【建筑熱環(huán)境】二部分建筑保溫PPT課件

1 建筑物理 建筑熱環(huán)境 建筑熱環(huán)境 緒論第一部分人 建筑 氣候 基于人的考慮第二部分材料 構(gòu)造 圍護(hù)結(jié)構(gòu) 基于技術(shù)的考慮第三部分建筑 形式 細(xì)部 基于設(shè)計(jì)的考慮第四部分舒適 健康 高效 基于未來的考慮 2建筑保溫 1 傳熱基本知識(shí) 建筑保溫 建筑防熱 建筑保溫途徑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫構(gòu)造異常部位的保溫措施圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透及冷凝 嚴(yán)寒地區(qū) 寒冷地區(qū) 夏熱冬冷地區(qū) 夏熱冬暖地區(qū) 溫和地區(qū) 寒冷地區(qū) 嚴(yán)寒地區(qū) 寒冷地區(qū) 嚴(yán)寒地區(qū) 建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū) 建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)及設(shè)計(jì)要求 10 0 10 2建筑保溫 2 1建筑保溫的途徑 1 建筑體型的設(shè)計(jì) 應(yīng)減少外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總面積 當(dāng)溫差一定時(shí) 總傳熱量與面積成正比 因此 減少建筑物的總面積也就能減少能耗 既能節(jié)省開支又能節(jié)約能源 Q 總傳熱量 w h q 熱流密度 單位時(shí)間單位面積的傳熱量 w 傳熱時(shí)數(shù) h F 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總面積 建筑物體形系數(shù) 建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值 外表面積不包括地面和不采暖樓梯間隔墻和戶門的面積 2 1建筑保溫的途徑 建筑物體型系數(shù) 即單位體積分?jǐn)偟降拿娣e根據(jù) 民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 采暖居住建筑部分 JGJ26 95中規(guī)定 建筑物體型系數(shù)宜控制在0 3及以下 嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) JGJ26 2010中規(guī)定 若不符合 則需對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)其他方面加強(qiáng)保溫以達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn) 一般來說 體積小 體形復(fù)雜的建筑 體形系數(shù)大 如平房和低矮建筑 體積大 體形簡(jiǎn)單的建筑 體形系數(shù)小 如多層 高層 如建筑物的高度相同 則其平面形式為圓形時(shí)體型系數(shù)最小 接著依次為正方形 長(zhǎng)方形 以及其他組合形式 隨著體型系數(shù)的增加 單位面積的傳熱量也相應(yīng)加大 2 1建筑保溫的途徑 減小體型系數(shù)的措施減小建筑面寬 增大建筑幢深 即平面長(zhǎng)寬比小 增加建筑物層數(shù)根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì) 4個(gè)單元6層樓的體型系數(shù)為0 28 4個(gè)單元3層樓的體型系數(shù)為0 34 且采暖能耗比前者多20 建筑體型不宜變化過多 2 1建筑保溫的途徑 2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)具備足夠的保溫性能 在室內(nèi)外溫差一定和確定的邊界條件下 熱阻越大 傳熱量越小 民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50176 93中提出 把總熱阻Ro作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能的指標(biāo) 按熱惰性指標(biāo)D將圍護(hù)結(jié)構(gòu)分為4類 對(duì)應(yīng)取不同的室外計(jì)算溫度 從而以不同的總熱阻值來調(diào)節(jié)保溫性能 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱惰性指標(biāo)D大時(shí) Ro可小些 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱惰性指標(biāo)D小時(shí) Ro增大予以補(bǔ)償 2 1建筑保溫的途徑 3 爭(zhēng)取良好的朝向和適當(dāng)?shù)慕ㄖg距 日照間距 指前后兩排南向房屋之間 為保證后排房屋在冬至日底層獲得不低于二小時(shí)的滿窗日照而保持的最小間隔距離 洛陽市城市建筑規(guī)劃管理技術(shù)規(guī)定 2010規(guī)定 多層及多層以下居住建筑間距 一般來說 平行布置時(shí)不得小于1 1H 其中舊區(qū)改建的項(xiàng)目?jī)?nèi)新建住宅間距可酌情降低 但不應(yīng)小于1 0H H為較高建 構(gòu) 筑物的遮擋高度 2 1建筑保溫的途徑 4 增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的密閉性 防止冷風(fēng)滲透的不利影響 風(fēng)對(duì)室內(nèi)氣候的影響冷風(fēng)滲透使圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面對(duì)流換熱系數(shù)變大保溫設(shè)計(jì)的措施爭(zhēng)取不使建筑大面積外表面朝向冬季主導(dǎo)風(fēng)向利用周圍場(chǎng)地的地形 樹木和其他建筑物來?yè)躏L(fēng)建筑物外部窗戶面積不宜過大 提高門窗密封性注意主要出入口處的防風(fēng)減少豎向交通井的煙囪效應(yīng) 門斗 2 1建筑保溫的途徑 4 增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的密閉性 防止冷風(fēng)滲透的不利影響 保溫設(shè)計(jì)的措施高層建筑 合理布置豎向交通井 高層建筑的豎向交通井如果正對(duì)主入口設(shè)計(jì) 將大大增加不必要的冷風(fēng)滲透 因此應(yīng)將門廳和電梯井之間有一段緩沖距離 華爾斯酒店大堂 樓梯 電梯以及內(nèi)天井等上下聯(lián)系的空間 高度大 能顯著增加由熱壓引起的冷風(fēng)滲透 2 1建筑保溫的途徑 5 避免潮濕 防止內(nèi)壁產(chǎn)生冷凝 導(dǎo)熱系數(shù)隨含濕量增大而增大 熱阻降低 削弱了保溫性能 水分產(chǎn)生原因 材料原始濕度 施工中用水 使用過程中進(jìn)水 地下水等 總結(jié) 建筑保溫的途徑 1 建筑體型的設(shè)計(jì) 應(yīng)減少外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總面積 2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)具備足夠的保溫性能 3 爭(zhēng)取良好的朝向和適當(dāng)?shù)慕ㄖg距 4 增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的密閉性 防止冷風(fēng)滲透的不利影響 5 避免潮濕 防止內(nèi)壁產(chǎn)生冷凝 2 2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計(jì) 2 2 1保溫設(shè)計(jì)的依據(jù) 民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范 民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 基本指標(biāo) 最小總熱阻Ro min 民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50176 93規(guī)定 設(shè)置集中采暖設(shè)備的建筑 其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能應(yīng)滿足圍護(hù)結(jié)構(gòu)最小傳熱阻的要求最小傳熱阻 在熱工設(shè)計(jì)規(guī)范中 從控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)露點(diǎn)溫度 保證內(nèi)表面不致結(jié)露的起碼要求出發(fā) 為滿足使用者的最基本衛(wèi)生要求 提出圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總熱阻不能小于某個(gè)最低限度值 該限值稱為 最小傳熱阻 規(guī)定性指標(biāo) 性能性指標(biāo) 各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)限值如 遮陽系數(shù) 體形系數(shù) 窗墻比 圍護(hù)結(jié)構(gòu)K值 外墻 外窗 屋面 等的限值等 對(duì)比評(píng)定法 是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求 是 如有任何一條達(dá)不到要求 修改設(shè)計(jì)指標(biāo) 是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求 是 否 修改原設(shè)計(jì) 所設(shè)計(jì)建筑是節(jié)能建筑 所設(shè)計(jì)建筑是節(jié)能建筑 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的流程 2 2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計(jì) 2 2 2圍護(hù)結(jié)構(gòu)最小總熱阻的確定 民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50176 93 Ro min 最小總熱阻ti 冬季室內(nèi)計(jì)算溫度 一般居住建筑取18 高級(jí)居住建筑 醫(yī)療等取20 te 冬季室外計(jì)算溫度 根據(jù)不同熱惰性指標(biāo)D選取 n 溫差修正系數(shù) 根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)所處位置及情況選取 t 室內(nèi)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面允許溫差 根據(jù)房間性質(zhì)及結(jié)構(gòu)取值 Ri 圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱阻 一般取0 11 K W 民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50176 93 附加有輕質(zhì)材料的外墻最小傳熱阻需在計(jì)算結(jié)果上進(jìn)行附加 2 2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計(jì) 2 2 3圍護(hù)結(jié)構(gòu)平均傳熱系數(shù)的限值 最小傳熱阻只能基本滿足內(nèi)表面不結(jié)露的起碼衛(wèi)生要求 按此熱阻確定的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)省建造費(fèi)但增加采暖費(fèi) 無限增加熱阻 節(jié)省采暖費(fèi)但浪費(fèi)建造費(fèi) 故存在最佳經(jīng)濟(jì)熱阻 2 2 3圍護(hù)結(jié)構(gòu)平均傳熱系數(shù)的限值國(guó)家建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)綜合研究了建造費(fèi)和采暖費(fèi)之后 從經(jīng)濟(jì)和節(jié)能角度對(duì)不同地區(qū)采暖居住建筑各部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)值作了限定 民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) JGJ26 95 不同氣候區(qū)居住建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也有相應(yīng)規(guī)定 2 2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計(jì) 不同地區(qū)采暖居住建筑各部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)限值 2 2 3圍護(hù)結(jié)構(gòu)平均傳熱系數(shù)的限值規(guī)定值會(huì)隨社會(huì)發(fā)展而改變世界發(fā)達(dá)國(guó)家外墻保溫標(biāo)準(zhǔn)逐漸提高 英國(guó) 氣候與上海相近 1973年前外墻傳熱系數(shù)1 6w m2 k 1974年后1 0w m2 k 1982年后0 6w m2 k 1988年后0 45w m2 k 與北京相近氣候的發(fā)達(dá)國(guó)家約為0 35w m2 k 我國(guó)北京為0 9w m2 k 2 2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計(jì) 平均傳熱系數(shù)傳熱特性不同的異常部位形成熱橋 熱橋的溫度低于主體 為衡量圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體保溫性能 提出平均傳熱系數(shù)概念 設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行計(jì)算 熱橋 如外墻體中的鋼或鋼筋混凝土骨架 窗洞口的過梁 板材中的肋等 2 2 4建筑物采暖耗熱量指標(biāo)是衡量圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能優(yōu)劣的重要參數(shù)建筑物耗熱量指標(biāo) qh indexofheatlossofbuilding是指在采暖期室外平均溫度條件下 為保持室內(nèi)計(jì)算溫度 單位建筑面積在單位時(shí)間內(nèi)消耗的 需由室內(nèi)采暖設(shè)備供給的熱量 單位 W M2與傳熱阻或傳熱系數(shù)的區(qū)別傳熱阻或傳熱系數(shù)僅反映了某個(gè)建筑部件的熱工性能 而采暖耗熱量指標(biāo)則反映建筑整體 包括建筑各部件以及通風(fēng) 的熱工性能 且通過它可大致估計(jì)建筑物冬季采暖的總耗電量或耗煤量 2 2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計(jì) 2 3圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫構(gòu)造 2 3 1保溫材料 按化學(xué)成分分無機(jī)絕熱材料有機(jī)絕熱材料金屬絕熱材料 按材質(zhì)構(gòu)造分多孔狀板狀松散狀 擠塑型聚苯乙烯保溫板 氈 這是帶防潮鋁箔貼面的保溫棉氈和玻璃棉板 防潮鋁箔貼面 一方面具有防潮功能 另一方面鋁箔反射系數(shù)大 能夠?qū)⒔^大部分輻射熱反射回去 是一種良好的保溫隔熱材料 上圖是擠塑型聚苯乙烯保溫板和氈 保溫板因?yàn)楸砻娼Y(jié)構(gòu)全部封閉 不透水 所以可以不再考慮防水的問題 其他一些卷材 散料狀和板材的保溫隔熱材料 2 3 2圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫構(gòu)造 1 按保溫構(gòu)造的類型 1 保溫承重二合一 如混凝土空心砌塊 輕質(zhì)實(shí)心砌塊 低層 多層 墻承重 空心砌塊保溫與承重結(jié)合構(gòu)造 2 單設(shè)保溫層 如加氣混凝土 應(yīng)用廣泛 由導(dǎo)熱系數(shù)很小的材料作保溫層起主要保溫作用 保溫層不起承重作用 所以選擇的靈活性較大 不論是板塊狀 纖維狀以至松散顆粒狀材料均可應(yīng)用 2 3圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫構(gòu)造 3 復(fù)合構(gòu)造當(dāng)單獨(dú)用某一種方式不能滿足保溫要求 或?yàn)檫_(dá)到保溫要求而造成技術(shù)經(jīng)濟(jì)上不合理時(shí) 往往采用混合型保溫構(gòu)造 例如既有實(shí)體保溫層 又有空氣層和承重層的外墻或屋頂結(jié)構(gòu) 如圖是一個(gè)200C的恒溫車間外墻構(gòu)造 1 混凝土 2 粘結(jié)劑 3 聚氨脂泡沫塑料 4 木纖維板 5 塑料薄膜 6 鋁箔紙板 7 空氣間層 8 膠合板涂油漆 2 3圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫構(gòu)造 2 按保溫層的位置分類 課本P83 1 內(nèi)保溫 保溫層在承重層的內(nèi)側(cè) 適合間歇性供熱 公共建筑 特點(diǎn) 不受室外影響 無需特別防護(hù) 室內(nèi)供熱時(shí) 室內(nèi)氣溫上升快 電影院 體育館 但用于居住性建筑熱穩(wěn)定性不足 2 外保溫 保溫層在承重層的外側(cè) 應(yīng)用廣泛 特點(diǎn) 熱橋處的熱損失減少 使墻或屋頂?shù)闹饕糠质艿奖Ｗo(hù) 大大降低溫度應(yīng)力的起伏 提高結(jié)構(gòu)的耐久性 倒鋪屋面 對(duì)減少防水層的破壞 也是有利的 2 3圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫構(gòu)造 房間的熱穩(wěn)定性好 承重層材料的熱容量一般都遠(yuǎn)比保溫層大 所以這種布置方式對(duì)房間熱穩(wěn)定性有利 當(dāng)供熱不均勻時(shí)可保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的溫度不致急劇下降 從而使室溫不致很快下降 將減少保溫層內(nèi)部產(chǎn)生水蒸氣凝結(jié)的可能性 舊房改造 特別是為了節(jié)能而加強(qiáng)舊房的保溫性能時(shí) 外保溫處理效果最好 要避免受潮和大氣污染 表面應(yīng)覆防水層或飾面 2 3圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫構(gòu)造 3 中保溫 保溫層在承重層中間特點(diǎn) 對(duì)保溫層強(qiáng)度要求不高 保溫材料不會(huì)受大氣侵蝕 要注意控制兩側(cè)的濕度 防止水分滲入 不適用于外層墻體屬氣孔性的情況 2 3圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫構(gòu)造 2 4圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱異常部位的保溫措施 2建筑保溫 2 4 1窗的保溫 窗戶保溫性能低的原因 主要是 縫隙透氣及玻璃 窗框等的熱阻太小 居住建筑透過窗的散熱量約占總散熱量的1 3 2 提高窗本身保溫性能 針對(duì)我國(guó)目前的情況 應(yīng)從以下幾方面來改善窗的保溫性能 1 控制各向墻面的開窗面積 窗墻面積比 2 4圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱異常部位的保溫措施 窗墻面積比 為控制指標(biāo) 窗洞口面積和房間立面單元面積的比值 根據(jù) 民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范 采暖墻體按最小總熱阻設(shè)計(jì)時(shí) 各朝向的窗墻面積比為 北向不大于0 20 東西向不大于0 25 單層窗 或0 30 雙層窗 南向不大于0 35 如 北京地區(qū) 型外墻東西朝向窗墻面積比為0 35 時(shí) Ro min 0 62 k w 當(dāng)設(shè)計(jì)上需要增大窗戶面積時(shí) 應(yīng)采用比最小傳熱阻大的傳熱阻 滿足 民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范 附錄五 窗墻面積比與外墻允許最小傳熱阻的對(duì)應(yīng)關(guān)系 的要求 提高窗框保溫性能選取導(dǎo)熱系數(shù)小的窗框材料 木材 塑料等 金屬窗框可作成空心斷面或?qū)嵯禂?shù)小的材料截?cái)嘟饘倏虻臒針蜃龊妹芊馓幚碓鰪?qiáng)氣密性窗框與玻璃 密封條窗框與墻體 用保溫砂漿或泡沫塑料密封窗框與墻之間的縫隙改善玻璃部分的保溫能力雙層窗 密封中空雙層玻璃 熱反射玻璃 吸熱玻璃 提高窗本身保溫性能 2 4圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱異常部位的保溫措施 它雖然采用導(dǎo)熱系數(shù)大的金屬作為窗框材料 但 1 做了三道空腹斷面設(shè)計(jì) 且中間用聚酰胺隔板做斷熱層 能夠有效阻擋熱量在金屬材料中的傳導(dǎo) 2 良好的密封措施 3 采用雙層窗 2 4圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱異常部位的保溫措施 對(duì)于玻璃部分的保溫 單層玻璃保溫性能不好 北方地區(qū)往往采用兩層或三層窗 這里 如果玻璃共用一個(gè)框所形成單框雙層或三層玻璃窗比并排設(shè)兩道或三道各自獨(dú)立的單層窗效果好 因?yàn)榍罢吒鲗硬Ａеg的空氣層是封閉的 我們可以利用封閉空氣間層來提高其保溫能力 2 4圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱異常部位的保溫措施 夾層玻璃 或者更進(jìn)一步 在玻璃表面涂上各種具有反射或折射作用的涂層 或者在中間的空氣層中填充惰性氣體 加入各種片狀 格柵狀構(gòu)件 通過對(duì)太陽輻射熱的盡量吸收和熱量流經(jīng)途中傳遞程度和角度進(jìn)行控制 達(dá)到保溫效果 2 4圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱異常部位的保溫措施 2 4 2熱橋保溫 只考慮室內(nèi)溫度高于室外 1 定義 在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中 一般都有保溫性能遠(yuǎn)低于主體部分的嵌入構(gòu)件 如外墻體中的鋼或鋼筋混凝土骨架 圈梁 板材中的肋等 這些構(gòu)件或部位的熱損失比相同面積主體部分的熱損失多 他們的內(nèi)表面溫度也比主體低 這種容易傳熱的構(gòu)件或部分稱之為 熱橋 2 4 2熱橋保溫 熱橋的性能是比較才出現(xiàn)的 2 特點(diǎn)在熱橋部位 內(nèi)表面溫度比主體低一些外表面溫度比主體高一些表示熱橋部分比主體部分傳熱能力好 熱穩(wěn)定性差 如鋼筋混凝土框架填充墻中的鋼混梁是磚墻的熱橋 而加氣混凝土砌塊中的磚柱子也是熱橋 2 4 2熱橋保溫 3 驗(yàn)算由于按最小總熱阻設(shè)計(jì)的主體結(jié)構(gòu)只考慮到了主體部分達(dá)到了保溫要求 因此熱橋內(nèi)表面溫度還需要單獨(dú)校核 熱橋處構(gòu)造設(shè)計(jì)原則熱橋保溫處理 理論上就是用某種導(dǎo)熱系數(shù)很小的保溫材料 附加到熱橋的適當(dāng)部位 盡量避免出現(xiàn)貫通式熱橋貫通式熱橋是最不利的 這類熱橋以鋼筋混凝土框架填充墻中的梁 柱最為典型 可用硬質(zhì)泡沫塑料 結(jié)合墻體內(nèi)粉刷綜合處理 盡量將非貫通式熱橋布置在靠室外的一側(cè) 即布置在溫度較低的一側(cè)以減小傳熱量 盡量減少熱橋斷面面積 2 最小附加熱阻附加保溫層 長(zhǎng)度l不應(yīng)小于墻厚d的1 5 2 0倍 2 4 3外墻交角的保溫 包括 外墻角 外墻與內(nèi)墻交角 樓地板或屋頂與外墻交角等 1 外墻交角內(nèi)表面溫度低的原因外側(cè)散熱面積大主體部分 Fe Fi外墻交角 Fe Fi Fe Fe Fi Fi 2 4圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱異常部位的保溫措施 2 4 3外墻交角保溫 其他外墻角保溫層做法示例 2 4 3外墻交角保溫 其他外墻角保溫層做法示例 經(jīng)驗(yàn)表明 即使水磨石地面與木地面溫度相同 人們接觸水磨石地面也比接觸木地面的感覺要冷 因?yàn)樗ナ孛娴奈鼰嵯禂?shù)更大 木地面 B 10 5水磨石 B 26 8 2 4 4地面的保溫 地面的熱工性能對(duì)人體的熱舒適影響較大 據(jù)測(cè)定 裸足直接接觸地面散失的熱量 約為人體其他部位向環(huán)境散熱量的1 6 2 4圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱異常部位的保溫措施 2 4 4地面保溫 熱工設(shè)計(jì)規(guī)范 規(guī)定吸熱系數(shù)B作為評(píng)價(jià)地面熱工質(zhì)量的指標(biāo) 地面熱工性能及適用建筑類型 在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū) 建筑底層室內(nèi)如果采用實(shí)鋪地面構(gòu)造 則對(duì)于直接接觸土壤的周邊地區(qū) 也就是從外墻內(nèi)側(cè)算起2 0m的范圍之內(nèi) 應(yīng)當(dāng)作保溫處理 如果底層地面之下還有不采暖的地下室 則地下室以上的底層地面應(yīng)該全部作保溫處理 保溫層可以放在地下室的頂板之下 或放在底層地面的結(jié)構(gòu)面板與地面的飾面層之間 2 4 4地面保溫 2 5圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透和冷凝 2建筑保溫 影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)濕狀況的因素很多 屬于建筑熱工學(xué)研究范疇的 主要是空氣中的水蒸汽在圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面及內(nèi)部凝結(jié)而引起的濕狀況以及防止措施 熱與濕既有本質(zhì)的區(qū)別 又有相互的聯(lián)系和影響 是研究和處理建筑熱環(huán)境的不可分割的問題 過于潮濕將導(dǎo)致 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低 影響保溫 滋生細(xì)菌 2 5 1濕空氣的物理性質(zhì) 2 5圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透和冷凝 1 自然界中的空氣包含干空氣與水蒸汽兩類 凡是含有水蒸汽的空氣通稱為濕空氣 濕空氣的壓力等于干空氣的分壓力和水蒸汽分壓力之和 從上式可知 空氣中所含的水分愈多 則水蒸汽分壓力愈大 在一定的溫度和壓力條件下 一定容積的空氣所能容納的水蒸汽量有一定的限度 極限值的大小卻隨空氣的溫度和壓力而變 2 水蒸氣分壓力P與飽和水蒸氣分壓力Ps 2 5 1濕空氣的物理性質(zhì) 隨著溫度的增加 Ps增大 在一定的大氣壓力下 空氣的溫度愈高 一定容積中所能容納的水蒸汽愈多 因而其呈現(xiàn)的壓力也愈大 空氣中的水蒸氣分壓力P也與溫度有關(guān) 溫度升高 Ps大 P Ps 溫度降低 Ps小 當(dāng)空氣中有水汽凝結(jié)時(shí) P Ps 2 5 1濕空氣的物理性質(zhì) 3 空氣濕度 2 5 1濕空氣的物理性質(zhì) 絕對(duì)濕度f mq V不能直接說明空氣的干 濕程度 相對(duì)濕度 是指一定溫度及大氣壓力下 空氣的絕對(duì)濕度與同溫同壓下飽和濕空氣的絕對(duì)濕度的比值 相對(duì)濕度反映了空氣在某一溫度時(shí)所含水蒸汽分量接近飽和的程度 當(dāng)相對(duì)濕度為0時(shí) 表示空氣中全是干空氣 即絕對(duì)干燥 當(dāng)相對(duì)濕度為100 時(shí) 則表示空氣已經(jīng)達(dá)到飽和 依相對(duì)濕度值的大小就可直接判斷空氣的干 濕程度 在一定溫度條件下 空氣中的水蒸汽的含量與水蒸汽分壓力成正比 因此 相對(duì)濕度也可用空氣中的水蒸汽分壓力P與同溫度下的水蒸汽飽和蒸汽壓Ps之比的百分?jǐn)?shù)來表示 2 5 1濕空氣的物理性質(zhì) 4 露點(diǎn)溫度 2 5 1濕空氣的物理性質(zhì) 定義 某一狀態(tài)的空氣 在含濕量不變的情況下 冷卻到它的相對(duì)濕度達(dá)到100 時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度 稱為該狀態(tài)下空氣的露點(diǎn)溫度 用td表示 如果繼續(xù)降溫 空氣中的水蒸汽就有一部分液化成水珠析出 溫度降得愈低 析出的水愈多 這種由于溫度降到露點(diǎn)溫度以下 空氣中水蒸汽液化析出的現(xiàn)象稱為冷凝 2 5 1濕空氣的物理性質(zhì) 2 5 2圍護(hù)結(jié)構(gòu)受潮原因1 吸濕受潮材料的吸濕 把一塊干的材料試件置于濕空氣之中 材料試件會(huì)從空氣中逐步吸收水蒸汽而受潮 這種現(xiàn)象稱為材料的吸濕 由于吸濕作用而使材料潮濕稱為吸濕受潮 2 5圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透和冷凝 2 冷凝受潮由于空氣產(chǎn)生降溫而導(dǎo)致水蒸氣凝結(jié) 結(jié)露 致使圍護(hù)結(jié)構(gòu)潮濕表面冷凝 濕空氣與低于其露點(diǎn)溫度的物體表面接觸時(shí) 水蒸氣凝結(jié)成水珠從空氣中析出并附于物體表面上內(nèi)部冷凝 當(dāng)水蒸氣在蒸汽壓差作用下通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí) 被阻擋在低溫部位 產(chǎn)生結(jié)露 2 5 2圍護(hù)結(jié)構(gòu)受潮原因 若圍護(hù)結(jié)構(gòu)按最小總熱阻進(jìn)行設(shè)計(jì) 通常是不會(huì)產(chǎn)生表面冷凝的 冬季冷凝 因氣候寒冷 使室內(nèi)墻面 地面 屋蓋 吊頂?shù)炔课坏谋砻鏈囟认陆?造成室內(nèi)空氣或材料內(nèi)空氣水蒸氣飽和 從而發(fā)生表面冷凝和內(nèi)部冷凝 夏季冷凝 當(dāng)室外空氣向高溫高濕轉(zhuǎn)化 室內(nèi)墻面 地面 屋蓋 吊頂?shù)炔课坏臏囟炔荒芗皶r(shí)升高 或者室內(nèi)溫度較低 結(jié)構(gòu)表面的溫度低于室外空氣的露點(diǎn)溫度 或者外部高溫高濕空氣流入低溫房間中達(dá)到飽和時(shí) 產(chǎn)生的水蒸氣凝結(jié) 如梅雨季節(jié)返潮 3 淋水受潮材料直接受液態(tài)水的淋濕或浸潤(rùn)作用 致使圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生大量液體水而潮濕注意多種構(gòu)造交接處的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量 2 5 2圍護(hù)結(jié)構(gòu)受潮原因 2 5 3圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透與計(jì)算 2 5圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透和冷凝 蒸氣滲透 圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部水蒸氣的遷移現(xiàn)象蒸氣滲透發(fā)生的條件材料兩側(cè)存在總壓力差 空氣和水蒸氣由高壓側(cè)流向低壓側(cè)材料兩側(cè)存在水蒸氣分壓力差 水蒸氣從高濃度擴(kuò)散遷移至低濃度材料內(nèi)部存在溫度差 由于溫度梯度引起水蒸氣遷移濕傳導(dǎo) 沒有溫差條件下的水分遷移過程熱濕傳導(dǎo) 由于溫差引起的水分遷移過程 2 5 3圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透與計(jì)算 蒸氣滲透過程的簡(jiǎn)化及計(jì)算只討論圍護(hù)結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定條件下單純的水蒸汽滲透過程 與穩(wěn)定傳熱過程的計(jì)算方法相類似 蒸汽滲透強(qiáng)度 g h Ho 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總蒸汽滲透阻 h Pa g Pi Pe分別為室內(nèi)和室外空氣的水蒸氣分壓力 Pa d 某一分層的厚度 蒸汽滲透系數(shù) 表明材料的透氣能力 與材料的材質(zhì)和密實(shí)程度有關(guān) 材料孔隙率越大 透氣性越強(qiáng) 查表得到 單位 g m h Pa 由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面附近的空氣邊界層的蒸汽滲透阻與結(jié)構(gòu)材料層本身的蒸汽滲透阻相比是很微小的 所以 在計(jì)算總的蒸汽滲透阻時(shí)可以忽略不計(jì) 2 5 3圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透與計(jì)算 圍護(hù)結(jié)構(gòu)中任一層的水蒸汽分壓力為 類似內(nèi)部溫度的計(jì)算 表示從室內(nèi)側(cè)算起 由第1層至第m 1層蒸汽滲透阻之和 2 5 3圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透與計(jì)算 如圖已知求 2 5 4圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷凝的檢驗(yàn)1 表面冷凝的檢驗(yàn) 原理 t td時(shí) 將產(chǎn)生冷凝 t 實(shí)際溫度td 露點(diǎn)溫度 例題1 3 5 校核圖示車間屋面板接縫處是否會(huì)出現(xiàn)冷凝水 已知ti 16 te 10 55 內(nèi)表面溫度 i 5 7 解 查附錄 當(dāng)ti 16 時(shí) Ps 1817 2Pa 根據(jù)公式 P Ps 1817 2 55 999 5Pa 則當(dāng)飽和蒸汽壓Ps P 目前的水蒸汽分壓力 時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度就是露點(diǎn)溫度td 在附錄 中 當(dāng)Ps P 999 5Pa時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為 td 7 i td 所以屋面板接縫處將會(huì)出現(xiàn)冷凝水 2 5圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透和冷凝 2 內(nèi)部冷凝的檢驗(yàn) 2 5 4圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷凝的檢驗(yàn) 原理 當(dāng)P Ps時(shí) 實(shí)際水蒸汽分壓力大于飽和水蒸汽分壓力時(shí) 將產(chǎn)生冷凝 步驟 1 根據(jù)室內(nèi) 外空氣的溫度t和相對(duì)濕度 確定水蒸汽分壓力Pi和Pe 并依次計(jì)算出圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層的水蒸汽分壓力Pm 作出P分布線 2 根據(jù)室內(nèi) 外空氣溫度ti和te 確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層的溫度 并從附錄中查出相應(yīng)的飽和水蒸汽分壓力Ps 作出Ps分布線 3 根據(jù)P線與Ps線相交與否來判斷圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否會(huì)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象 Ps線與P線不相交 說明內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生冷凝 兩線相交 則內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)冷凝 例題 1 3 6試檢驗(yàn)圖示外墻構(gòu)造是否會(huì)產(chǎn)生冷凝 已知ti 16 i 60 采暖期室外平均氣溫te 4 0 平均相對(duì)濕度 e 50 外墻構(gòu)造為1 20mm石灰砂漿內(nèi)粉刷 2 50毫米厚泡沫混凝土 o 500kg m3 3 120mm厚磚墻 分析 內(nèi)部冷凝的檢驗(yàn) 解 1 由表查出Ri 0 11 k w及Re 0 04 k w由附錄查得各層的導(dǎo)熱系數(shù)為 1 0 81w k 2 0 19w k 3 0 81w k 各層的滲透系數(shù)為 1 0 00012g m h Pa 2 0 000199g m h Pa 3 0 0000667g m h Pa 0 11 0 025 0 263 0 148 0 04 0 586 k w 166 67 251 51 1799 1 2217 28 h Pa g 例題1 3 6 2 計(jì)算室內(nèi)外空氣的水蒸汽分壓力 查附錄 ti 16 時(shí) Ps 1817 2Pa 則Pi Ps i 1817 2 60 1090 3Pa查附錄 te 4 時(shí) Ps 437 3Pa 則Pe Ps e 437 3 50 218 7Pa 3 計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部各層的溫度和水蒸汽分壓力 例題1 3 6 根據(jù)附錄 可查結(jié)構(gòu)內(nèi)部各層溫度對(duì)應(yīng)的飽和水蒸汽分壓力 Psi 1419 9Pa Ps2 1347 9Pa Ps3 726 6Pa Pse 492 0Pa 根據(jù)公式求結(jié)構(gòu)內(nèi)部各層實(shí)際水蒸汽分壓力 925 92Pa 例題1 3 6 根據(jù)所求圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部飽和蒸汽壓Ps和實(shí)際水蒸汽分壓力P值按比例作出Ps和P分布線 如圖所示 由于P和Ps線相交 因此該結(jié)構(gòu)內(nèi)部將產(chǎn)生冷凝 答 圖示墻體內(nèi)部將產(chǎn)生冷凝 在2 3交界面 例題1 3 6 psi ps2 ps3 pse pi p2 p3 pe 補(bǔ)充例題1 3 2 青島地區(qū)擬建的住宅建筑其屋頂構(gòu)造如圖所示 試確定保溫層厚度 若已知ti 18 i 15 采暖期室外平均氣溫te 11 0 平均相對(duì)濕度 e 60 保溫層厚度取160mm 求屋頂內(nèi)部各層水蒸汽分壓力 并檢驗(yàn)是否出現(xiàn)冷凝 2 5 4圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷凝的檢驗(yàn) 冷凝界面實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論分析表明 在圍護(hù)結(jié)構(gòu)蒸汽滲透的途徑中 若材料的蒸汽滲透系數(shù) 出現(xiàn)由大變小的界面 水蒸汽在此將遇到較大的阻礙 最易發(fā)生冷凝現(xiàn)象 習(xí)慣上把這個(gè)最易出現(xiàn)冷凝 而且凝結(jié)最嚴(yán)重的界面 叫做圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的 冷凝界面 2 5 4圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷凝的檢驗(yàn) 允許冷凝一般的采暖房屋 在圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)少量的冷凝水是允許的 這些冷凝水在暖季會(huì)從結(jié)構(gòu)內(nèi)部蒸發(fā)出去 不致逐年累積而使圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫層嚴(yán)重受潮 若假定在整個(gè)采暖期可能產(chǎn)生的內(nèi)部冷凝水全部被保溫層所吸收 為保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部處于正常的濕度狀態(tài) 不影響其保溫效果 保溫層受潮后的濕度增量 w不應(yīng)超過允許值 w 2 5 5防止和控制冷凝的措施 2 5圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透和冷凝 表面冷凝水將有礙室內(nèi)衛(wèi)生 某些情況下還將直接影響生產(chǎn)和房間的使用 內(nèi)部出現(xiàn)冷凝水 會(huì)使保溫材料受潮 其導(dǎo)熱系數(shù)增大 保溫能力降低 此外 由于內(nèi)部冷凝水的凍融交替作用 抗凍性差的保溫材料便遭到破壞 從而降低結(jié)構(gòu)的使用質(zhì)量和耐久性 防止和控制冷凝的原理 控制表面冷凝 t td控制內(nèi)部冷凝 P Ps 2 5 5防止和控制冷凝的措施 2 5 5 1防止和控制表面冷凝的措施 增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻提高室內(nèi)表面溫度減少室內(nèi)濕度 降低室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度1 增加實(shí)體圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度 增加熱阻 最小總熱阻 按照規(guī)范中要求的最小總熱阻設(shè)計(jì)主體圍護(hù)結(jié)構(gòu) 保證內(nèi)壁面溫度高于露點(diǎn)溫度 并且進(jìn)行異常部位驗(yàn)算 則一般不會(huì)出現(xiàn)冷凝 2 利用保溫材料 增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)總熱阻內(nèi)保溫有可能使保溫材料與結(jié)構(gòu)界面處產(chǎn)生內(nèi)部冷凝 進(jìn)易出難 原則 3 利用空氣間層來增加結(jié)構(gòu)的總熱阻宜將空氣層布置在主體結(jié)構(gòu)低溫側(cè)4 增加室內(nèi)空氣對(duì)流 以提高內(nèi)表面溫度留5cm的空氣流通間層 冷側(cè)設(shè)置密閉空氣層 在冷側(cè)設(shè)一空氣層 可使處于較高溫度側(cè)的保溫層經(jīng)常干燥 這個(gè)空氣層叫做引濕空氣層 這個(gè)空氣層的作用稱做收汗效應(yīng) 2 5 5 1防止和控制表面冷凝的措施 5 利用通風(fēng)降低室內(nèi)空氣濕度 從而降低室內(nèi)露點(diǎn)溫度 為保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面附近的氣流暢通 家具不宜緊靠外墻布置 2 5 5防止和控制冷凝的措施 6 其他