2014一級(jí)建筑師《建筑物理與設(shè)備》建筑熱工學(xué)6

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　　三、外窗、外門和地面的保溫設(shè)計(jì)
　　(一)窗戶的保溫

　　窗戶一方面引進(jìn)太陽輻射熱，另一方面又通過冷風(fēng)滲透和本身傳熱損失大量熱量。由于窗戶損失的熱量多，降低了窗的內(nèi)表面溫度，其所產(chǎn)生的冷輻射會(huì)使人感到不舒適。

　　1.窗的傳熱系數(shù)和總熱阻

　　為減少窗戶傳熱，要求窗戶具有一定的熱阻，通常用傳熱系數(shù)K值來表征，其值愈小，保溫愈好。建筑外窗的傳熱系數(shù)應(yīng)符合相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

　　2.控制窗墻面積比

　　《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定采暖居住建筑窗墻面積比應(yīng)符合以下要求：北向，不應(yīng)大于0.25;東、西向，不應(yīng)大于0.30;南向，不應(yīng)大于0.35. 公共建筑窗墻面積比的上限定為0.7，在此前提下，不同朝向，不同窗墻面積比的窗的傳熱系數(shù)及遮陽系數(shù)有具體的條文規(guī)定。

　　3.提高氣密性，減少冷風(fēng)滲透

　　設(shè)計(jì)中應(yīng)采用氣密性良好的窗戶(包括陽臺(tái)門)，居住建筑外窗的氣密性等級(jí)，在1～6層建筑中，不應(yīng)低于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑外窗空氣滲透性能分級(jí)及其檢測(cè)方法》(GB7107)規(guī)定的3級(jí)水平;在7～30層建筑中，不應(yīng)低于上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的4級(jí)水平。公共建筑外窗的氣密性不應(yīng)低于上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的4級(jí)水平。

　　在建筑物采用氣密窗或窗戶加設(shè)密封條的情況下，房間應(yīng)設(shè)置可以調(diào)節(jié)的換氣裝置或其他可行的換氣設(shè)施。

　　4.提高窗戶保溫能力的措施

　　影響窗戶保溫性能的主要因素有窗框材料及鑲嵌材料的熱工性能和光物理性能及窗型等。增加窗的保溫能力，主要從減少冷風(fēng)滲透和提高窗本身的保溫能力人手。

　　(1)提高窗框保溫性能

　　窗框材料的導(dǎo)熱系數(shù)越小，則窗的傳熱系數(shù)越小。以木材和塑料作窗框或采用復(fù)合型框如鋼塑型、鋼木型、木塑型窗框時(shí)，保溫性能較好;采用鋼或鋁合金作窗框時(shí)，熱損失將大大增加。為提高金屬窗框的保溫能力，最好作成空心斷面或采用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料來截?cái)嘟饘倏虻臒針?。不論用什么材料作窗框，都?yīng)將窗框與墻之間的縫隙，用保溫砂漿或泡沫塑料等填充密封。

　　(2)改善玻璃部分的保溫能力

　　單層玻璃本身的熱阻很小。在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，從衛(wèi)生和節(jié)能的角度考慮，往往是增加窗玻璃層數(shù)，采用二層或三層窗，靠?jī)蓪哟安Ａеg形成的空氣層來提高窗戶的保溫能力。如中空玻璃、三層或三層以上的玻璃，與單層玻璃相比，其保溫性能大大提高。玻璃的光物理性能是指玻璃對(duì)光波的透射、吸收、反射等性能。一般保溫要求玻璃對(duì)可見光有良好的透射系數(shù)，而對(duì)短波具有高透射系數(shù)，對(duì)長(zhǎng)波具有高反射系數(shù)。

　　(3)使用保溫窗簾

　　保溫窗簾可以日間打開，夜間關(guān)閉。白天不用窗簾獲得熱輻射，夜間使用窗簾加強(qiáng)保溫。

　　(二)外門保溫設(shè)計(jì)

　　各種外門的總傳熱系數(shù)和總傳熱阻可以查閱《建筑設(shè)計(jì)資料集》有關(guān)熱工部分。雖然門的總熱阻比窗戶大，但與墻體、屋頂相比仍是保溫的薄弱環(huán)節(jié)。

　　應(yīng)盡可能選擇使用保溫性能好的門作為外門，并且要求門的密閉性好，以減少外門的冷風(fēng)滲透。

　　陽臺(tái)門下部應(yīng)采取保溫措施。嚴(yán)寒地區(qū)要求陽臺(tái)門下部門芯板的傳熱系數(shù)小于或等于1.35W/(┫?K)。

　　采暖居住建筑樓梯間和外廊應(yīng)設(shè)置門窗;在采暖期室外平均溫度為一0.1～一6℃的地區(qū)，樓梯間不采暖時(shí)，樓梯間隔墻和戶門應(yīng)采取保溫措施;在一6℃以下地區(qū)，樓梯間應(yīng)采暖，人口處應(yīng)設(shè)置門斗等避風(fēng)設(shè)施。

　　(三)地板保溫設(shè)計(jì)

　　1.對(duì)地板面層材料熱工性能的要求

　　地板面層材料的熱工性能用其吸熱指數(shù)B描述。B值越大，則地面從人腳吸取的熱量就越多越快。根據(jù)B值，可將地面劃分成3類.

　　2.地板保溫

　　(1)直接接觸土壤的地面

　　直接接觸土壤的地面周邊的保溫應(yīng)該比中間好。采暖期室外平均溫度低于―5.0℃的地區(qū)，應(yīng)對(duì)建筑物外墻在室外地坪以下的垂直墻面，以及周邊直接接觸土壤的地面采取保溫措施。在室外地坪以下的垂直墻面，其傳熱系數(shù)不應(yīng)超過《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)》規(guī)定的地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)限值。在外墻周邊從外墻內(nèi)側(cè)算起2.0m范圍內(nèi)，地面的傳熱系數(shù)不應(yīng)超過0.30W/(┫.K)。

　　(2)不采暖地下室上部樓板與直接接觸室外空氣的樓板

　　不采暖地下室上部樓板及直接接觸室外空氣的樓板的保溫也是必須注意的問題。《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)》對(duì)這些部位的傳熱系數(shù)有明確的規(guī)定。

　　四、傳熱異常部位的保溫設(shè)計(jì)
　　(一)熱橋保溫

　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱橋部位系指嵌入墻體的混凝土或金屬梁、柱，墻體和屋面板中的混凝土肋或金屬件，裝配式建筑中的板材接縫以及墻角、屋頂檐口、墻體勒腳、樓板與外墻、內(nèi)隔墻與外墻連接等部位。這些部位保溫薄弱，熱流密集，內(nèi)表面溫度較低，可能產(chǎn)生程度不同的結(jié)露和長(zhǎng)霉現(xiàn)象，影響使用耐久性，必須采取相應(yīng)的措施加強(qiáng)這些部位的保溫。

　　1.熱橋的類型

　　熱橋的類型分為貫通式與非貫通式兩種，

　　2.保溫要求

　　熱橋內(nèi)表面溫度需要單獨(dú)校核，如低于露點(diǎn)溫度，則應(yīng)采取相應(yīng)的措施加強(qiáng)保溫?！稛峁ぴO(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)中常見五種形式熱橋的內(nèi)表面溫度規(guī)定驗(yàn)算公式。

　　3.保溫處理

　　構(gòu)造方式會(huì)影響保溫效果，因此設(shè)計(jì)時(shí)需遵循下列原則：

　　(1)盡量避免出現(xiàn)貫通式熱橋

　　鋼筋混凝土框架的填充墻中的梁、柱是最為典型的貫通式熱橋。這類熱橋即使其寬度。遠(yuǎn)小于主體部分的厚度a，也能引起內(nèi)表面溫度明顯下降。因此，在必須使用貫通式熱橋時(shí)，可在熱橋部位采取局部保溫措施加強(qiáng)保溫，最好結(jié)合墻壁內(nèi)粉刷綜合處理。

　　(2)盡量將非貫通式熱橋布置在靠室外一側(cè)，因?yàn)榇藭r(shí)內(nèi)表面溫度要比熱橋靠室內(nèi)一側(cè)布置時(shí)高得多。

　　(3)盡量減少熱橋斷面面積。熱橋斷面面積越小，通過熱橋的熱損失就越小。因此，在不影響結(jié)構(gòu)功能的前提下應(yīng)盡量減少熱橋斷面面積。

　　(二)轉(zhuǎn)角保溫

　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)的其他異常部位有：外墻角、外墻與內(nèi)墻交角、樓地板或屋頂與外墻交角等。這些部位由于構(gòu)造上的特殊性，如不加強(qiáng)保溫，其熱損失將大于主體部分。以外墻角為例，由于家具、設(shè)備的遮擋以及位于轉(zhuǎn)角部位，使得墻角處氣流不暢，墻角單位面積得到的熱量比主體部分少，另一方面，墻角處的散熱面積大于吸熱面積。

　　在裝配式板材建筑中，交角處同時(shí)又是熱橋，因此交角處內(nèi)表面溫度遠(yuǎn)比主體部位低，容易造成這些部位結(jié)露或結(jié)霜。在我國(guó)嚴(yán)寒地區(qū)的冬季，不少房屋都發(fā)生這種現(xiàn)象。綜合國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)研究的結(jié)果，外墻角低溫的影響帶大約是墻厚d的1.5―2.0倍。

　　建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)由于吸濕、冷凝、淋水等原因會(huì)受潮，其中冷凝受潮最為普遍，危害很大，且與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工狀況和室內(nèi)外溫濕狀況有關(guān)。

　　外圍護(hù)結(jié)構(gòu)由于冷凝而受潮可分為兩種情況，即表面凝結(jié)與內(nèi)部凝結(jié)。所謂表面凝結(jié)，就是在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)凝結(jié)水，其原因是由于水蒸氣含量較多而溫度高的空氣遇到冷的表面所致。

　　內(nèi)部凝結(jié)是當(dāng)水蒸氣通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度達(dá)到或低于露點(diǎn)時(shí)，水蒸氣即形成凝結(jié)水。表面凝水將有礙室內(nèi)衛(wèi)生，在某些情況下還將直接影響生產(chǎn)和房間的使用。若圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)過量的冷凝水，會(huì)降低保溫隔熱層的性能，甚至降低結(jié)構(gòu)的使用質(zhì)量和耐久性。

　　因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)分析和檢驗(yàn)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面和內(nèi)部是否產(chǎn)生冷凝，以便采取措施加以防止和控制。

　　冷凝結(jié)露現(xiàn)象不僅僅發(fā)生在冬季，夏季也時(shí)常發(fā)生。冬季冷凝通常是因氣候寒冷，使室內(nèi)墻面、地面、屋蓋、吊頂?shù)炔课坏谋砻鏈囟认陆?，從而發(fā)生表面冷凝和內(nèi)部冷凝。

　　夏季冷凝通常是當(dāng)室外空氣向高溫高濕轉(zhuǎn)化，室內(nèi)墻面、地面、屋蓋、吊頂?shù)炔课坏臏囟炔荒芗皶r(shí)升高，或者室內(nèi)溫度較低，結(jié)構(gòu)表面的溫度低于室外空氣的露點(diǎn)溫度，或者外部高溫高濕空氣流人低溫房間達(dá)到飽和時(shí)，產(chǎn)生的水蒸氣凝結(jié)。

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