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(cè)。
保溫層的位置的正確與否對結(jié)構(gòu)及房間的使用質(zhì)量、結(jié)構(gòu)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(yōu)點:
1)保護主體結(jié)構(gòu),降低溫度應(yīng)力起伏,提高結(jié)構(gòu)的耐久性;
2)對結(jié)構(gòu)及房間的熱穩(wěn)定性有利;
3)對防止和減少保溫層內(nèi)部產(chǎn)生水蒸氣凝結(jié)有利;
4)減少熱橋處的熱損失,防止熱橋內(nèi)表面結(jié)露;
5) 有利于舊房的節(jié)能改造。
注意,外保溫方案的一些優(yōu)點是有前提的。例如,只有規(guī)模不太大的建筑(如住宅)外保溫能夠提高結(jié)構(gòu)及房間的熱穩(wěn)定性,而在建筑內(nèi)部有大量熱容量的結(jié)構(gòu)(隔墻、柱)和參與調(diào)節(jié)的設(shè)備時,外保溫的蓄熱作用就不太明顯了。
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