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第三章建筑围护结构节能技术 3 建筑围护结构节能技术 采暖居住建筑耗热量由通过建筑物围护结构的传热耗热量和通过门窗缝隙的空气渗透耗热量两部分组成 其中围护结构传热耗热量约占75 门窗缝隙空气渗透耗热量约占25 从传热耗热量的构成来看 外墙所占比例最大 其次是窗户 然后是楼梯间隔墙和屋顶 窗户的传热耗热量与空气渗透耗热量相加 约占全部耗热量的50 因此 外墙和窗户是耗热的薄弱环节 是节能的重点部位 3 建筑围护结构节能技术 外墙屋顶门窗幕墙 3 1外墙 墙体按主体结构所用材料分类 加气混凝土墙体 粘土空心砖墙体 粘土实心砖墙体 混凝土空心砌块墙体 钢筋混凝土墙体等 墙体按保温材料分类 单一材料节能外墙 内保温外墙 外保温外墙 夹芯保温外墙 3 1外墙 根据 民用建筑节能设计标准 JGJ26 1995 对外墙的保温规定 单一材料墙体中只有加气混凝土墙体能满足要求 墙体厚度根据地区不同 厚度在200 450mm 3 1外墙 加气混凝土砌块 3 1外墙 内保温复合外墙承重材料与高效保温材料进行复合组成的墙体 承重材料可为砖 砌块和混凝土墙体 高效保温复合材料可为聚苯板 岩棉板 玻璃棉板 充气石膏板 水泥膨胀珍珠岩板等 聚苯板 岩棉板 3 1外墙 3 1外墙 外墙内保温基本构造图 3 1外墙 外墙内保温优点 1 对面层无耐候要求 2 施工便利 3 施工不受气候影响 4 造价适中 3 1外墙 外墙内保温缺点 1 有热桥产生 削弱墙体绝热性 2 墙体内表面易发生结露 3 若面层接缝不严而空气渗漏 易在绝热材料层上结露 4 减少房间有效使用面积 5 室温波动较大 3 1外墙 外保温复合外墙 在承重墙外表面上 粘贴或吊挂聚苯板或岩棉板 然后贴上网格布或挂钢筋网增强 再做抹灰面层形成外保温复合墙体 此类复合墙保温隔热性能好 能有效防止墙面面层开裂 3 1外墙 3 1外墙 外保温复合墙优点 1 保温材料对主体结构有保护作用 2 有利于消除或减弱热桥的影响 3 由于储热能力较强的主体结构位于室内一侧 有利于房间的热稳定性 减少室内温度波动 4 避免二次装修对内保温层造成的损坏 5 既有建筑节能改造施工时 可减少对住户的干扰 3 1外墙 外保温复合墙缺点 1 冬季 雨季施工受到一定限制 2 工程造价高 3 现场施工时 对水泥砂浆以及施工质量有严格要求 否则面层容易发生开裂 3 1外墙 夹芯保温外墙保温层夹在墙体中间 主墙体采用混凝土或砖砌在保温材料两侧 3 1外墙 夹芯保温外墙优点 1 施工便利 造价不高 2 绝热性能优于内保温外墙 3 1外墙 夹芯保温外墙缺点 1 有热桥产生 一定程度上削弱墙体绝热性 2 墙体较厚 影响有效使用面积 3 墙体抗震性不够好 4 预制复合板若接缝处理不当易发生渗漏 3 1 1外保温复合外墙施工 外保温复合外墙施工应考虑 1 热应力 防裂 2 联结安全 3 抗风压 4 地震力 5 自重 6 防火 7 使用年限 3 1 1外保温复合外墙施工 目前常用保温材料 1 模塑聚苯乙烯泡沫塑料 EPS 2 挤塑聚苯乙烯泡沫塑料 XPS 3 硬质聚氨酯泡沫塑料 PU 矿渣棉或岩棉制品 玻璃棉制品 泡沫玻璃 聚乙烯泡沫塑料 酚醛泡沫塑料 脲醛树脂泡沫塑料等 3 1 1外保温复合外墙施工 3 1 1外保温复合外墙施工 聚氨酯现场喷涂 3 1 1外保温复合外墙施工 3 1 1外保温复合外墙施工 3 1 1外保温复合外墙施工 外墙保温贴面砖 工程实例 3 1 1外保温复合外墙施工 节能型建筑进行外墙保温 必须有效解决以下技术问题 防水问题 抗裂问题 面砖抗剥落问题 3 1 1外保温复合外墙施工 聚合物保温砂浆保温构造体系中 对于抗裂的技术措施 聚合物保温砂浆成品中添加杜拉纤维 抗裂防水层中添加杜拉纤维 抗裂防水层设置耐碱玻璃纤维网格布 3 1 1外保温复合外墙施工 杜拉纤维在砂浆中的作用 提高沙浆的抗拉强度 阻止砂浆中微裂纹的扩展并延缓新裂纹的出现 提高保温砂浆的变形能力并改善其韧性 抗冲击性 经特殊涂覆处理和编织的玻璃纤维网格布 又称为 软钢筋 能有效控制因温度应力产生的墙体裂缝 缓冲由于墙体位移或开裂而导致的保温层轻微位移 从而保证外保温系统的整体封闭性 避免产生冷 热桥薄弱环节 此外它又能提供卓越的抗冲击性能 避免整个系统因外力撞击而产生破坏 3 1 1外保温复合外墙施工 3 1 1外保温复合外墙施工 外保温防水技术措施 1 采用了表面熔结膨胀珍珠岩作为保温骨料2 采用聚合物材料中聚合物憎水的特性3 抗裂防水层中掺加进口防水乳液 3 1 1外保温复合外墙施工 塑料锚栓由螺钉和带圆盘的塑料膨胀套管组成 单个塑料锚栓抗拉承载力标准值 C25混凝土基层 0 80kN 主要用于高层面砖系统 3 1 1外保温复合外墙施工 3 1 1外保温复合外墙施工 塑料锚拴锚固作用 3 1 1外保温复合外墙施工 3 1 1外保温复合外墙施工 3 1 1外保温复合外墙施工 常见工程质量问题 3 2屋面 屋面类型 1 屋面按保温层所在位置分类 单一保温屋面外保温屋面内保温屋面夹芯保温屋面 3 2屋面 2 屋面按保温层所用材料分类 加气混凝土保温屋面乳化沥青珍珠岩保温屋面憎水型珍珠岩保温屋面聚苯板保温屋面水泥聚苯板保温屋面岩棉 玻璃棉板保温屋面浮石砂保温屋面 彩色钢板聚苯乙烯泡沫夹芯保温屋面彩色钢板聚氨酯硬泡夹芯保温屋面 a 新建屋面保温b 原有屋面保温 3 2屋面 3 2屋面 泡沫混凝土屋面泡沫混凝土是将发泡剂通过发泡机发成泡沫 然后加入水泥等胶凝材料 配粉煤灰 工业废渣等为辅料 然后搅拌 浇注而成泡沫混凝土 用于泡沫混凝土发泡剂有 松香酸皂类发泡剂 金属铝粉发泡剂 植物蛋白发泡剂 动物蛋白发泡剂 发泡剂发泡效果 3 2屋面 3 2屋面 3 2屋面 1 保温性能优 导热系数为0 06 0 1W m K 热阻约为普通混凝土的30 40倍 2 隔音效果佳 泡沫混凝土中包含大量的独立气泡 且分布均匀 吸音能力是普通混凝土的5 7倍 具备有效隔音的功能 3 整体性好 现场浇注施工 与主体工程结合紧密 4 密度低 干体积密度为150 1000kg m3 是普通混凝土密度的1 6 1 10 可减轻建筑物整体荷载 3 2屋面 5 抗压强度较高 抗压强度为0 6 8Mpa 6 较好的防水性 丰富的独立密集气泡及良好的整体性 使其具有一定的防水性能 7 抗裂纹 收缩率低 抗裂性是普通混凝土的8倍 8 寿命长 与主体工程寿命相同 9 施工工序简单 辐射供热地板 3 3门窗节能技术 在建筑围护结构的门窗 墙体 屋面 地面四大围护部件中 门窗的绝热性能最差 是传热和空气渗透的薄弱环节 是影响室内热环境质量和建筑节能的主要因素之一 门窗节能的主要措施1 减少传热量2 减少空气渗透量 窗户传热系数和热阻 3 3门窗节能技术 3 3门窗节能技术 窗户传热系数和热阻 3 3门窗节能技术 节能玻璃1 热反射玻璃热反射玻璃是对太阳光具有较高反射比和较低的总透射比 可较好地隔绝太阳辐射 并对可见光具有较高透射比的一种节能玻璃 热反射玻璃是在玻璃表面镀敷或离子交换形成一层极薄的金 银 铝 铜 铬 镍 铁等金属或金属氧化物膜来实现的 因此也称为镀膜玻璃 3 3门窗节能技术 镀膜玻璃 3 3门窗节能技术 3 3门窗节能技术 中空玻璃中空玻璃又称密封隔热玻璃 它是由两片或多片性质与厚度相同或不同的平板玻璃 切割成预定尺寸 中间夹层充填干燥剂的金属隔离框 用胶粘接压合后 四周边部再用胶接 焊接或熔接的办法密封 所制成的玻璃构件 3 3门窗节能技术 1 6 玻璃原片2 干燥剂3 空心金属框4 5 高强气密性复合胶粘剂7 开口8 干燥空气 中空玻璃 3 3门窗节能技术 3 3门窗节能技术 3 3门窗节能技术 3 低辐射镀膜玻璃 Low E玻璃 低辐射镀膜玻璃是在玻璃表面镀上多层金属或其它金属化合物组成的膜系产品 该产品对可见光有较高的透射率 对波长范围4 5 m 25 m的远红外线有很高的反射比 因此具有良好的隔热性能 在夏季防止过多的阳光能进入室内 冬季阻挡室内的热能外溢 满足了节能性要求 Low E玻璃 3 3门窗节能技术 3 3门窗节能技术 门的传热系数和热阻 3 3门窗节能技术 门的传热系数和热阻 3 3门窗节能技术 改善门窗保温性能的措施1 改善镶嵌部分的保温能力增加空气间层厚度 加强对红外线的反射能力2 加强窗框部分的保温措施主要方法是对窗框进行断热处理 用高效保温材料镶嵌于金属窗框之间 加大窗框热阻 或选用热导率小的窗框材料 3 3门窗节能技术 窗户气密性分级 3 3门窗节能技术 窗户气密性等级 3 3门窗节能技术 窗户气密性等级 3 3门窗节能技术 平开铝窗 3 3门窗节能技术 改进窗户气密性措施 1 提高安装质量2 采用气密条 提高外窗气密水平 3 4幕墙技术 双层玻璃幕墙技术是当今生态建筑中普遍采用的一项先进技术 被誉为 建筑可呼吸的皮肤 主要针对以往玻璃幕墙能耗高 室内空气质量差等问题 用双层体系做围护结构 提供自然通风和采光 增加室内空间舒适度 降低能耗 较好地解决了自然采光和通风之间的矛盾 3 4幕墙技术 双层玻璃幕墙是一种新型的幕墙结构 它是将玻璃幕墙分为相距0 2m左右的两层 两层之间是可以流通的空气层 不断搜集并带走外层所获取的热量和空气吸收的热量 在夏季时将这些热量排掉 在冬季时将这些热量输入暖风系统 从而使室内温度在耗费很少电能的前提下保持恒定 3 4幕墙技术 3 4幕墙技术 德意志环境大楼玻璃幕墙 3 4幕墙技术 维多利亚保险公司总部大楼 3 4幕墙技术 双层幕墙特点1 节能2 通风3 隔声 3 4幕墙技术 3 4幕墙技术 封闭式内循环结构 这种结构的外层是完全封闭的 由断热型材和中空玻璃构成的幕墙 内层为可开启的单片玻璃窗 以方便对外层幕墙内侧的清洗 两层幕墙之间通过与通风系统相连的抽风管 形成自下而上的强制对流 两层幕墙之间还可以加设百叶 防止阳光直接辐射 从而使内层窗表面温度接近或达到室内温度 形成优越的温度条件 3 4幕墙技术 敞开式外循环结构 与封闭式内循环结构相反 敞开式外循环结构的外层由单片玻璃和非断热型材组成 在阳光作用下 外墙内侧的空气加温后形成对流 外部的空气通过外层下部的开敞结构源源不断地进人中间层 从而带走处于中间层的遮光百叶上的热量 幕墙内层是可以开启的由断热型材和中空玻璃构成的幕墙 这种结构除了具有封闭式内循环结构的温度条件 还保证了高层建筑自然通风的需要 单双层幕墙夏季热量流动 3 4幕墙技术 单双层幕墙冬季热量流动 3 4幕墙技术 3 4幕墙技术 单双层幕墙百叶遮阳效果对比 3 4幕墙技术 双层皮玻璃幕墙结构简图 双层皮玻璃幕墙传热模型简图 3 4幕墙技术 外层幕墙热量平衡方程 空气层热量平衡方程 内层幕墙热量平衡方程 3 4幕墙技术 请自行推导空气平均温度方程 双层皮幕墙玻璃热工参数 3 4幕墙技术 3 4幕墙技术 初始计算条件 幕墙高度为4 2m 宽度1m 空腔间距0 2m 空腔内无内遮阳 室内空调温度恒定为26 夏季室外温度36 太阳辐射强度取400W m2 室外平均风速2 6m s 幕墙高度对幕墙及空腔空气温度的影响 3 4幕墙技术 幕墙空腔间距对幕墙及空腔空气温度的影响 3 4幕墙技术 太阳辐射强度对幕墙及空腔空气温度的影响 3 4幕墙技术 室外温度对幕墙及空腔空气温度的影响 3 4幕墙技术 3 4幕墙技术 内层幕墙温度要高于外层幕墙温度 空腔内空气温度最低 这是因为内层幕墙玻璃的太阳辐射吸收率较高 吸收太阳辐射热量多 随幕墙高度的增加 内外幕墙和空腔空气温度均升高 这主要是由于幕墙高度增加 幕墙面积加大 从而可以吸收更多的太阳辐射而导致温度升高 3 4幕墙技术 随着双层皮玻璃幕墙空腔间距的增加 内外层幕墙以及空腔内空气温度均降低 这是由于空腔