2014一级建筑师《建筑物理与设备》建筑热工学6

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　　三、外窗、外门和地面的保温设计
　　(一)窗户的保温

　　窗户一方面引进太阳辐射热，另一方面又通过冷风渗透和本身传热损失大量热量。由于窗户损失的热量多，降低了窗的内表面温度，其所产生的冷辐射会使人感到不舒适。

　　1.窗的传热系数和总热阻

　　为减少窗户传热，要求窗户具有一定的热阻，通常用传热系数K值来表征，其值愈小，保温愈好。建筑外窗的传热系数应符合相应的节能设计标准的要求。

　　2.控制窗墙面积比

　　《民用建筑节能设计标准》规定采暖居住建筑窗墙面积比应符合以下要求：北向，不应大于0.25;东、西向，不应大于0.30;南向，不应大于0.35. 公共建筑窗墙面积比的上限定为0.7，在此前提下，不同朝向，不同窗墙面积比的窗的传热系数及遮阳系数有具体的条文规定。

　　3.提高气密性，减少冷风渗透

　　设计中应采用气密性良好的窗户(包括阳台门)，居住建筑外窗的气密性等级，在1～6层建筑中，不应低于现行国家标准《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》(GB7107)规定的3级水平;在7～30层建筑中，不应低于上述标准规定的4级水平。公共建筑外窗的气密性不应低于上述标准规定的4级水平。

　　在建筑物采用气密窗或窗户加设密封条的情况下，房间应设置可以调节的换气装置或其他可行的换气设施。

　　4.提高窗户保温能力的措施

　　影响窗户保温性能的主要因素有窗框材料及镶嵌材料的热工性能和光物理性能及窗型等。增加窗的保温能力，主要从减少冷风渗透和提高窗本身的保温能力人手。

　　(1)提高窗框保温性能

　　窗框材料的导热系数越小，则窗的传热系数越小。以木材和塑料作窗框或采用复合型框如钢塑型、钢木型、木塑型窗框时，保温性能较好;采用钢或铝合金作窗框时，热损失将大大增加。为提高金属窗框的保温能力，最好作成空心断面或采用导热系数小的材料来截断金属框的热桥。不论用什么材料作窗框，都应将窗框与墙之间的缝隙，用保温砂浆或泡沫塑料等填充密封。

　　(2)改善玻璃部分的保温能力

　　单层玻璃本身的热阻很小。在严寒和寒冷地区，从卫生和节能的角度考虑，往往是增加窗玻璃层数，采用二层或三层窗，靠两层窗玻璃之间形成的空气层来提高窗户的保温能力。如中空玻璃、三层或三层以上的玻璃，与单层玻璃相比，其保温性能大大提高。玻璃的光物理性能是指玻璃对光波的透射、吸收、反射等性能。一般保温要求玻璃对可见光有良好的透射系数，而对短波具有高透射系数，对长波具有高反射系数。

　　(3)使用保温窗帘

　　保温窗帘可以日间打开，夜间关闭。白天不用窗帘获得热辐射，夜间使用窗帘加强保温。

　　(二)外门保温设计

　　各种外门的总传热系数和总传热阻可以查阅《建筑设计资料集》有关热工部分。虽然门的总热阻比窗户大，但与墙体、屋顶相比仍是保温的薄弱环节。

　　应尽可能选择使用保温性能好的门作为外门，并且要求门的密闭性好，以减少外门的冷风渗透。

　　阳台门下部应采取保温措施。严寒地区要求阳台门下部门芯板的传热系数小于或等于1.35W/(┫?K)。

　　采暖居住建筑楼梯间和外廊应设置门窗;在采暖期室外平均温度为一0.1～一6℃的地区，楼梯间不采暖时，楼梯间隔墙和户门应采取保温措施;在一6℃以下地区，楼梯间应采暖，人口处应设置门斗等避风设施。

　　(三)地板保温设计

　　1.对地板面层材料热工性能的要求

　　地板面层材料的热工性能用其吸热指数B描述。B值越大，则地面从人脚吸取的热量就越多越快。根据B值，可将地面划分成3类.

　　2.地板保温

　　(1)直接接触土壤的地面

　　直接接触土壤的地面周边的保温应该比中间好。采暖期室外平均温度低于―5.0℃的地区，应对建筑物外墙在室外地坪以下的垂直墙面，以及周边直接接触土壤的地面采取保温措施。在室外地坪以下的垂直墙面，其传热系数不应超过《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》规定的地面传热系数限值。在外墙周边从外墙内侧算起2.0m范围内，地面的传热系数不应超过0.30W/(┫.K)。

　　(2)不采暖地下室上部楼板与直接接触室外空气的楼板

　　不采暖地下室上部楼板及直接接触室外空气的楼板的保温也是必须注意的问题。《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》对这些部位的传热系数有明确的规定。

　　四、传热异常部位的保温设计
　　(一)热桥保温

　　围护结构的热桥部位系指嵌入墙体的混凝土或金属梁、柱，墙体和屋面板中的混凝土肋或金属件，装配式建筑中的板材接缝以及墙角、屋顶檐口、墙体勒脚、楼板与外墙、内隔墙与外墙连接等部位。这些部位保温薄弱，热流密集，内表面温度较低，可能产生程度不同的结露和长霉现象，影响使用耐久性，必须采取相应的措施加强这些部位的保温。

　　1.热桥的类型

　　热桥的类型分为贯通式与非贯通式两种，

　　2.保温要求

　　热桥内表面温度需要单独校核，如低于露点温度，则应采取相应的措施加强保温。《热工设计规范》对围护结构中常见五种形式热桥的内表面温度规定验算公式。

　　3.保温处理

　　构造方式会影响保温效果，因此设计时需遵循下列原则：

　　(1)尽量避免出现贯通式热桥

　　钢筋混凝土框架的填充墙中的梁、柱是最为典型的贯通式热桥。这类热桥即使其宽度。远小于主体部分的厚度a，也能引起内表面温度明显下降。因此，在必须使用贯通式热桥时，可在热桥部位采取局部保温措施加强保温，最好结合墙壁内粉刷综合处理。

　　(2)尽量将非贯通式热桥布置在靠室外一侧，因为此时内表面温度要比热桥靠室内一侧布置时高得多。

　　(3)尽量减少热桥断面面积。热桥断面面积越小，通过热桥的热损失就越小。因此，在不影响结构功能的前提下应尽量减少热桥断面面积。

　　(二)转角保温

　　围护结构的其他异常部位有：外墙角、外墙与内墙交角、楼地板或屋顶与外墙交角等。这些部位由于构造上的特殊性，如不加强保温，其热损失将大于主体部分。以外墙角为例，由于家具、设备的遮挡以及位于转角部位，使得墙角处气流不畅，墙角单位面积得到的热量比主体部分少，另一方面，墙角处的散热面积大于吸热面积。

　　在装配式板材建筑中，交角处同时又是热桥，因此交角处内表面温度远比主体部位低，容易造成这些部位结露或结霜。在我国严寒地区的冬季，不少房屋都发生这种现象。综合国内外试验研究的结果，外墙角低温的影响带大约是墙厚d的1.5―2.0倍。

　　建筑围护结构由于吸湿、冷凝、淋水等原因会受潮，其中冷凝受潮最为普遍，危害很大，且与围护结构的热工状况和室内外温湿状况有关。

　　外围护结构由于冷凝而受潮可分为两种情况，即表面凝结与内部凝结。所谓表面凝结，就是在外围护结构表面出现凝结水，其原因是由于水蒸气含量较多而温度高的空气遇到冷的表面所致。

　　内部凝结是当水蒸气通过外围护结构时，当结构内部温度达到或低于露点时，水蒸气即形成凝结水。表面凝水将有碍室内卫生，在某些情况下还将直接影响生产和房间的使用。若围护结构内部出现过量的冷凝水，会降低保温隔热层的性能，甚至降低结构的使用质量和耐久性。

　　因此，在结构设计中，应分析和检验外围护结构表面和内部是否产生冷凝，以便采取措施加以防止和控制。

　　冷凝结露现象不仅仅发生在冬季，夏季也时常发生。冬季冷凝通常是因气候寒冷，使室内墙面、地面、屋盖、吊顶等部位的表面温度下降，从而发生表面冷凝和内部冷凝。

　　夏季冷凝通常是当室外空气向高温高湿转化，室内墙面、地面、屋盖、吊顶等部位的温度不能及时升高，或者室内温度较低，结构表面的温度低于室外空气的露点温度，或者外部高温高湿空气流人低温房间达到饱和时，产生的水蒸气凝结。

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