围护结构节能技术

建筑围护结构节能技术,一、基本概念二、墙体保温隔热措施三、屋面节能技术四、窗户节能技术,1.体形系数建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。其含义为单位建筑体积所分摊到的外表面积。,什么样构型的建筑体型系数比较大？,体积小，体形复杂的建筑，以及平房和底层建筑体形系数较大；体积大，体形简单的建筑，以及多层和高层建筑，体形系数较小。,一、基本概念,a、b、c、d、e的体形系数分别为1.25、1.28、1.63、1.47、2.01。,为什么要提出体形系数这个概念？,体形系数每增大0.01，能耗指标大约增加2.5；控制体形系数是为了减少建筑物通过围护结构热量或冷量。建筑外形尽可能规整，避免不必要的凸凹变化。,夏热冬冷地区（JGJ134-2010规定）居住建筑的体形系数：三层及以下：不应超过0.55四十一层：不应超过0.40十二及以上：不应超过0.35,2.窗墙比：窗户洞口面积与房间立面单元面积的比值夏热冬冷地区（JGJ134-2010规定）对居住建筑外窗的面积不应过大。并对不同朝向、不同窗墙面积比的外窗的传热系数，进行了规定。朝向窗墙比北0.40东、西0.35南0.45每套房间允许一个房间（不分朝向）0.60外窗的传热系数K（W/mK）：应在4.7到2.3范围内，取值确定。窗墙比越小，允许的围护结构传热系数越大。,3.墙体传热系数K,夏热冬冷地区（JGJ134规定）对居住建筑围护结构传热系数规定外墙K1.5；D2.5或K1.0；D2.5屋面K1.0；D2.5或K0.8；D2.5（GB50189-2005规定）对公建围护结构传热系数规定屋面K0.7外墙（包括非透明幕墙）K1.0；,热惰性指标表征围护结构对温度波动衰减快慢的程度。,热惰性指标,4.热惰性指标,D值越大，温度波在围护结构中衰减越快，围护结构的热稳定性越好。为了抵抗室外热作用的波动，要求外围护结构具有足够的热惰性指标值。,R为材料层的热阻，S为材料层的蓄热系数,外墙和屋面等围护结构中的钢筋混凝土或金属梁、柱、肋等部位，因其传热能力强，热流较密集，造成大量冷热量损失，故称为热桥。“热桥”可以理解为热量传递的快速通道，这样的通道应该既可以指室外温度高于室内温度时，热量由室外向室内传递的的通道，也可以指室外温度低于室内温度时，热量由室内向室外传递的通道。,5.热桥/冷桥,热桥往往存在于内外墙的交界处，构造柱，框架梁，门窗洞等部位，这些部位一般都含有一些金属结构，而金属是热的优良导体，因此加剧了传热，降低了保温效果。而且，由于热桥部位内表面温度较低，寒冬期间，该处温度低于室内空气的露点温度时，水蒸气就会凝结在表面，形成结露。这样的潮湿表面很容易长菌发霉，热桥严重的部位，在寒冬时甚至会淌水,对生活和健康影响很大。,6.保温与隔热,围护结构保温性能是指在冬季条件下,围护结构阻止由室内向室外传热,从而使室内保持一定温度的能力。通常是按稳态传热来考虑。其评价指标是传热系数。围护结构隔热性能通常是指在夏季自然通风情况下,围护结构在室外综合温度和室内空气温度波动作用下,其内表面保持较低温度的能力。通常是针对夏季由室外向室内的非稳态传热过程而言,以24h为周期波动传热来考虑。其原理是升温隔热和反射隔热。隔热性能通常用夏季室外计算温度条件下围护结构内表面最高温度值来评价。,保温性能好的围护结构其隔热性能是否一定好？,二、墙体保温隔热措施,墙体保温隔热技术可分为单一材料节能墙体和复合保温隔热墙体两大类。,复合保温隔热墙体是由绝热材料与墙体本体复合构成。根据绝热材料在墙体中的位置，可分为内保温、外保温和夹芯保温3种类型。,（一）墙体内保温,1.构造,墙体结构层：为外围护结构的承重受力墙体部分，或框架结构的填充墙体部分。空气层：切断液态水分的毛细渗透，防止保温材料受潮。绝热材料层：可采用泡沫塑料，膨胀珍珠岩制品，岩棉等。覆面保护层,绝热材料复合在建筑外墙的内侧,矿渣棉玻璃棉,聚苯乙烯泡沫塑料,膨胀珍珠岩制品,2.特点,（1）施工便利，不受室外气候影响。（2）有热桥产生，削弱墙体绝热性；绝热层效率仅30%-40%。（3）由于热桥的存在，墙体内表面宜发生结露。（4）由于墙体内侧保温层密度小，蓄热能力小，因此室温波动相对较大。升温快，降温快。（5）减少有效使用面积。,（二）墙体外保温,1.构造,覆面保护层绝热材料层：可采用泡沫塑料，膨胀珍珠岩制品，岩棉等。墙体结构层：为外围护结构的承重受力墙体部分，或框架结构的填充墙体部分。,绝热材料复合在建筑外墙的外侧,（1）基本上可以消除热桥；绝热层效率高，可达85%-95%。（2）墙体内表面不宜发生结露。（3）不会减少使用面积。（4）室内室温较稳定，热舒适性好。由于承重层材料的热容量一般都远大于保温层，所以，外保温对结构及房间的热稳定性有利。当供热不均匀时，承重层因有大量蓄存的热量，可保证围护结构内表面温度不致于很快下降。但对于一天中只有短时间使用（间歇使用）的房间，内保温较好，可使温度很快上升。,2.特点,（5）使墙或屋顶的主要部分受到保护，大大降低温度应力的起伏。事实证明，只要墙体和屋面保温隔热材料选材适当，厚度合理，外保温可以有效防止和减少墙体和屋面的温度变形，有效地消除常见的斜裂缝或八字裂缝。（6）既适用于新建造房屋，也适用于旧房改造，可不影响使用。（7）墙体外保温处理，在构造上比内保温复杂。保温层不能裸露在室外，需加保护层，可外饰面比较难处理。,内保温墙体和外保温墙体哪个隔热性能好？,对于围护结构而言，如果保温材料及主体结构一定，无论采取怎样的保温构造形式，R值都是相同的，而隔热性能则不同。,当保温材料布置顺序不同时，对内围护结构表面温度的影响是不同的。比如，对于内保温构造，在夏季较高的综合温度作用下，处于最外侧的主体结构材料为重质材料，蓄积了大量的热量，从而很容易使内表面温度上升较高，即隔热效果比较差。反之，当采用外保温构造时，最外层的轻质保温材料层蓄热能力差，温度很容易升得比较高，从而与接触的周围空气的温差拉大,，增强了换热，隔热效果就会更好。,三、屋面保温隔热技术,1.一般保温隔热屋面,一般保温隔热屋面的保温层在防水层之下，因为大多数保温材料吸水后导热系数陡增，降低屋面热工性能。其中保温层的厚度要根据屋面的热工性能要求来确定。,2.倒置式屋面,所谓倒置式屋面,就是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒,把保温层放在防水层的上面。倒置式屋面的定义中，特别强调了“憎水性”保温材料，其导热系数不会因吸水而陡增。,特点：,（1）保温隔热性能比一般屋面保温隔热面更好。由于保温层在上面，其对室外综合温度波首先进行了衰减，使其后产生在屋面重实材料上的内部温度分布低于传统保温隔热屋面温度分布。（2）可以延长防水层使用年限。大大减弱了防水层受大气、温差、紫外线照射的影响，使防水层不宜老化，同时又能使防水层免受外界损伤。（3）施工简单，利于维修。省去了传统屋面中的隔气层及保温层上面的找平层。,3.通风屋面,通风屋面是带有封闭或通风的空气间层的屋面，在我国夏热冬冷地区和夏热冬暖地区广泛应用。,通风屋顶具有隔热好、散热快的特点。通过实验测试（重庆市）表明，通风屋面和实砌屋面相比，虽然二者的热阻相等，但它们的热工性能有很大不同。在连续空调情况下，通风屋面内表面温度比实砌屋面平均低2.2，而且通风屋面内表面温度波最高值比实砌屋面要延后34h。,4.蓄水屋面,蓄水屋面就是在刚性防水屋面上蓄一层水,其目的是利用水蒸发时,带走大量水层中的热量,大量消耗晒到屋面的太阳辐射热,从而有效地减弱了屋面的传热量和降低屋面温度,是一种较好的隔热措施，是改善屋面热工性能的有效途径,在相同的条件下,蓄水屋面比非蓄水屋面使屋顶内表面的温度输出和热流响应要降低得更多,且受室外扰动的干扰较小,具有很好的隔热和节能效果。但是，蓄水屋面也存在一些缺点：夜里很难利用屋顶散热，且屋顶蓄水增加了屋顶净荷载，为防止渗水还要加强屋面的防水措施。,四、窗户节能,冬季保温主要措施：（1）减少传热；（2）减少空气渗透量。夏季遮阳：减少日射得热,窗的隔热性能主要是指在夏季阻挡太阳辐射热射入室内的能力。采用各种特殊的热反射玻璃或贴热反射薄膜有很好的隔热效果。但选用时要注意除了考虑窗的隔热性能之外，还要考虑其采光问题，不能以损失窗的透光性来提高隔热性能。,（一）窗玻璃自遮阳,1.镀膜玻璃,镀膜玻璃是在玻璃表面上镀以一层或多层金属或金属氧化物的特种玻璃。根据隔热膜的不同，主要有低辐射玻璃和热反射玻璃。,（1）热反射玻璃（又称阳光控制膜玻璃）,热反射玻璃的技术指标,特点：可反射大部分的太阳辐射热，具有很好的隔热效果，但可见光透过率低，会影响室内采光。不适用于寒冷地区。,（2）低辐射玻璃（又称LOW-E膜玻璃）,低辐射玻璃的性能,特点：具有较高的可见光透过率80%左右；具有良好的热阻隔性能，对阳光中的长波部分有良好的反射作用，又能将90%左右的室内物体热源（如暖气设备）辐射的长波红外线（远红外线）反射回室内，起到保温作用；能阻隔紫外线，避免室内物体褪色、老化；适用于寒冷地区。,几种玻璃的光热性能比较,2.新型节能玻璃,（1）光致变色玻璃,光致变色玻璃是指添加光致变色非晶态材料的玻璃。,特点：,经可见光照射后，玻璃产生光的吸收，使颜色或透光性发生变化。太阳光照强度越大，透过玻璃的阳光越少，而当光照停止后，又能自动恢复到原始透明状态。,（2）电致变色玻璃,光致变色玻璃是指添加电致变色材料的玻璃。,特点：,通过外界电信号的变化可连续可逆调节其光热性质。通常，电致变色玻璃由玻璃上5层功能膜组成，其结构包括：透明玻璃、透明导电层、电致变色层、离子导电层、离子储存层、透明导电层、透明玻璃。,（二）窗口遮阳,1.固定窗口外遮阳,（1）水平遮阳能够有效遮挡太阳高度角较大的、从窗口上方射来的阳光。适用于接近南向的窗口，低纬度地区的北向附近窗口。,（2）垂直遮阳能够有效遮挡太阳高度角较小的、从窗口两侧斜射来的阳光。主要适用于东北、北河西北向附近的窗口。,（4）挡板式遮阳能够有效遮挡太阳高度角较小的、正射窗口的阳光。适用于东、西向附近窗口。,（3）综合式遮阳能够有效遮挡太阳高度角中等的、从窗前斜射下来的阳光。适用于东南或西南向附近窗口。,结构外挑遮阳,利用外走廊，进行遮阳,突出于窗体的外窗斗遮阳,2.活动窗口外遮阳,固定遮阳不可避免的会带来与采光、自然通风、冬季采暖、视野等方面的矛盾。活动遮阳可以根据使用者根据环境变化和个人喜欢，自由的控制遮阳系统的工作状况。其形式有遮阳卷帘、活动百叶遮阳等。,（1）卷帘遮阳,卷帘盒明装,卷帘盒暗装,卷帘盒嵌装,3）系统组成,主要由卷帘盒、卷轴、帘片、导轨、底杆、控制系统等组成。,4）系统分类,按操作方式分手动式和电动式；按安装位置分明装、暗装、嵌装。,1）适用范围适用于居住建筑窗口的外遮阳。,2）遮阳设计夏季外遮阳系数为0.33，冬季为1。,（2）织物遮阳,导轨导向式,导索导向式,3）系统分类,主要有导向式、斜臂式、折臂式三种形式。,1）适用范围适用于低层、多层建筑的窗口、幕墙的外遮阳。,2）遮阳设计夏季外遮阳系数为0.33，冬季为1。,导向式,导轨导向式,导索导向式,2）斜臂式,帘布两端通过与遮阳帘布底杆铰接于墙面上的支撑臂连接，通过斜臂可在0150内的运动使帘布展开与收缩，并与建筑的垂直墙面形成一定的夹角，实现不同的遮阳效果。,3）折臂式,遮阳帘布底杆端头与一可变向的铰接折臂杆连接，通过折臂杆在导轨（或导索）的轨槽（索杆）上下滑动，同时在0150内旋转，完成上部分布帘与垂直墙面平行、下部分帘布展开与收缩的运动，实现其遮阳效果。,（3）百叶遮阳帘,按导向装置分导索导向系统和导轨导向系统。,3.窗口中置式遮阳,中置式遮阳的遮阳设施通常位于双层玻璃的中间，和窗框及玻璃组合成为整扇窗户，有着较强的整体性，一般是由