建筑保温

国大约有在我占全国总面积70%的地区冬季室内需要采暖。这些地区的建筑在设计上既要考虑保证良好的室内热环境，还要注意节省采暖的能耗和建造费用，即需要注意建筑保温问题。

建筑保温包括： 围护结构保温

建筑方案设计中的保温综合处理 围护结构的蒸汽渗透及冷凝 围护结构保温设计

围护结构冬季保温设计是取阴寒天气作为设计基本条件。

室外为稳定低温，并且昼夜温度波动较小，室内是由供暖设备保持一定温度，热量持续由室内流向室外，因此冬季围护结构的传热可以粗略的主要按稳定传热计算，见下图。

一 外墙和屋顶的保温设计外墙和屋顶是建筑外围护结构的主体部分。 在外墙和屋顶的设计过程中应考虑以下几方面

1保证内表面不结露，即内表面温度不低于室内空气的露点温度； 2 内表面温度，以免产生过强的冷辐射； 3 从节能要求考虑，热损失应尽可能小； 4 应具有一定的热稳定性。 二 最小传热阻

1在稳定传热的理论中，传热阻是外墙和屋顶保温性能优劣的特征指标，热阻大，其结构传热量就小，保温性能好；热阻小，传热量大，保温性能差。外墙和屋顶的保温设计要确定结构有合理的传热阻。 2在我国现行的《民用建筑热工设计规范》、《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》对围护结构保温要求都规定的设计方法---------最小热阻法。 最小传热阻的确定：

Ri---内表面换热阻Romin---最小传热阻 ti---冬季室内计算温度，一般居住建筑取18℃，高级住宅、医疗、托幼建筑取20 ℃ te---冬季室外计算温度

△t---室内空气与外墙或屋顶内表面之间的允许温差

n---温差修正系数，某些结构外表面不与室外空气直接接触，而对室内温差加以修正

三 1 围护结构保温设置方式

根据地方气候特点及房间使用性质，外墙和屋顶可以采用的保温构造方案有多种多样，大致可分为以下几种类型 1 单设保温层

2 封闭空气间层保温 (空气层厚度，一般以4~6cm为宜) 3 保温与承重相结合 4 混合型构造

2单设保温层

导热系数越小，说明材料越不易导热。工程上常将导热系数λ＜0.3W/（m·K）的材料称为隔热保温材料或绝热材料。如矿棉、泡沫塑料等。 选用导热系数较小的材料作保温层，铺设或粘贴在承重层上。

3轻型成型绝热材料分为无机材料和有机材料。

封闭空气间层保温

空气是一种良好的绝热体，只要空气层中不形成对流条件，空气间层就具有高热阻性能。

常见的形式：

轻型墙面空气间层； 窗帘与墙面空气间层；

双层、三层、四层玻璃间空气间层。

保温、承重相结合

承重材料或构件具有足够的力学性能外，还具有足够的热阻值，如混凝土空心砌

块、轻质实心砌块等。

多用于低层或多层墙承式建筑。

混合型构造

随着对围护结构保温要求的增加，复合结构的使用也日益广泛。复合结构形式大体上可分为：内保温、外保温和夹芯保温。

内保温——保温层在承重层内侧

特点：保温材料不受室外气候因素的影响，无须特殊保护，造价比较低； 易受潮、水蒸气进易出难。

适用范围：间歇使用的建筑空间，如影剧院观众厅、体 育馆等

外保温——保温层在承重层外侧

特点：不易受潮，能有效保护主体结构，房间热稳定性比较好。旧房的节能改造，外保温处理的效果最好。

要求高，保温材料要有一定强度，增加了造价。

夹芯保温——保温层布置在两个结构层中间

特点：保温层两侧都有所防护，对保温材料的强度要求不高。

要严格控制保温材料的湿度，防止外界水分的渗入，属装配式建筑，施工不方便。

17

屋顶的保温设计——USD构造法

USD（Upside Down）构造法也叫倒铺法。不仅有可能完全消除内部结露的可能性，又使防水层得到保护

覆盖层：可用大阶砖，也可用混凝土预制板、卵石、砾石等。

二 外窗、外门和地面的保温设计

对一栋建筑物来说，外窗、外门和地面在外围护结构总面积中占30~60%之间，而外窗、外门和地面的传热损失热量外加门窗缝隙引起的空气渗透耗热量，占总耗热量的60%。因此必须做好窗户、外门、地面的保温设计 .1

窗户的保温设计

窗户的保温设计主要考虑以下几方面 控制窗墙面积比；

提高气密性，减少冷风渗透； 提高窗户的保温能力。

2 外门保温设计

门的热阻一般比窗的热阻大，而比外墙和屋顶的热阻小，也是建筑外围护结构保温的薄弱环节，应尽可能选择保温性能好的保温门。

3 地板保温设计

地板保温的特点：

由于地板下土壤温度的年变化比室外空气小很多，因此冬季地面散热最大的部分是靠近外墙的地面，其宽度约在0.5m~2m左右。

我国规范规定，对于严寒地区采暖建筑的底层地面，当建筑物周围无采暖管沟时，在外墙内侧0.5m~1.0m范围内应铺设保温层，其热阻不应小于外墙的热阻。

地面舒适条件取决于地面的吸热指数B值。B值愈大，则地面

从人脚吸取的热量愈多愈快。 依据B值，我国将地板划分三类：

Ⅰ类：木地板、塑料地板。如高级居住建筑、幼儿园、医疗机构等采用。

Ⅱ类：水泥砂浆地面等。如普通居住建筑、公共建筑（包括中小学教室）宜采用不低于Ⅱ类。

Ⅲ类：水磨石地面及其它石类地面。人们短时间逗留的房间，以及室温高于23℃的房间采用此类。

低温辐射采暖地板

高效节能；

采暖舒适，热稳定性好； 技术可靠，寿命长。

维护运行费用低，管理操作运行简便。

三 特殊部位保温设计

1 围护结构交角处的保温设计

围护结构的交角，包括外墙转角、内外墙交角、楼板或屋顶与外墙的交角等。 传热情况：在这些部位，散热面积大于吸热面积，气流不畅，吸收的热量少，而散失的热量多，交角处内表面温度比主体部分低，往往结露或结霜

。

外墙角低温的影响带，大约是墙厚的1.5-2.0倍

单一材料均匀外墙角热损图示

《民用建筑热工设计规范》给出的内表面温

度计算公式

te---室外计算温度；

ti---室内计算温度,居住建筑18度，高级、托幼20度； Ri---外墙角处内表面换热阻，取0.11m2.K/W； ￡---比例系数。

在采暖设计中，应尽可能的将采暖系统的立管或横管布置在交角处，以提高该处的温度

2 热桥保温\\

定义：在围护结构中，常有保温性能远低于主体部分的嵌入构件，这些部位的传热量比主体部分大得多，所以他们内表面的温度也比主体部分低，在建筑热工学中，把这些容易传热的部分叫“热桥”。 “热桥”即是热量容易通过的地方。 外墙中的钢或钢筋混凝土骨架、圈梁；楼板、墙板中的肋条等都属于“热桥”。

在围护结构中，热桥是不可避免的。热桥如果传热量过大，内表面的温度就会过低，就有必要校核热桥内表面是否会结露，以确定保温措施。

热桥内表面温度的计算方法： 肋宽与结构厚度比≤1.5

肋宽与结构厚度比＞1.5

如果运用温度计算公式求出的热桥内表面温度比房间的露点温度还低，就要预先对热桥采取局部保温措施。

贯通式热桥：以硬质泡沫塑料或其他保温材料，结合墙壁内粉刷综合处理。保温层的厚度和保温层的宽度都有所要求。

保温层的厚度d由下式确定：d=λ(Ro-R’o) d---热桥保温层的厚度

λ---热桥保温材料的导热系数 Ro---主体部分的传热阻 R’o---热桥部分的传热阻

主体部分的厚度δ与热桥的宽度a大小决定保温层的宽度。保温层的宽度应达到下面的规定大小：

当a＜δ时，l＞1.5δ; 当a＞δ时，l＞2.0δ;

非贯通式热桥：首先要尽可能将非贯通热桥布置在靠近室外一侧(冷侧），此时内表面的温度要比热桥靠近室内一侧（暖侧）时高得多；然后，再按贯通热桥的处理方法，在室内一侧加一定厚度和宽度的保温材料。

二

建筑保温设计综合 处理的基本措施

一 选择合理的建筑体形和朝向

对寒冷地区的建筑，从体形上考虑节能问题主要包括两方面：一是尽量节省外围护结构面积；二是使建筑物能充分争取到冬季的日辐射得热。

对同样体积的建筑物，在各面外围护结构的传热情况均相同时，外围护结构的面积愈小则传出的热量愈小。

各种体形的建筑获取太阳辐射多少是和其朝向密切相关的。太阳辐射是冬季主要辅助热源，而建筑的体形和朝向不同，获得的太阳辐射量各异。 民用建筑节能设计标准》（采暖居住建筑部分）（JGJ26-95）中规定：建筑物体形系数宜控制在0.30及0.3以下，如体形系数大于0.30，则屋顶与外墙应加强保温。 建筑体形系数：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。 S=FO/VO

建筑层数对体型系数及单位面积耗热也有很大影响。在同样建筑面积的情况下，一般是单层建筑的体型系数及耗热量比值大于多层建筑。

一般是总建筑面积愈大时，要求建筑层数也相应加多，对节能有利

1.2 提高围护结构的保温性能

围护结构对室内热环境的影响主要是通过内表面温度体现。

在稳态导热条件下，内表面温度取决于室内外温度和围护结构的传热阻，传热阻越大，内表面温度和室内温度越接近，即其温度越高。

围护结构的传热阻不能低于最小传热阻Romin，它是满足热舒适和建筑节能需要的最低标准。

1.3 增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透

防止冷风渗透的有效途径在于减少建筑围护结构的薄弱部位、增强建筑物在冬季的密闭性。

措施：提高门窗的气密性

主要入口不能朝向冬季主导风向设置 入口处设置门斗

合理布置竖向交通井

1.4 避免潮湿、防止壁内产生冷凝

建筑材料的导热系数随含湿量的增大而增加，如果壁体受潮，壁体热阻下降，保温性能降低

1.5 充分利用太阳能

建筑中利用太阳能的方式有两种：

主动式：在运行过程中，需要机械动力的驱动，才能达到采暖和制冷的目的。 被动式：利用建筑构件通过自然方式收集和传送日辐射热量，不需机械动力 被动式太阳房的主要集热方式：

直接受益式 集热墙式

附加阳光间式

屋顶池式和对流环路式 直接受益式：

南向大窗口，冬季白天使大量阳光透入，夜间则用专门的保温窗帘或保温板遮挡窗口。室内地面需用蓄热能力大的材料，如砖或混凝土等做成，在白天吸热并储存热量，夜间不断向室内释放，使室内维持一定温度，其他朝向的各面围护结构则尽量加强保温，减少热量散失。

集热蓄热墙式 ：

集热蓄热墙式由透光玻璃外罩和蓄热墙体组成，其间留有空气间层，有的在墙体的下部和上部设有进出风口。

附加阳光间式:

阳光间与主体房间相邻，阳光间不但有很大的窗口，其地面也是蓄热体，阳光通过玻璃照射到蓄热体上，储存热量，提高室内温度，而主体房间是通过与阳光间相邻的墙或窗获得热量。夜间用保温窗帘将阳光间与主体间隔开。 为防止阳光间夏季过热，在窗上方应有可调节的排气孔和遮阳措施

屋顶池式和对流环路式 屋顶池式:

屋顶池式又称蓄热屋顶，可兼有冬季采暖和夏季降温双重功能。

屋顶组成：主要有作为蓄热体的装满水的密封袋和其下的金属薄板顶棚及顶部可移动的保温盖板组成。

被动式太阳房设计中应注意的问题：

太阳房的热稳定性：集热面朝向；蓄热体的配置和集热墙厚度。 夏季的防热：集热面的遮阳；太阳房的环境绿化。 常见被动式太阳房

常见被动式太阳房

三 围护结构的蒸汽渗透及冷凝

在建筑中要尽量避免空气水蒸气凝结： 避免在围护结构的内表面产生结露。

防止在围护结构内部因蒸气渗透而产生凝结受潮。 一 湿空气的物理性质 1.1 饱和水蒸汽分压力

空气中水蒸汽呈饱和状态时水蒸汽部分所产生的压力，叫做“饱和蒸汽压”或“最大水蒸汽分压力”，用Ps表示。

饱和水蒸气分压力值随空气温度的升高而增大。

1.2 绝对湿度与相对湿度、

空气的绝对湿度：单位容积所含水蒸汽的重量，用f表示；饱和状态下的绝对湿度用饱和蒸汽量fmax表示。

空气的相对湿度：一定温度及一定大气压下，空气的绝对湿度f与同温同压下饱和蒸汽压fmax的比值。

计算公式： φ=f/fmax×100％ φ=P/Ps×100％

意义：相对湿度反映了空气在某一温度时所含水蒸汽分量接近饱和的程度。 1.3 露点温度

露点温度：相对湿度达到100%，即空气达到饱和状态时所对应的的温度，用td表示。 冷凝：由于温度降到露点温度以下，空气中水蒸汽液化析出的现象。

二 围护结构的蒸汽渗透

当室内外空气中的含湿量不等，也就是围护结构的两侧存在着水蒸气分压力差时，水蒸气分子就会从分压力高的一侧通过围护结构向分压力低的一侧渗透扩散或迁移，这种传湿现象叫蒸气渗透。

2.2 蒸汽渗透过程的计算

蒸气渗透过程的计算中，围护结构内外的水蒸气分压力及其室内外温度可视为稳定状态。要计算的量： 蒸气渗透量（ω） 蒸气渗透阻 Ho

围护结构内任一层面的水蒸气压力 2.2 蒸汽渗透过程的计算

蒸气渗透过程的计算中，围护结构内外的水蒸气分压力及其室内外温度可视为稳定状态。要计算的量 蒸气渗透量（ω） 蒸气渗透阻 Ho

围护结构内任一层面的水蒸气压力 蒸气渗透量ω

蒸气渗透量——蒸气渗透强度（ω），单位时间内通过单位面积围护结构的水蒸气渗透量。它与室内外的水蒸气分压力差成正比，与渗透过程中受到的阻力成反比。 蒸气渗透阻Ho

蒸气渗透阻Ho

Ho为任一分层材料的蒸气渗透系数，表明材料透过蒸气的能力。 材料的孔隙率大，蒸气渗透系数就大。

材料的蒸汽渗透系数还与温度，相对湿度有关，计算中采用的是平均值。 围护结构内任一层面的水蒸气分压力

围护结构内外表面的水蒸气分压力可以近似看作与室内外空气的水蒸气分压力相等。

从室内侧算起，由第一层至第m-1层的蒸汽渗透阻之和。