郝智琴的毕业论文

1、河 北 理 工 大 学 学 士 学 位 论 文摘 要随着社会经济的发展，能源问题的日益凸显，建筑能耗成为全球关注的一个问题。一般说来，欧美发达国家建筑能耗占全国能源消耗总量的1/3左右，据建设部统计，我国建筑能耗的比例从2002年的27.6%已经快速上升到现在的33%以上，而且在经济加速增长和人民生活水平提高的背景下，建筑能耗仍会继续攀高，由此必将给能源和环境带来巨大的压力，对建筑的节能迫在眉睫。因此，需要大力推广建筑节能，以减少由建筑能耗带来的能源损耗与能源浪费。本文对我国严寒地区居住建筑能耗进行分析，对建筑围护结构的材料、围护结构、建筑设备进行节能研究，并通过对内蒙古自治区居住建筑节能的研

2、究，为在内蒙古自治区推广节能技术提供技术参考。本文采用的研究方法有三要素组成：研究原理指导收集数据、分析数据的方法，并指导结论的引出；研究策略提供实施计划的提纲，以解决研究问题；研究手段收集必要的数据。关键词：严寒地区，建筑节能技术，建筑设备，围护结构AbstractWith the development of economy, energy problems day-by-day highlighting, the construction energy consumption attracts the global attention. Generally speaking, Devel

3、oped countries in Europe and America building energy consumption account for 1/3 of all quantity the whole nation the sources of energy consume controlling. According to the ministry of construction statistics, our country construction energy consumptions proportion 27.6% already fast rose from 2002

4、 to above presents 33%. And under background of economic accelerated growth and the improvement of the peoples living standards in economy, the energy conservation to the building is hanging over ones head. Therefore, we need to vigorously promote building energy efficiency, in order to reduce the e

5、nergy consumption of building energy loss and waste. It is analyzed energy consumption in residential building of the Very Cold Region in China, the material on building envelope, building enclosure, energy-saving building equipment research in this paper. Through energy conservation of residential

6、buildings in Inner Mongolia Autonomous Region., it provides energy-saving technologies as the technical references. Research methods used in this paper have three elements: research principles - to guide the data collection, data analysis methods, and guide the conclusion of the leads; research stra

7、tegy - to provide an outline implementation plan to address the research questions; research tool - to collect the necessary data.Key words：Very Cold Region, building energy conservation technology，construction equipment ，building envelope目 录第1章 绪 论11.1论文题目来源背景（现状、前景）11.1.1我国建筑节能发展现状21.1.2国外建筑节能发展状况

8、31.2 主要研究内容、应用价值、改进及创新51.3 拟采用的研究方法、手段及实验准备情况51.4论文框图6第2章 我国气候特点和严寒地区居住建筑材料及分析72.1 我国气候特点72.2 严寒地区居住建筑材料及性能分析82.2.1 墙体材料及性能分析82.2.2 绝热材料及性能分析92.2.3 门窗玻璃材料及性能分析11第3章 严寒地区居住建筑围护结构节能研究133.1国内外节能建筑围护结构发展概况133.2 墙体节能研究143.2.1 墙体概述143.2.2 复合墙体分析153.3 外门窗节能研究183.4 屋面节能研究19第4章 严寒地区居住建筑设备节能及可再生能源应用研究214.1 严寒

9、地区居住建筑设备节能研究214.1.1 建筑设备系统研究现状214.1.2建筑设备子系统能耗分析224.1.3 建筑设备节能254.2 建筑可再生能源节能应用研究26第5章 内蒙古自治区居住建筑节能研究285.1内蒙古自治区环境概述285.2 内蒙古自治区建筑节能研究285.2.1内蒙古自治区建筑热工285.2.2内蒙古自治区建筑节能与采暖节能研究315.3内蒙古自治区居住建筑节能近几年取得的进展32结 论34致 谢35参考文献36 37河 北 理 工 大 学 学 士 学 位 论 文第1章 绪 论1.1论文题目来源背景（现状、前景）建筑的本源是人类原始居民为躲避风雨、避寒暑适应气候的“遮蔽所”

10、，在火被用来取暖之前，最早的原始遮蔽物是没有能耗的1。但在严寒的气候条件下，没有能耗等于不舒服。通过采取建筑围护和供暖降温等技术措施，可获得适宜的生活和工作环境，但也因此导致用于改善建筑环境的能耗越来越高。在19世纪60年代，建筑的能耗只是微不足道的问题。例如，建筑有时被设计成不带电灯开关的因为人们相信让电灯持续亮着会更经济。随着能源问题的日益凸显，建筑能耗成为全球关注的一个问题。一般说来，欧美发达国家建筑能耗占全国能源消耗总量的1/3左右，据建设部统计，我国建筑能耗的比例从2002年的27.6%已经快速上升到现在的33%以上2，而且在经济加速增长和人民生说水平提高的背景下，建筑能耗仍会继续攀

11、高，由此必将给能源和环境带来巨大的压力，对建筑的节能迫在眉睫。(1) 建筑能耗建筑能耗在广义上有建筑物内使用能耗、建材生产能耗和建筑建造能耗三部分组成；狭义上则指建筑建成以后，在使用过程中每年消耗商品能源的总和，包括采暖、通风、空调、热水、照明、电气、厨房炊事等方面的用能1。我国目前正处于建设鼎盛期，全国每年城乡新建房屋建筑面积近20亿平方米，其中80%以上为高耗能建筑：既有建筑近400亿平方米，95%以上是高耗能建筑。据统计，建筑在建造和使用过程中消耗的能源占全球总能耗的50%，产生34%的污染。近年来，我国严寒和寒冷地区（采暖地区）的城镇，平均每年新建采暖居住建筑1亿平方米。按照目前建筑能

12、耗水平的发展状况，预计到2020年我国建筑能耗将达到10.89亿吨标准煤，是2000年的三倍多：空调夏季高峰负荷将相当于10个三峡水电站满负荷供电；仅城市建筑采暖每年约排放二氧化碳1.9亿吨，粉尘3000万吨。国家建设部科技司研究表明，随着我国城市化进程的加快和人生活质量的改善，我国建筑能耗比重最终将上升至35%左右3。欧美发达国家由于人民生活水平的提高，建筑能耗一般占社会总能耗的30%40%，住宅能耗占建筑能耗的比例相当高。城市及乡村建筑普遍装有采暖设备，所用能源主要是煤气，燃料油或者电力。其采暖室温一般为2022，多设有恒温控制器来自动控制室温。与我国相比，在相近的气候条件下，发达国家一年

13、没采暖时间较长，同时长年供应家用热水，炎热地区建筑内则安装有空调设备。(2) 建筑节能建筑节能是指在建筑中提高能源利用率，用有限的资源和最小的能源消费代价取得最大的经济和社会效应。建筑节能具体是指节约采暖供热、空调制冷、采光照明以及调节室内空气、湿度、改变居室环境质量的能源消耗，还包括利用太阳能、地热（水）能源的综合技术工程3。全社会的环保意识在不断增强，营造绿色建筑、健康住宅正成为越来越多的建筑师追求的目标。人们不但注重结构安全，也关注室内物理环境的质量，不但注重单体建筑的质量，也关注小区的环境，不但注重材料的坚固耐久和价格低廉，也关注材料消耗对环境和能源的影响。1.1.1我国建筑节能发展现

14、状作为体现并推行国家建筑节能技术经济政策的技术依据和有效手段，我国的建筑节能标准化工作也是从20世纪80年代初才刚刚起步的。我国的建筑节能标准化工作伴随着我国建筑节能事业的发展而发展，相继出台了一系列有关建筑节能方面的标准。1987年原城乡建设环境保护部批准发布了行业标准民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）(JG26-86)，要求第一阶段严寒和寒冷地区采暖居住建筑节能达到30%的目标：华北、东北、西北各省、自治区、直辖市先后制定了本地区的实施细则，推动了各地的建筑节能工作。1993年，建设部批准发布了国家标准旅游建设建筑热工和空气调节能设计标(GB50189-93)，促进旅游旅馆的建筑节能

15、工作，同时，建设部还批准发布了国家标准民用建筑热工设计规范(GB50176-93)，作为建筑节能的基础性标准。1995年制定了建筑节能“九五”计划和2010年规划（该规划规定：第一阶段：新建采暖居住建筑1996年以前，在19801981年当地通用设计能耗的基础上普遍降低30%；第二阶段：1996年期在达到第一阶段要求的基础上节能30%；第三阶段：2005年起在达到第二阶段的基础上再节能30%）。1996年建设部发布了建筑节能技术政策。1997年建设部发布了19962000年建筑技术政策。2000年建设部发布了民用建筑节能管理规定。2002年建设部发布了建设部建筑节能“十五”计划纲要。按照建设部

16、关于建筑节能的二阶段节能50%的目标，经过修订，建设部与1995年批准发布了行业标准民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）(JGJ132-2001)。在制定工程建设建筑标准的同时，有关部门加强了与之配套的相关标准的编制，完成了一系列的建筑设计规范和建筑材料设备、制品的产品标准，为落实建筑节能工作和推广应用新的节能材料、设备和制品起到了促进作用。另外，各地为贯彻实施国家有标准，有不少地区制定颁布了“实施细则”，使标准的实施得到具体落实。这一系列的政策法规的实施有效地促进了我国相关节能技术的进步，是我国建筑节能工作取得了以下的成效：(1)节能建筑范围得到扩展。建筑类型上从居住建筑节能扩展到公共建

17、筑节能。地理位置上从北方采暖地区扩展到夏热冬冷地区、夏热冬暖地区。(2) 建成的节能建筑面积逐年增加。节能建筑的数量从少数北方城市建造单栋节能试点住宅发展为全国各地成批建设建筑节能示范小区。(3) 建筑节能产业发展迅速。截至2006年，从事外墙保温技术开发的专业企业已有80余家；太阳能热水器年产量大2000万平方米；塑料门窗市场逐渐扩展，年生产能力达256万吨；已建立200余条中空玻璃生产线，初步形成了门类齐全、综合配套、先进实用的建筑节能产品体系4。(4) 建筑节能技术取得了明显进展。外墙外保温技术取得了突破性进展；新型节能穿的生产水品大大得到提高；供热采暖温度控制与计量技术取得了明显进展；

18、建筑中新能源和太阳能应用发展迅速。(5) 开展了建筑节能国际合作，提高了我国建筑节能的政策、技术及管理水平。但相对建筑节能形势的需要来讲，现行节能标准数量仍很少，且覆盖面窄。一方面因为受到建筑节能技术及产品研究开发力度和水平的制约，另一方面是因为建筑节能标准涉及多专业学科和领域，虽然各个专业学科已初步形成各自的标准体系，但尚缺突出节能主题的统筹规划，现有建筑节能标准体系与其他专业标准体系，这也是建设部建筑节能计划及2015年规划中的重点课题。1.1.2国外建筑节能发展状况在1973年石油危机以前，世界各国普遍缺乏节能观念，能源危机以后，情况发生了根本变化。几十年来，建筑节能一直是发达国家关注的

19、热点。发达国家建筑节能发展总体上大致经历了以下三个阶段：第一阶段，在建筑中节约能源，即单纯地抑制需求、减少耗能量；第二阶段，在建筑中保持能源，减少热损失；第三阶段，主要通过提高建筑中的能源利用效率实现节能。目前，发达国家已制定了完善的建筑节能的法规，对建筑节能从设计到施工都给出了具体的规定，在改善了人们居住环境的同时，有效地节约了能源。各发达国家建筑节能尽管措施各异，但总的来说存在以下几个共同点：(1) 大力发展建筑节能技术措施。在材料生产中，大量应用工业废料。据国外资料统计，生产粉煤灰硅酸盐砌块，每立方米仅用煤29.4公斤，生产矿渣水泥或粉煤灰水泥的能耗可比普通硅酸盐水泥的耗能节约20%30

20、%左右。(2) 建立了一整套节能政策，并以建立完善的能源管理体制作为推行这些政策的保证。美国已颁布有多种全国性的或州的建筑节能标准，这些标准特别是其中的一些人工设计计算程序对我国的同类地区的节能工作会有参考价值。通过正在开展的国际合作，共同研究，可以掌握更多的信息，开辟更宽的思路，是我国的建筑节能标准，与国际的一些通用性做法接轨。法国也先后颁布了住宅建筑节能法规。瑞典实行了强制性的节能法规。日本是建立节能体制最为完善的国家，它从政府到地方建立了一套完备的能源管理机构和咨询机构，专门研究节能问题。加拿大早在1972年就颁布了新建筑节能法。加拿大住宅建设明确倡导“健康住宅”理念，其健康住宅建设推行

21、的主要内容中首先强调的是要保证居者的健康，既包括室内热舒适度、空气质量、水质、采光照明、隔声及电磁辐射等因素。德国建筑节能法规体系包括一个标准和一个节能规范，DIN4108建筑保温是德国标准研究所制定的技术标准。于1977、1980、1984年分别作了相应调整，主要是从室内卫生要求偶和避免建筑构件损害出发规定建筑保温的最低标准，只适用于人们生活和工作的房间，其实施办法由州级法律规定：WSVO节能规范则是一句联邦建筑法制定的法律法规，是相互补充的，但后者一般要求更为严格。德国抓建筑节能单位面积能耗减少情况，见表1-15。(3) 发达国家一致认为在建筑节能的各项措施中，改善建筑物围护结构的保温隔热

22、性能是最直接有效的。各国对围护结构的生产和研究十分重视。(4) 制定判断建筑节能的标准。如采用限定传热系数法，对建筑物的各部分的传热系数，要求均不得超过某一限定值；或根据不同性质建筑，使其外围护结构平均传热系数不得大于某限定值。(5) 发达国家尽管建筑面积逐年增加，但整个国家建筑能耗确大幅度下降。如丹麦1992年比1972年的采暖建筑面积增加了39%，但同时采暖总能耗却减少了31.1%；采暖能耗占全国总能耗的比例也由39%下降为27%，每平米建筑面积采暖能耗减少了50%；德国新建筑能耗以降低到20多年前消耗量的1/41/66。(6) 大力推进既有建筑的节能改造工作，解决了既有建筑比新建筑能耗高

23、的问题。北欧和中欧国家在1980年前即以着手按节能要求改造旧房，到80年代中期基本完成旧房的节能改造。西欧、北美的既有房屋也早已逐步完成节能改造。为了保证节能工作的顺利进行，各国根据本国人的生活水平，制定了各类建筑的节能标准，建议限制建筑物的能耗。规定了围护结构传热系数限值，即规定对建筑物的各部分的传热系数，均不得超过某一限定值；又如采用度日法，以“度、日”为依据，根据不同性质建筑，使其外围结构平均传热系数不得大于某限定值。世界各国的经验也都表明，建筑节能领域是一个市场机制部分失灵的领域。尤其是既有住房的节能改造、新能源的利用等方面，只有在政府强有力的行政干预和实行税收优惠、财政补助等激励政策

24、下，才能取得实质性的进展。表1-1 德国住宅各阶段能耗水平Table 1-1 German live in development stages of energy consumption level德国生活在发展阶段的能量消耗住宅能源消耗水平kWh/(m2年)这种趋势是零在住宅能耗0超级低能耗的住宅204020世纪90年代低能的建筑508080年代节能住宅150200在20世纪70年代之前的老房子(没有修改)3004001.2 主要研究内容、应用价值、改进及创新研究内容：第一章主要研究我国与国际的建筑能耗和建筑节能的差异。第二章主要研究我国的气候特点和严寒地区建筑材料及对建筑材料的分析。其对

25、建筑墙体材料、绝热材料和门窗材料进行介绍与分析。第三章主要研究严寒地区居住建筑围护结构的节能研究。首先对国内外节能建筑围护结构的发展进行概述，其次分别对建筑围护结构的墙体、外门窗、屋面节能进行研究。第四章主要研究严寒地区居住建筑设备节能及可再生能源的应用。第五章主要研究内蒙古自治区居住建筑的节能。首先对内蒙古自治区的环境进行概述，其次对内蒙古自治区节能研究，最后是内蒙古近几年在建筑节能方面取得的进展。研究方法有三要素组成：(一)研究原理指导收集数据、分析数据的方法，并指导结论的引出；(二)研究策略提供实施计划的提纲，以解决研究问题；(三)研究手段收集必要的数据。本文采用的研究原理包括：(1)实

26、证主意的研究原理以精确的定义、客观的数据收集、有系统的步骤和可复现的研究结果作为实例进行说明。(2)阐明法研究原理着重研究在自然环境中的现象和定量因素的重要性，更多的依靠研究者对被研究对象的主观解释和理解。1.3 拟采用的研究方法、手段及实验准备情况采用的研究手段：(1)文献研究着重于查阅与寒冷地区居住建筑节能应用研究相关的建筑杂志和书籍。(2)系统分析对收集的资料和文献进行系统的分析整理，通过理论的研究和实践的运用，归纳总结出研究成果。(3)具体研究在总结的严寒地区居住建筑节能技术应用研究的理论基础上，通过对内蒙古自治区居住建筑节能进行分析，进一步论证严寒地区建筑节能技术应用研究。1.4论文

27、框图研究主线严寒地区居住建筑节能技术我国气候特点和严寒地区建筑材料及分析严寒地区居住建筑围护结构节能严寒地区建筑设备节能及可再生能源利用内蒙古自治区居住建筑的节能资料汇集实地调研理论借鉴如何实现严寒地区居住建筑节能研究内容研究方法结 论第2章 我国气候特点和严寒地区居住建筑材料及分析2.1 我国气候特点我国幅员辽阔，地形复杂。各地由于纬度、地势和地理条件不同，气候差异悬殊。根据气候资料表明，我国东部从漠河到三亚，最冷月（一月份）平均气温相差50左右，相对湿度从东南到西北逐渐降低，一月份海南岛中部为87%，拉萨仅为29%，七月上海为83%，吐鲁番为31%。年降水量从东南向西北递减，台湾地区年降水

28、量多达3000，而塔里木盆地仅为10。北部最大积雪深度可达700，而南岭以南则为无雪区。不同的气候条件对房屋建筑提出了不同的要求。为了满足炎热地区的通风、遮阳、隔热，寒冷地区的采暖、防冻和保温的需要，明确建筑和气候两者的科学联系，我国的民用建筑热工设计规范(GB50176)从建筑热工设计的角度出发，将全国建筑热工设计分为五个区，其目的就在于使民用建筑（包括住宅、学校、医院、旅馆）的热工设计与地区气候相适应，保证室内基本热环境要求，符合国家节能方针。因此用累年最冷月（一月）和最热月（七月）平均气温作为分区主要指标，累年日平均温度5和25的天数作为作为辅助指标，将全国划分成五个区，即严寒、寒冷、夏

29、热冬冷、夏热冬暖和温和地区，并提出相应的设计要求。这五个气候区的分区指标、气候区的分区指标、气候特征的定性描述、对建筑的基本要求见表2-17。表2-1 建筑热工设计分区及设计要求Table2-1 Architecture design division and thermal design requirements分区名称分区指标设计要求主要指标辅助指标严寒地区最冷月平均温度-10日平均温度5的天数145 天必须充分满足冬季保温要求，一般可不考虑夏季防热寒冷地区最冷月平均温度-100日平均温度5的天数为90145天应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热夏热冬暖地区最冷月平均温度010，最热月

30、平均温度2530日平均温度5的天数为090天，日平均温度25的天数为49110天必须满足夏季防热要求，适当兼顾冬季保温夏热冬暖地区最冷月平均温度10，最热月平均温度2529日平均温度25的天数为100200天必须充分满足夏季防热要求，一般可不考虑冬季保温温和地区最冷月平均温度013，最热月平均温度1825日平均温度5的天数为090天部分地区应考虑冬季保温，一般可不考虑夏季防热2.2 严寒地区居住建筑材料及性能分析2.2.1 墙体材料及性能分析新型墙体材料主要指近几年生产的代替粘土产品的各种非承重墙体砌块，主要有混凝土夹心聚苯砌块、填充保温材料的夹心砌块、轻集料混凝土小型空心砌块、蒸压加气混凝土

31、砌块和体系等。 (1) 混凝土夹心砌块混凝土夹心砌块是近年来对混凝土小型空心砌块的改良，主要是在混凝土砌块的空心处放入发泡聚苯乙烯板、发泡聚苯乙烯颗粒或其他保温材料，其目的是使砌块在具有承重和装饰功能的基础上增加砌块的热阻，使其具有保温隔热功能。该产品具有装饰性、力学性能好、保温隔热等特点，可广泛应用于工业与民业建筑的承重结构，可完全替代粘土砖。使用时应复合其他保温材料，因混凝土砌块肋壁传热较大，单独使用时，肋壁位置是热桥，冬季气温低，内外温差大时室内的热桥部位会产生冷凝水。混凝土夹心聚苯砌块的力学性能指标应符合普通混凝土小型空心砌块(GB8239-1997)，热阻（单排孔190的）应大于0.

32、31K/W。(2) 凯福298(Core-Fill500)砌块体系凯福298(Core-Fill500)是舒布洛克公司从美国进口的一种安全、优质、耐缘材料，主要成分是氮尿素、树脂和发泡乳液。该产品阻燃，不含或释放对人体健康有害的氯氟碳，将凯福298注入砌完的砌块墙中，使混凝土砌块具有保温隔热作用，可广泛用于砌块结构的民用和工业建筑的保温隔热、隔声和防火工程，用于各种工业和框架结构的外墙和内填充墙。根据地区、装饰和保温要求不同，使用不同厚度和种类的砌块，填充不同厚度的凯福298(Core-Fill500)。该主题墙为双层砌块夹层墙（也可是其他形式的夹层墙），墙体施工完毕后，在夹层部位注入凯福29

33、8发泡保温材料。注入的方法有两种：一种是从墙体的顶部伸一根PVC管子到底部，喷枪与PVC管子相连，喷枪将保温材料从墙体底部一直灌到墙体顶部；一种是在墙体灰缝中钻孔，将凯福298发泡材料注入墙体夹层中，每个3m一个工作区，直到墙体顶部完成。这种方式应注意灌入保温材料的饱和满度，灌注前计算需灌注的体积以填满，热效果，计算热工性能时应考虑水平拉筋的钢筋传热问题。砌块的性能指标应符合普通混凝土小型空心砌块(GB8239-1997)、凯福298(Core-Fill500)的技术指标。(3) 轻集型料混凝土小型空心砌块轻集型料混凝土小型空心砌块采用水泥作胶凝材料，骨料以各种陶粒、陶砂和煤矸石等加入部分炉下

34、灰为集料，经压制振动成型。产品具有重量轻、力学性能好、保温隔热等特点。适用于全国不同气候区。一般用来做框架结构填充的内墙和外墙充填。轻集型料混凝土小型空心砌块技术指标应符合轻集型料混凝土小型空心砌块(GB/T15229-2002)标准规定，干缩率应根据使用地区的不同来选择，范围应在0.065%以内。(4) 蒸压加气混凝土砌块蒸压加气混凝土砌块主要将70%左右的粉煤灰与定量的水泥、生石灰交结料、铝粉、石膏等按配比混合均匀，加入定量水，经搅拌成浆后注入模具发气成型，经静停固化后切割成坯体，再经高压蒸养固化而成制品，是一种新型多空轻质墙体材料，其特点是热阻大、重量轻，具有良好的防火、隔热、保温、隔声

35、性能；同时该产品表面平整、尺寸精确，可大大节省砌筑砂浆，提高施工质量和施工速度，可以作为承重和非承重的结构材料，保温隔热墙体使用时应选择密度等级小于B07级的砌块，其他等级的砌块保温效果，可作为承重使用。蒸汽加压混凝土砌块的技术指标应符合蒸汽加压混凝土砌块(GB/T11968-1997)要求，各项指标应优于B06级，最好优于B05级，干缩值要小于或等于0.5/m，干态导热系数要小于或等于0.16W/mK8。综上所述，按照节能建筑对墙体材料的要求，不仅仅是具有足够的结构强度和单一的保温，而是要求材料在冷热，干湿频变的气候条件下，变形小、收缩值低，长期坚固、耐久、抗风化和大气稳定性好，同时根据不同

36、部位建筑功能，要求隔热、耐火、防水、抗冻、隔声等性能良好，又要无辐射、无污染、环保卫生；对外墙不仅要求保温、隔热性能达到当地节能建筑标准，还要求绝热材料吸水率低，能够长期防潮、防吸湿；在规格尺寸方面，要求产品与建筑模数协调一致，能够与建筑体系的变化相适应，便于空间灵活隔断；在建筑施工方面，要求方便、快捷、减少现场湿作业、便于装配化安装施工等。 2.2.2 绝热材料及性能分析建筑物绝热主要指建筑物外墙、屋顶、地面、门窗等易散失热量的结构部位的隔热保温。严格的讲，只有那些在平均温度等于或小于623K(350)时，其导热系数不大于0.174W/(mK)、密度不大于350/m3的材料才可称为绝热材料。

37、导热系数小于等于0.055 W/(mK)的绝热材料称为高效绝热材料8。绝热材料产品品种可以讲国外有的我国基本上都有了，品种齐全达30类，几千个规格尺寸，即硅薄土制品、膨胀蛭石制品、膨胀珍珠岩制品、软木制品、石棉保温制品、岩棉矿渣棉制品、硅酸钙制品、硅酸铝纤维制品、泡沫玻璃、泡沫硅酸铝、泡沫岩矿棉、泡沫石棉、泡沫石膏、泡沫混凝土、泡沫橡塑制品、泡沫橡胶、泡沫塑料、粉煤灰微珠制品、泡沫粉煤灰制品、各类装饰及吸声板、硅酸复合绝热涂料及制品、金属绝热制品、各种复合制品、直埋式保温管壳、蜂窝绝热制品、硅酸铝纺织品、各种夹芯板、各种喷涂制品等。适用温度范围在-18013509。(1) 玻璃棉离心玻璃棉我国

38、已有生产线十几条，年生产能力10万吨左右，产品遍布全国，离心玻璃棉与岩（矿）棉在性能上有许多类似点，但手感略好于岩（矿）棉，工人施工是比较容易接受，它的干密度较小，所以在顶棚中的用量较大，但它的价格要高于岩（矿）棉。同时耐高温性能不及岩（矿）棉。(2) 岩（矿）棉岩（矿）棉是我国80年代初期从国外引进的技术，现国内已有大大小小的生产线不下百条，产量几十吨，但质量优劣之间相关较大。使用时应加以区别。岩（矿）棉属于无机材料，不燃烧，价格较低，在满足绝热要求的同时具有良好的隔声性能。它的缺点是密度低、抗压强度不高，手感不好和耐潮湿性比较差。(3) 聚氨酯泡沫塑料硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常优越的绝热性

39、能，它的导热系数值低于0.025 W/(mK)是其他绝热材料无法与之相比的。保温体系常见材料导热系数，见表2-2。硬质聚苯氨酯产品的闭孔结构使其具有更优越的耐水汽性能，由不需要额外的绝缘防潮，简化了施工程序。它的不足之处是价格较高，而且存在着依然问题。(4) 聚苯乙烯泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料分为膨胀型(EPS)和连续挤出型(XPS)。膨胀性价格比较便宜，导热系数小于等于0.044 W/(mK)，市场占有率较大，主要用于内外墙绝热，此外彩钢夹芯板也是它的主要用途之一。连续挤出型聚苯乙烯在平均温度10时的导热系数小于等于0.028 W/(mK)，具有非常优越的防潮性能，它常被用作特殊区域的绝热，如

40、地下室墙体、地板、屋顶等。在这些地方，绝热材料将直接接触潮气或水。一些具有高强度的挤出聚苯乙烯板材可用作载重地面的绝热。聚苯乙烯泡沫塑料属于热塑性塑料，使用温度应有所控制。另外，防火也是一个应引起重视的方面。再加入阻燃剂后，防火性能有了很大改善，但与无机材料相比，仍然存在相当大的差距。表2-2 保温体系常用材料导热系数 Table 2-2 insulation system used materials coefficient of thermal conductivity材料硬质聚氨酯XPS板EPS板导热系数W/(mK)0.0250.0300.0422.2.3 门窗玻璃材料及性能分析外门窗是

41、住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅总能耗的比例较大，其中传热损失为1/3，冷风渗透为1/3，所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下，尽量减小住宅外门窗洞口的面积，提高外门窗的气密性，减少冷风渗透，提高外门窗本身的保温性能，减少外门窗本身的传热量，除了这些还需采用一些节能的门窗玻璃材料，如低辐射率玻璃、中空玻璃门窗、断桥型门窗等。(1) 低辐射率玻璃低辐射率玻璃（低辐射率玻璃LOW-E膜玻璃）是在玻璃上镀一层具有低辐射率的膜，与普通玻璃相比，可将80%以上的红外热辐射反射回去，同时在可见光波段上保留了高透射率。在建筑上使用这种玻璃，在冬季阻止室内的红外线向外泄露；夏季又可阻挡室外的红外

42、热辐射进入室内。其价格比较贵，约为100元/m2。在双玻璃中，为了降低造价，可以使用一层低辐射率玻璃，一层透明普通玻璃，该玻璃适用于任何材质的外窗。低辐射率玻璃主要技术指标：与普通5透明浮法玻璃相比传热系数降低30%，可见光透过率降低7%。(2) 中空玻璃门窗中空玻璃以两片或多片玻璃组合而成，玻璃与玻璃之间的空间和外界用密封胶隔绝，里面是空气或其他特殊气体。根据玻璃的种类分为普通透明平中空玻璃、镀膜中空玻璃、钢化中空玻璃和各种弧形中空玻璃等，选用高强度高气密性粘结密封胶、优质铝合金间隔框和干燥剂加工而成。该技术适用于任何材质的外窗。中空玻璃的间隙距离是影响门窗保温性能的重要因素之一，在玻璃厚度

43、一定的情况下，窗的热阻随间隙距离的增加而直线增加，当间隙大于10时，热阻增加很少，因为玻璃之间的间隙距离不宜小于10，对于铝合金窗，玻璃之间的隔热条款度应大于12，玻璃的厚度应大于5。(3) 断桥型门窗型材材性和断面形式是影响门窗保温性能的重要因素之一。门窗框材质不同其系数是不同的，导热系数越大，传热能力越强。断桥一般是在导热系数较大型材的内腔和外腔之间用传热系数小的塑料或橡胶将其隔开，在内外腔之间阻断冷（热）传递的桥，这样使传热系数大的钢、铝等型材既美观耐用，又具有较好的保温隔热功能。该技术使用与金属材质的外窗。型材的断面最好是多腔的，一般应大于三腔，因为热流方向是垂直于腔壁的，对于金属框的

44、窗在保证有足够空腔的条件下用非金属材料如塑料、橡胶等进行处理，断桥的宽度不宜小于15，长度应与框相等，在安装五金件和安装窗时不要破坏断桥结构。常见型材导热系数和常用窗框用材传热系数见表2-3和表2-410。表2-3 常见型材导热系数W/(mK) Table 2-3 common profiles thermal conductivity玻璃钢材玻璃钢铝合金PVC塑料木材0.76580.400.502030.140.200.28表2-4 常用窗框用材传热系数W/(mK) Table 2-4 common window material heat transfer coefficient普通铝合金

45、框断桥铝合金框PVC塑料木框6.213.721.912.37第3章 严寒地区居住建筑围护结构节能研究3.1国内外节能建筑围护结构发展概况节能型围护结构主要指围护结构在设计和施工时使用具有保温隔热性能的材料，建筑物节约采暖和空调能耗，这样的围护结构称为节能型围护结构。围护结构分为不透明和透明两种类型：不透明围护结构有墙、屋面、地板、顶棚等；透明围护结构有窗户、天窗、阳台门、玻璃隔断等。按是否与室外空气直接接触，又可以分为外围护结构和内围护结构。在不需要特别加以指明的情况下，围护结构通常是指外围护结构，包括外墙、屋面、窗户、阳台门、外门，以及不采暖楼梯间的隔墙和户门等。围护结构节能技术就是通过改善

46、建筑物围护结构的热工性能，达到夏季隔绝室外热量进入室内（即隔热）。冬季防止室内热量泄出室外（即保温），使建筑物室内温度尽可能接近舒适温度，以减少通过辅助设备如采暖、制冷设备来达到合理舒适室温的负荷，最终达到节能的目的。我国建筑节能进展缓慢，第一个节能设计标准民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）(JGJ26-86)是在1986年颁布实施的，但到2002年末，全国仅建成节能建筑2.3亿m2，占城市建筑面积2.1%，即使按节能50%的标准，我国单位建筑面积采暖能耗仍是发达国家的2倍以上，其主要原因是围护结构的热工性能较差。就北方地区现行标准的围护结构与发达地区相比，差距很大，与北京气候相近国家地

47、区的围护结构传热系数限制，见表3-110。表3-1 围护结构传热系数限制（单位：W/ K）Table 3-1 palisade structure heat transfer coefficient国家（地区）外墙屋面外窗中国北京(GJ26-95)0.821.160.600.804.004.70德国（2001年）0.200.300.201.50英国（2002年）0.350.162.00加拿大（1995年）0.270.380.170.402.00美国(ASHRAE/IESNA Standar90.1)0.590.362.673.80目前，我国实行的建筑节能标准是在20世纪80年代建筑标准的基础上

48、节能50%，包括采暖空调和围护结构，根据建筑物所在地区和实用功能不同，分别执行不同的标准规范。现行的标准规范有民用建筑热工设计规范(GB50176-93)、民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)(JGJ26-1995),夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准(JGJ134-2001),夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准(JGJ75-2003)、采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)，公共建筑节能设计标准(GB50189-2005)。以上标准均为强制性标准或标准中主要条文为强制性，全国大分地区实行节能50%标准，北京等少数城市率先实行节能65%的标准。所谓“三步节能”，第一步达到节能3

49、0%；第二步达到节能50%；第三步建筑节能达到65%的目标。为实施节能65%，对外墙保温提出了较高的要求，具有保温隔热、抗裂、防水、耐候、抗压、施工机械化水平高等优越性能的外请保温技术不断更新。如膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统、挤塑型剧苯乙烯板保温系统、现浇混凝土模板内置（聚苯板）外墙外保温系统等。3.2 墙体节能研究3.2.1 墙体概述节能住宅墙体主要有结构层、面层、保温层等组成，有的还设有隔汽层。墙体材料主要包括砖、板、块三大类。在目前的砌筑建筑中砖使用量最广泛、最多。砖的种类主要有实心粘土砖、粘土空心砖、水泥沙石多孔砖、煤矸石多孔砖、粘土多孔砖、粘土粉煤灰砖和各种路面砖等。板的种类主要有

50、：金属面聚苯乙烯夹芯板、镀锌钢丝网复合轻质夹芯板、石膏空心条板、钢丝网架水泥聚苯夹芯板、秸秆镁质水泥轻质隔墙条板、工业废渣混凝土空心隔墙条板等。砌块的种类有：混凝土小型空心砌块、轻集料混凝土小型空心砌块、加气混凝土砌块、粉煤灰空心砌块、石膏空心砌块等。(1) 新型墙体新型墙体材料生产开始向规模化方向发展。目前，我国新型墙体材料中新建烧结空心砖生产线的规模一般在3，000万块/年以上，最大的单线规模大道8，000万块/年；新建的纸面石膏板生产线最大生产规模已达到3，000万平方米/年；新建混凝土砌块和加气混凝土生产线的规模一般在10万立方米/年以上11。墙体材料革新，是保护耕地，节约能源，改善环

51、境，实施可持续发展战略的重要措施。同时对促进墙体材料结构调整和技术进步，提高建筑工程质量和改善建筑功能，也具有十分重要的意义。另外在严寒地区居住建筑的外墙结构中还应有保温层。由于建筑结构、施工情况不同，或建筑改造的需要不同，墙体的保温形式也不同，根据保温层的设置方式不同，可以分为外墙内保温、外墙外保温和加芯保温三种形式。近年来由于建筑节能的需要，单一材料导热系数太大，一般为高效保温材料的20倍，不能满足保温隔热的要求，因此往往采用高效保温材料与结构材料和饰面材料复合使用。使结构材料用于承受重力，让轻质材料用于保温，饰面材料用于装饰，都用其所长，共同工作。这样的墙厚度变小，可以增加房屋的使用面积

52、，而且保温性能好，有利于节能。按保温材料所处位置不同，可以把外墙保温分为内保温、外保温及加芯保温。其中外墙外保温和外墙内保温是目前最常用的两种方式。(2) 外墙内保温与外墙外保温技术及其特点 外墙内保温技术及其特点：外墙内保温施工，是在外墙结构的内部加做保温层。内保温施工速度快，操作方便灵活，可以保证施工进度，内保温应用时间较长，技术成熟，是工技术及检验标准是比较完善的。在2001年外墙保温施工中约有90%以上的工程应用内保温技术。被大面积推广的内保温技术有：增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂压入网格布的做

53、法。但内保温会多占用使用面积，“热桥”问题不易解决，容易引起开裂，还会影响施工速度，影响居民的二次装修，且内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温在技术上的不合理性，决定了其必然要被外保温所代替。 外墙保温技术及其特点：外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。外保温与内保温相比，技术合理，尤其明显的优越性，使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料，外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的结构工程，也使用于旧楼改造，适用范围广，技术含量高；外保温抱在主体结构的外侧，能够保护主体结构，延长建筑物的寿命；减少建筑结构的热桥，增加建筑的有效空间，同时消除了冷凝，提高了居住的舒适度。国

54、内外保温施工与国外相比难度较大。这是因为中国是一个地少人多的国家，城市人口居住密度高，居住建筑结构以多层和高层建筑为主，而国外发达国家低底层别墅和少量多层建筑为主，很少见到目前在国内大量出现的全现浇混凝土剪力墙结构的高层住宅建筑。这样国内外墙保温针对的对象，要比国外建筑结构的单体面积以及高度都高得多，因此施工难度也更大。3.2.2 复合墙体分析加了保温材料、结构材料和饰面材料的复合墙体很好地发挥了两种材料的长处，既不会使墙体过厚，又能承重，保温效果又好，因此发达国家新建建筑已基本上采用了此种方式。我国若想达到节能50%的要求，除一部分可采用加厚的加气混凝土单一墙体外，建筑墙体也应使用复合墙体。

55、(1) ZL聚氨酯硬质泡沫塑料喷涂外墙外保温系统1)聚氨酯概念：聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。一般聚氨酯由多异氰酸醋与多元醇化合物相互作用而成。聚氨酯的可发泡性、弹性、耐磨性、粘结性、耐高低温性、耐溶剂性、耐生物老化性等优良性能，使其广泛应用于机电、船舶、航空、车辆、土木建筑、轻工纺织等部门，有泡沫塑料、橡胶、涂料、粘合剂、合成纤维、合成皮革等产品。其中产量最大的是聚氨酯泡沫塑料。2)硬质聚氨酯泡沫塑料的应用领域：所谓硬质聚氨酯泡沫塑料是指在一定负荷作用下，不发生明显变形，当负荷过大发生变形后，不能恢复到原来形状的泡沫塑料，具有强度高、质量轻、绝热效果好、施工方便等特点，还具有隔声、防震、电绝缘

56、、耐热、耐寒、耐溶剂等优良特性，在国内外已广泛用于航天，船舶，石油，电子，设备，车辆，食品工业等领域。聚氨酯硬质泡沫塑料既可工厂化生产，也可现场施工，这些优点是其他材质的泡沫塑料如聚苯乙烯、聚乙烯等并不具备的。较低密度的聚氨酯硬质泡沫塑料，其导热系数比聚苯乙烯、其他泡沫塑料及天然保温材料低，绝热效果优良，并且可现场浇筑或喷涂成型，与被保温材料结合成一体，是保温效果更好。因此，在保温领域，聚氨酯硬质泡沫塑料是首选材料，应用面大。3) 硬质聚氨酯泡沫塑料在建筑节能领域中的应用：建筑节能是硬质聚氨酯泡沫塑料的最重要应用领域之一。世界上很多国家对房屋建筑能耗都有明确的规定。这种规定，促进了硬质泡沫塑料

57、在建筑节能中的应用。现在一些国家，硬质泡沫塑料在建筑方面的耗用量已居总量的首位。硬质聚氨酯泡沫塑料式建筑物的屋顶、天花板、墙板、地板等部位保温节能的理想材料。窗架、窗扇、窗框、门框等构件则可用密度较高的聚氨酯硬质泡沫塑料制作。而在我国建筑业，聚氨酯硬质泡沫塑料仅在屋面隔热防水，以及冷库、大棚、粮库等保温方面有一定应用，真正在外墙外保温领域的应用还不太普通。随着经济的发展，建筑节能工作的进一步深入，聚氨酯硬质泡沫塑料一起优良的保温性能，理应在建筑节能领域占据一席之地。4)技术体系构造及工艺：ZL聚氨酯硬质泡沫塑料喷涂外墙外保温技术采用现场聚氨酯硬质泡沫塑料喷涂进行主体保温，采用ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料找平和补充保温，充分利用了聚氨酯优异的保温和防