2014一級(jí)建筑師《建筑物理與設(shè)備》建筑熱工學(xué)5

特別推薦：2014一級(jí)建筑師《建筑物理與設(shè)備》建筑熱工學(xué)匯總

　　一、建筑保溫綜合處理的基本原則
　　(一)充分利用可再生能源可再生能源包括太陽(yáng)能和地?zé)崮艿取Ｔ诮ㄖ卦O(shè)計(jì)中，對(duì)太陽(yáng)能的利用主要是兩個(gè)方面，一是對(duì)太陽(yáng)輻射熱的吸收，二是對(duì)太陽(yáng)輻射熱的蓄集。

　　(二)防止冷風(fēng)的不利影響

　　應(yīng)爭(zhēng)取不使大面積外表面朝向冬季主導(dǎo)風(fēng)向，當(dāng)受條件限制而不可能避開(kāi)主導(dǎo)風(fēng)向時(shí)，亦應(yīng)在迎風(fēng)面上盡量少開(kāi)門窗或其他開(kāi)口。建筑的主要人口盡量不要朝向冬季主導(dǎo)風(fēng)向。

　　(三)合理進(jìn)行建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)

　　應(yīng)從建筑選址、分區(qū)、建筑和道路布局走向、建筑朝向、建筑體形、建筑間距、冬季主導(dǎo)風(fēng)向、太陽(yáng)輻射、建筑外部空間環(huán)境構(gòu)成等方面綜合處理。

　　建筑物宜布置在避風(fēng)、向陽(yáng)地段，不宜布置在山谷、洼地、溝底等凹地里。建筑物朝向宜采用南北向或接近南北向。

　　對(duì)采暖地區(qū)的建筑，外表面盡量避免過(guò)多的凹凸，居住建筑的體形系數(shù)宜控制在0.30及0.30以下;若體形系數(shù)大于0.30，則屋頂和外墻應(yīng)加強(qiáng)保溫。公共建筑的體形系數(shù)應(yīng)小于或等于0.40.

　　夏熱冬冷地區(qū)的條式建筑物的體形系數(shù)不應(yīng)超過(guò)o.35，點(diǎn)式建筑物的體形系數(shù)不應(yīng)超過(guò)0.40.

　　夏熱冬暖地區(qū)的北區(qū)內(nèi)，單元式、通廊式住宅的體形系數(shù)不宜超過(guò)0.35，塔式(或點(diǎn)式)住宅的體形系數(shù)不宜超過(guò)0.40.

　　(四)提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能

　　提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能主要從控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)和加強(qiáng)熱橋部位保溫兩方面人手。

　　(五)使房間具有良好的熱特性與合理的供熱系統(tǒng)

　　房間的熱特性應(yīng)適合其使用性質(zhì)，例如全天使用的房間應(yīng)有較大的熱穩(wěn)定性，房間內(nèi)表面材料應(yīng)選用蓄熱系數(shù)大的材料。對(duì)于只有白天使用(如辦公室)或只有一段時(shí)間使用的房間(如影劇院的觀眾廳)，內(nèi)表面材料則應(yīng)選用蓄熱系數(shù)小的材料。

　　二、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計(jì)
　　在冬季，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱一般可粗略地按穩(wěn)定傳熱計(jì)算。評(píng)價(jià)圍護(hù)結(jié)構(gòu)主體(外墻和屋面)保溫性能的主要指標(biāo)是傳熱阻R0或傳熱系數(shù)K0.

　　(一)圍護(hù)結(jié)構(gòu)最小傳熱阻

　　內(nèi)表面溫度取決于室內(nèi)外溫度和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱阻。傳熱阻越小，內(nèi)表面溫度越高，為了不使圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面結(jié)露，在《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50176―93)(以下簡(jiǎn)稱《熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》)中規(guī)定，設(shè)置集中采暖的建筑物，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱阻應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定，且應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求，其最小傳熱阻應(yīng)按下式計(jì)算確定：

　　式中R0，min――圍護(hù)結(jié)構(gòu)最小傳熱阻，┫?K/W;

　　Ri――圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱阻，┫?K/W;

　　ti――冬季室內(nèi)計(jì)算溫度，℃，一般居住建筑取18oC;高級(jí)居住建筑，醫(yī)療、托

　　幼建筑，取20oC;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?yàn)室應(yīng)按相應(yīng)的規(guī)范取值;

　　te――圍護(hù)結(jié)構(gòu)冬季室外計(jì)算溫度，℃，在《熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》中將圍護(hù)結(jié)構(gòu)按熱惰性

　　指標(biāo)D值的不同分為4類，規(guī)定了4種室外計(jì)算溫度的取值方法。

　　n――溫差修正系數(shù)，根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)所處位置情況，按《熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》取值;

　　[Δt]――室內(nèi)空氣與圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面之間的允許溫差，℃，根據(jù)房間性質(zhì)及結(jié)構(gòu)類型，可查《熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》取值。

　　對(duì)熱穩(wěn)定性要求較高的建筑(如居住建筑、醫(yī)院和幼兒園等)，當(dāng)采用輕型結(jié)構(gòu)時(shí)，外墻的最小傳熱阻應(yīng)在按式(1―38)計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行附加，其附加值按表1―7取值。

　　(三)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫構(gòu)造方案

　　為達(dá)到保溫要求，常常在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中設(shè)保溫材料層。墻體由保溫材料層和主體結(jié)構(gòu)復(fù)合而成。

　　1.保溫材料

　　絕熱材料是指導(dǎo)熱系數(shù)小于0.25W/(m?K)且能用于絕熱工程的材料。習(xí)慣上稱控制室內(nèi)熱量外流的材料為保溫材料;防止室外熱量進(jìn)入室內(nèi)的叫隔熱材料。選擇保溫材料時(shí)，不僅需要考慮材料的熱物理性能，還應(yīng)該了解材料的強(qiáng)度、耐久性、耐火、耐侵蝕性，以及使用保溫材料時(shí)的構(gòu)造方案、施工工藝、材料的來(lái)源和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。

　　2.保溫構(gòu)造方案

　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造必須同時(shí)考慮保溫和承重的要求。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫構(gòu)造方案大致可分為以下兩大類：

　　(1)單一材料結(jié)構(gòu)

　　只要材料導(dǎo)熱系數(shù)足夠小，機(jī)械強(qiáng)度能滿足承重要求，又有足夠的耐久性，那么采用保溫與承重相結(jié)合的單一材料結(jié)構(gòu)方案，在構(gòu)造上比較簡(jiǎn)單，施工亦比較方便。但隨著建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的提高，許多單一材料結(jié)構(gòu)已經(jīng)難以達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求，因此必須發(fā)展高效保溫節(jié)能的復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)。

　　(2)復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)

　　復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)由保溫層和結(jié)構(gòu)主體層復(fù)合而成，保溫層主要起保溫作用，不起承重作用。它可以是單一保溫材料層，也可以是復(fù)合保溫材料層。選擇這種結(jié)構(gòu)時(shí)，保溫材料的靈活性比較大，不論是板塊狀、纖維狀還是松散顆粒狀材料均可應(yīng)用。有時(shí)也可用封閉空氣間層作保溫層;或者將空氣間層和實(shí)體保溫層及主體結(jié)構(gòu)復(fù)合在一起以滿足比較高的保溫要求。

　　復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)按保溫層所處的位置可分為內(nèi)保溫(保溫層在室內(nèi)一側(cè))，外保溫(保溫層在室外一側(cè))，中間保溫(保溫層在中間夾芯)幾種類型。保溫層的位置正確與否對(duì)結(jié)構(gòu)及房間的使用質(zhì)量、結(jié)構(gòu)造價(jià)、施工和維持費(fèi)用都有重要影響。從保溫節(jié)能的角度看，外保溫的優(yōu)點(diǎn)較多。但內(nèi)保溫往往施工方便，適用于間歇使用的房間，中間保溫則有利于松散填充材料的利用。

　　(3)外保溫的優(yōu)越性

　　1)可減少熱橋處的熱損失，防止熱橋內(nèi)表面結(jié)露;

　　2)對(duì)防止或減少保溫層內(nèi)部產(chǎn)生水蒸氣凝結(jié)十分有利;

　　3)使房間的熱穩(wěn)定性好;

　　4)使墻或屋頂?shù)闹饕糠质艿奖Ｗo(hù)，大大降低溫度變形;

　　5)可節(jié)省保溫材料，降低建筑造價(jià)。

　　外保溫除上述優(yōu)點(diǎn)外，還特別適用于既有建筑節(jié)能改造。

　　但外保溫方案的一些優(yōu)點(diǎn)也是有前提的。例如，對(duì)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，而當(dāng)建筑內(nèi)部有大熱容量的結(jié)構(gòu)(隔墻、柱)和空氣調(diào)節(jié)的設(shè)備時(shí)，外保溫的蓄熱作用就不太明顯了。

　　外保溫的缺點(diǎn)是保溫材料需經(jīng)過(guò)選擇，要求不受雨水沖刷也不受大氣污染的影響。大多數(shù)保溫材料都有一定的吸濕性，材料吸濕以后，熱阻會(huì)嚴(yán)重下降，因此當(dāng)采用這種構(gòu)造方案時(shí)，應(yīng)在表面覆蓋一層防水層或飾面。

　　(4)屋頂外保溫做法

　　采用外保溫的屋頂，傳統(tǒng)做法是在保溫層上面做防水層。防水層的蒸汽滲透阻很大，使屋面容易產(chǎn)生內(nèi)部結(jié)露，同時(shí)，由于防水層直接暴露在大氣中，受日曬、凍融等作用，極易老化和破壞。為了改進(jìn)這種狀況，產(chǎn)生了“倒鋪”屋面的做法。不僅可能完全消除內(nèi)部結(jié)露，而且可使防水層得到保護(hù)，從而大大提高耐久性，但這種方法要求保溫材料不吸水。

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