建筑节能与传热学.doc

题目：建筑节能与传热学 学 院: 专业年级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 摘要 随着经济社会不断进步，人们的物质生活水平有了很大提高，伴随着能源危机凸显，低碳环保的观念日益深入人心，建筑维护结构的保温技术的发展成为必然要求。我国北方地区因所处地理纬度偏高，气候寒冷，季节性差异较大，建筑外墙保温成为工程设计和施工中的一个必须解决的课题。建筑外墙保温是我国目前对建筑的节能要求，选择合理的保温材料和保温方法，降低冬季采暖和夏季空调能耗，提高建筑的使用效果和经济效益，是建筑节能的必然趋势。另外，在整个建筑节能设计中，窗户热损是整个建筑节能设计的核心之一，在本文中针对窗体节能措施做基本概述。我国住宅建设的节能工作不断深入，节能标准不断提高，引进开发了许多新型的节能技术和材料，在住宅建筑中大力推广使用。但我国目前的建筑节能水平，还远低于发达国家，我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3-5倍。分析研究新型建筑墙体材料及节能建筑保温技术对我国经济的可持续发展有重要的意义。最后，总结一下外国建筑节能的成功经验，对我国的建筑节能会有很好的借鉴意义。 关键词：建筑节能，传热学，建筑外墙保温，窗体节能，国外建筑节能目录1、建筑外墙节能 1.1节能保温材料介绍 1.2节能保温材料的选择原则 1.3外墙保温方法 1.3.1外墙外保温 1.3.2外墙内保温 1.3.3外墙内保温与外保温的对比 1.4节能保温材料的应用 2、 外窗节能 2.1窗材料 2.2窗型 2.2.1推拉窗 2.2.2平开窗 2.2.3固定窗3、 发达国家建筑节能成功经验 3.1英国建筑节能 3.2美国建筑节能 3.3日本建筑节能 建筑节能与传热学 一、建筑外墙节能伴随着建筑节能技术的进一步发展和完善，外墙外保温技术也渐渐的成为了工程施工当中的主要选择，外墙外保温形式是一种先进的、有应用前景的保温节能技术。外墙外保温的基本情况是在主体墙结构外侧在粘接剂的作用下，固定一层保温材料，并在保温材料的外侧砂浆或作其他保护装饰。随着外墙保温形式的逐渐增多，目前主要流行有聚苯板保温砂浆外墙保温形式、聚苯颗粒材料外墙保温等多种方法。 （一）节能保温材料介绍节能保温建筑材料可分为无机类、有机类和复合材料三大类。按组成和状态又可分为：无机纤维状保温材料：如岩棉、玻璃棉、矿渣棉。松散粒状保温材料：如膨胀蛭石及制品、膨胀珍珠岩及制品。无机多孔保温材料：如泡沫水泥板、加气混能吐、微孔硅酸钙、复合硅酸盐。有机保温材料：各种聚苯板、聚碳酸酯、酚醛泡沫、软木板、木丝板。复合保温材料：如金属夹芯板。 施工的建筑中，保温材料的使用以挤密苯板、聚苯板、聚苯颗粒保温材料为主。挤密苯板具有密度大，导热系数小等优点，它的导热系数为0.029W（m.K），而抗裂砂浆的导热系数为0.93W（m.K），两种材料的导热系数相差32倍，而聚苯板的导热系数为0.042W（m.K），同抗裂砂浆相差22倍，因此挤密苯板与聚苯板相比，抗裂能力弱于聚苯板。一聚苯颗粒为主要原料的保温隔热材料由胶粉料和胶粉聚苯颗粒做成，胶粉材料作为聚苯颗粒的粘结材料一般采用熟石灰粉-粉煤灰-硅粉-水泥为主要成分的无机胶凝体系，该类材料的导热系数一般为0.06W（m.K），与抗裂砂浆相比相差16倍。该种材料与挤密苯板和聚苯板相比，导热系数要小得多，因而能够缓解热量在抗裂层的积聚，使体系受温度骤然变化产生的热负荷和应力得到较快释放，提高抗裂成的耐久性。 （二）节能保温建筑材料的选材原则节能保温建筑材料的选材要遵循以下原则：使用温度要适合。热导率要低。物理化学性能稳定。耐用年限要长。对工程要求的适应性要广。具有不燃性能。材料价格要低。 （三）外墙保温方法 我国北方地区常用的外墙保温方法有内保温、外保温、内外混合保温。 1.外墙外保温外墙外保温，是将保温隔热体系置于外墙外侧，使建筑达到保温的施工方法。由于外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧，从而使主体结构所受温差作用大幅度下降，温度变形减小，对结构墙体起到保护作用并可有效阻断冷（热）桥，有利于结构寿命的延长。从有利于结构稳定性方面来说，外保温隔热具有明显的优势，所以首选外保温隔热。然而，由于外保温隔热体系被置于外墙外侧，直接承受来自自然界的各种因素影响，因此对外墙外保温体系提出了更高的要求。就太阳辐射及环境温度变化对其影响来说，至于保温层之上的抗裂防护层只有3mm20mm，且保温材料具有较大的热阻，因此在的热量相同的情况下，外保温抗裂保护层温度变化速度比无保温情况下主体外倾温度变化速度提高830倍。抗裂防护层的柔韧性和耐候性对外保温体系的抗裂性能起着关键的作用。 2.外墙内保温外墙内保温就是外墙的内侧使用苯板、保温砂浆等保温材料，从而使建筑达到保温节能作用的施工方法。该施工方法具有施工方便，对建筑外墙垂直度要求不高，施工进度快等优点。近年来，在工程上也经常的被采用。外墙内保温的一个明显的缺陷就是：结构冷（热）桥的存在使局部温差过大导致产生结露现象。由于内保温保护的位置仅仅在建筑的内墙及梁内侧，内墙及板对应的外墙部分形成冷（热）桥，冬天与室内的温度差可达到15以上，一旦室内的湿度条件适合，在此处即可形成结露现象，易造成保温隔热墙面发霉、开裂。另外，外墙和屋面受室外温度和太阳辐射热的作用而引起的温度变化幅度较大，内外墙反复形变使内保温隔热体系始终处于一种不稳定的墙体基础上，在这种形变应力反复作用下不仅是外墙易遭受温差应力的破坏也易造成内保温隔热体系的空鼓开裂。 3.外墙内保温与外墙外保温的对比目前，很多人都容易将外墙内保温和外墙外保温混为一谈，以至于没有办法区分两种保温结构。因此，本文对内外保温两种保温结构做一定区分和介绍。 （1）外墙内保温的基本情况：外墙内保温是在墙体结构内侧覆盖一层保温材料，是通过粘接剂固定的，目前内保温多采用粉刷石膏作为粘接和抹面材料，进而通过使用聚苯板或聚苯颗粒等保温等保温材料来达到保温的效果，但是，外墙内保温也存在着很多的缺点： 1、保温隔热效果差，外墙平均传热系数高。 2、热桥保温处理困难。 3、占用室内的使用面积。 4、不利于既有建筑的节能改造。 （2）外墙外保温的基本情况 外墙外保温形式是一种先进的、有应用前景的保温节能技术。外墙外保温的基本情况是在主体墙结构外侧在粘接剂的作用下，固定一层保温材料，并在保温材料的外侧砂浆或作其他保护装饰。随着外墙保温形式的逐渐增多，目前主要流行有聚苯板保温砂浆外墙保温形式、聚苯颗粒材料外墙保温等多种方法。 （四）节能保温材料在建筑领域的应用1.节能保温材料在墙体及围护结构中的应用在墙体方面，目前大部分使用的是空心砖，而且还在空隙中填加膨胀珍珠岩、散状玻璃棉或散状矿物棉等松散填充绝热保温材料，从而提高墙体保温性能。在围护结构方面，可以采用轻质高效玻璃棉、岩棉、泡沫塑料等保温材料。 2.节能保温材料在屋顶上的应用在天花板上面，可以铺设玻璃棉或矿物棉毡、垫，或在此空间直接吹入松散的保温棉，也可直接吊装由玻璃棉或岩棉等保温材料和装饰贴面复合而成的天花板。 3.防空气渗透技术在建筑中的应用为了阻断水蒸气向墙体和屋顶的渗透而降低保温材料功能，常对保温层在取暖季节里温度较高的一面复合一层塑料薄膜或金属薄膜，也可在温度较高的一面用塑料薄膜直接铺设在已放置好的保温材料上。 二、外窗节能在整个建筑项目施工中，窗户在安装使用的过程中，其热损对空间建筑的能耗影响很大，在整个建筑节能设计中，窗户热损是整个建筑节能设计的核心之一。 (一）外窗材料对建筑耗能的影响在整个建筑耗能中，外窗生产制造中选择的材料性能也会对建筑耗能造成一定的影响，在整个外窗材料耗能的过程中，主要包括窗玻璃与窗框材料。两者在生产使用的过程中，其耗能状况主要表现在以下两个方面： （1）窗玻璃：在整个窗户面积中，玻璃占整个窗体体积的三分之二，在整个外窗导热的过程中，玻璃作为最大的导热媒介，在设计使用的过程应科学、谨慎的考虑整个玻璃的导热性能。在外窗玻璃材料使用的过程中，一般使用双玻结构和加强玻璃对波长0.3mm2.5mm的太阳光具备较强的反射与吸收能力，由此成为玻璃节能的首选。 从普通建筑性价比考虑，采用单框双玻结构和热反射镀膜玻璃是夏热冬冷区外窗节能的首选。采用同框双玻结构有着和中空玻璃一样的采光性能和优良的隔热、隔音性能。其隔热能力主要来源于二层玻璃间密封的空气层，空气的导热系数为O.028w/mK，而玻璃的导热系数为0.77W/mK，两层玻璃四边用密封胶导热，其余大面积玻璃均依靠空气层导热，加大热阻。因此能明显提高外窗玻璃的节能效果。实验证明，采用单框双层玻璃铝合金窗，外层为6mm热反射镀膜玻璃，窗扇平开式，内层为5mm普通白玻，就能有效减少60%的外窗热损。 （2）窗框材料：在建筑项目外窗耗能材料中，除了玻璃造成的热损外，窗框材料的选择也会在一定程度上在成热损。当前建筑外窗的窗框材料主要包括铝合金型材、塑料型材、塑钢型材、不锈钢以及木材等几种。金属窗框材料在很大程度上比玻璃的传热系数大，因而对整个建筑外窗节能有着严重的影响。在整个建筑外窗节能中，窗框材料的主要功能在于传到热损，要想降低热损，就要象断热铝合金研制原理，要使窗框用材能形成断桥，来阻止热量的传递。 （二）窗型窗型在选择的过程中，不仅关系着建筑节能技术的顺利运用，同时还关系着建筑物的整体美观。当前的建筑窗型主要包括上下滑动、左右推拉窗、各种类型平开带翻转窗以及固定窗等几个类型。 1.推拉窗推拉窗在使用的过程中，窗扇上方都比下窗框高，施工人员在安装的过程中，需要在窗体内侧用毛条进行密封，上下窗户移动之间安装轮滑进行移动，使其形成空隙，这样则为空隙对流创造了有利条件，冬天冷空气通过窗户下面的轮滑细缝进入到室内，夏天室内冷空气从窗户下面的细缝流出，这样则形成一个对流热、冷气的循环流失。 2.平开窗平开窗在安装使用的过程中，与推拉窗的使用方式存在很大的差异，平开窗主要由内外平开窗组成，且在窗扇、窗框之间都有橡胶做的密封压条。在窗扇关好后，基于橡胶压条自身具备的密封性，很难形成对流。这种窗型在使用的过程中，其热量流失主要通过玻璃辐射以及窗户生产材料进行的热传导。 3.固定窗固定窗，其窗框嵌在整个建筑墙体内，玻璃则直接安装在窗框上，玻璃与窗框之间的接缝用密封胶封好，这种窗型在使用的过程中，具备良好的水密性及气密性，因而很难形成空气对流，对流热造成的损失是最少的。在分析外窗节能技术的过程中，若单从窗型结构上讲，固定窗的节能性是几种窗户类型中最好的一个，其次为平开窗，最后为推拉窗。3、 发达国家建筑节能成功经验 （一）英国建筑节能英国在节能建筑中主要采取三个方面措施：一是采用构造措施，提高墙体、屋面及门窗的保温性能；二是利用太阳能；三是改进供热系统。目前英国推广的被动式太阳房，不需外界机械作用，以建筑吸热保温材料为媒介，利用冷热空气的自然交换，达到对太阳能的利用。在被动式太阳能住宅中，太阳能供给的能源占总耗能量的30%。 （二）美国建筑节能美国推动建筑节能从两方面入手：一是建筑物本身的热工性能；二是提高建筑物内的能耗系统及设备的能源效率。目前，美国将光能转化成电能，给家庭、学校、公共建筑等部门提供有效的能源，应用较好，非常普及。 （三）日本建筑节能面对巨大的建筑能耗，能源完全依赖进口的日本早在1997年11月就提出了2010年的节能目标，其中要求民用部门节能31%，