【正文】 利用通風散熱原理提高屋頂?shù)母魺嵝阅?，必須采取有效的通風和技術措施．屋頂平改坡是一個有效的節(jié)能改造措施． (2)增設隔熱層．提高建筑外維護結構的熱阻是建筑節(jié)能的有效途徑之一．對既有建筑屋頂進行 改造，即在屋面結構層上結合防水要求，增設隔熱層使其達到現(xiàn)行節(jié)能設計標準要求． 中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計說明書 9 (3)XPS5塑料夾層整體架空屋面．當建筑物產(chǎn)生微小變形時 ,不會直接影響架空屋面；隔熱與保溫兼得 ,可以上人 ,也可以綠化 .經(jīng)計算，架空 屋面總熱阻為 m K／ W ,比過渡地區(qū) (屋面總熱阻基本值 )高出 K／ W,總傳熱系數(shù)為 w／ (m K)；對比既有建筑屋面總熱阻 m K／ W，總傳熱系數(shù) w／ (m K)，節(jié)能率為 58． 4%。 如圖 2 (4)種植屋面．在屋面種植植物，利用植物的光合作用將熱能轉化為生化能；利用植物葉面的蒸騰作用增加蒸發(fā)散熱量，均可大大降低屋頂?shù)氖彝饩C合溫度．利用植物培植基質材料的熱阻與熱惰性，可降低內表面溫度與溫度振幅． 如圖 3： 中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計說明書 10 (5)吸濕散熱屋面 ．因蓄水屋面荷載太大，可以用一些鹽分介質做成吸濕散熱屋面，以液、氣兩相轉換來達到散熱目的． 地面 蘇北地區(qū)夏季空氣潮熱，冷地面上易產(chǎn)生水汽，需采取有針對性的防潮措施． 陽臺 陽臺空間是建筑物比較特殊的部位，利用陽臺來改善環(huán)境，達到節(jié)能目的，創(chuàng)造良好的生態(tài)效應，一直以來都是設計者和研究者關注的課題．目前的陽臺節(jié)能措施一般是密封陽臺，也可以采取將普通金屬窗改成塑鋼窗，外窗單玻璃改成中空玻璃；陽臺的維護結構改成雙面現(xiàn)澆，中間加高密度聚苯板等措施．另外，中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計說明書 11 在陽臺上種植花草，不僅能美化 環(huán)境，還可以凈化空氣，增加含氧量 。 中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計說明書 12 3 建筑節(jié)能分析與 熱力 計算 我們取蘇北地區(qū)徐州一個常見居民住宅樓的一個客廳，對它做節(jié)能設計，以便對建筑節(jié)能進行分析。 這個客廳的長、寬、高為 600CM、 500CM、 300CM，房間開有一個窗，一個門，開門的屋面靠走廊，兩面外墻，一個內墻挨著臥室，房間示意圖見下： 北外窗北外墻西屋面東外墻門南屋面 圖中所有數(shù)據(jù)單位為 cm 中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計說明書 13 （房屋）的各種能耗組成 要分析節(jié)能材料的使用對建筑耗能的影響，首先我們要計算出建筑耗熱量。 一個房間的耗熱量主要由下列原因造成： ① .圍護結構傳熱耗熱量； ② .加熱由門，窗縫滲入室內的冷空氣的耗熱量； ③ .加熱由門，孔洞及相鄰房間侵入的冷空氣的耗熱量； ④ .水分蒸發(fā)的耗熱量； ⑤ .加熱由外部運入的冷物料和運輸工具的耗熱量； ⑥ .通風耗熱量。 供熱工程對房間耗熱量計算規(guī)定，耗熱量只考慮前三項，具體到我們的實例由于是否使用保溫建筑材料跟 2， 3 項關 系不大，所以也不予考慮。所以對建筑節(jié)能分析來說，房間耗熱量的計算只需對房間圍護結構傳熱耗熱量進行計算。 對保溫方法的介紹 外墻內保溫 外墻內保溫就是外墻的內側使用苯板、保溫砂漿等保溫材料 ,從而使建筑達到保溫節(jié)能作用的施工方法。該施工方法具有施工方便 ,對建筑外墻垂直度要求不高 ,施工進度快等優(yōu)點。外墻內保溫的有一個明顯的缺陷就是 :結構冷 (熱 )橋的存在使局部溫差過大導致產(chǎn)生結露現(xiàn)象。由于內保溫保護的位置僅僅在建筑的內墻及梁內側 ,內墻及板對應的外墻部分得不到保溫材料的保護 ,因此 ,在此部分形成冷 (熱 )橋 ,冬天室內的墻體溫度與室內墻角 (保溫墻體與不保 溫板交角處 )溫度差約在 10℃左右 ,與室內的溫 度差可達到15℃以上 ,一旦室內的濕度條件適合 ,在此處即可形成結露現(xiàn)象。而結露水的浸漬或凍融及易造成保溫隔熱墻面發(fā)霉、開裂。 中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計說明書 14 另外 ,在冬季采暖、夏季制冷的建筑中 ,室內溫度隨晝夜和季節(jié)的變化幅度通常不大 (約 10℃左右 ),這種溫度變化引起建筑物內墻和樓板的線性變形和體積變化也不大。但是 ,外墻和屋面受室外溫度和太陽輻射熱的作用而引起的溫度變化幅度較大。當室外溫度低于室內溫度時 ,外墻收縮的幅度比內保溫隔熱體系的速度快 ,當室 外溫度高于室內氣溫時 ,外墻膨脹的速度高于內保溫隔熱體系 ,這種反復形變使內保溫隔熱體系始終處于一種不穩(wěn)定的墻體基礎上 ,在這種形變應力反復作用下不僅是外墻易遭受溫差應力的破壞也易造成內保溫隔熱體系的空鼓開裂。 內 外 混 合 保溫 內外混合保溫 ,是在施工中 ,外保溫施工操作方便的部位采用外保溫 ,外保溫施工操作不方便的部位作內保溫。混合保溫雖然可以提高施工速度 ,但混合保溫對建筑結構卻存在著嚴重的損害。外保溫做法部位使建筑物的結構墻體主要受室內溫度的影響 ,溫度變化相對較小 ,因而墻體處于相對穩(wěn)定的溫度場內 ,產(chǎn)生的溫 差變形應力也相對較小 。內保溫做法部位使建筑物的結構墻體主要受室外環(huán)境溫度的影響 ,室外溫度波動較大 ,因而墻體處于相對不穩(wěn)定的溫度場內 ,產(chǎn)生的溫差變形應力相對較大。局部外保溫、局部內保溫混合使用的保溫方式 ,使整個建筑物外墻主體的不同部位產(chǎn)生不同的形變速度和形變尺寸 ,建筑結構處于更加不穩(wěn)定的環(huán)境中 ,經(jīng)年溫差結構形變產(chǎn)生裂縫 ,縮短了建筑物的使用壽命。 外墻外保溫 外墻外保溫 ,是將保溫隔熱體系置于外墻外側 ,使主體結構所受溫差作用大幅度下降 ,溫度變形減小 ,可有效阻斷冷 (熱 )橋 ,有利于結構壽命的延長。從有利于 結構穩(wěn)定性方面來說 ,在可選擇的情況下應首選外保溫隔熱。由于外保溫隔熱體系被置于外墻外側 ,直接承受來自自然界的各種因素影響 ,因此對外墻外保溫體系提出了更高的要求。 中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計說明書 15 墻體材料的節(jié)能計算 非節(jié)能房間的 墻體 基本耗熱量的計算 我們先對非節(jié)能房間的基本耗熱量進行計算。 使用非節(jié)能普通建筑材料如下表： 墻種 材料 傳熱系數(shù) 造價 W/ 2m ℃ 元 / 2m 外墻 240mm 雙面粉刷 磚墻 屋面 240mm 雙面粉刷磚墻 表 1：非節(jié)能普通材料的傳熱系數(shù)、造價 圍護結構耗熱量 ,可按下式計算 : ()nwQ KF t t a?? W (1) 式中 K圍護結構的傳熱系數(shù) W/ 2m ℃ F圍護結構的面積 2m nt 冬季室內計算溫度 ℃ wt 供暖室外計算溫度 ℃ a圍護結構的溫差修正系數(shù)。 所以 普通建筑建筑材料的北外墻 耗熱量 ，計算如下： ()nwQ KF t t a?? = ? 15?(18+9) ? 1 =?15?27?1 = 普通建筑建筑材料的 南屋面耗熱量 ，計算如下： ()nwQ KF t t a?? =??(1812) ? 1 = ? ?27?1 = 中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計說明書 16 普通建筑建筑材料的 東外墻耗熱量 ，計算如下： ()nwQ KF t t a?? = ? 15?(18+9) ? 1 = ? 15?27?1 = 西屋面為內墻，忽略不計。 所以，使用普通建筑材料情況下，這個房間的總基本耗熱量 Q=+++0= 詳細結果如下表： 表 2：非節(jié)能建筑墻體的耗熱量 其中 徐州地區(qū) 室內計算溫度 18℃，供暖室外計算溫度 9， 12℃是由查表所得，至于西屋面由于是內墻， 所以它造成的熱損失不予考慮。溫差修正系數(shù)也由查表所得。 對墻體保溫材料的介紹 采用保溫隔熱、傳熱系數(shù)小的新型墻體材料與復合墻體圍護結構 ,可以有效地節(jié)能。新型墻體材料有磚、砌塊、復合墻板和墻體等。 (1)磚和砌塊 目前 ,常用的新型墻體材料有灰砂磚、空心黏土磚、混凝土空心砌塊、廢渣磚、加氣混凝土砌塊、輕集料混凝土砌塊和頁巖磚等。與傳統(tǒng)的實心黏土磚相比 ,新型墻體材料具有 圍護結構 傳熱系 數(shù) 室內計算 溫 度 供暖室外計算溫度 室內外計算溫度差 溫差修正系數(shù) 基本耗熱 量 房間總耗熱量 名稱及 方 向 面積 K tn tw tntw a q Q m2 W/m2℃ ℃ ℃ ℃ W W 北外墻 15 18 9 27 1 南屋面 18 12 6 1 東外墻 15 18 9 27 1 西屋面 15 18 18 0 1 0 中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計說明書 17 良好的保溫性能 ,如灰砂磚的導熱系數(shù) 0. 61W /(m K),燒結空心磚的導熱系數(shù) 0. 29W /(m K)?？招拇u的孔型 以橫排、矩形孔最佳 ,在同樣厚度的孔壁、孔洞率下 ,其保溫效果可提高 30%以上。蒸壓加氣混凝土砌塊的導熱系數(shù)甚至 0. 16W /(m K),僅為普通鋼筋混凝土的 1/10,其保溫性能比磚墻高 3~6 倍。通常用的實心黏土磚的熱阻值僅為 0. 316 m2 K/W,而新型的 190 mm 厚雙排孔混凝土空心砌塊 ,其熱阻值比實心黏土磚提高了 13. 3%,如果使用三排或多排 ,其阻熱效果更佳。將空心砌塊作為墻體材料 ,白天可以吸收和儲存太陽能 ,晚上釋放熱量 ,可節(jié)省 50% ~80%的能耗。 （ 2）復合墻板和墻體 復合墻體是在墻體主 體結構的基礎上增加 1 層或幾層復合的絕熱保溫材料 ,加大外圍護墻體的導熱熱阻 ,減小墻體的整體傳熱系數(shù) ,通過改善整個墻體的熱工性能 ,達到保溫隔熱的目的。目前 ,建筑上采用的絕熱保溫材料主要有巖棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、水泥聚苯板和硅酸鹽復合絕熱砂漿等。這些材料的導熱系數(shù)極小 ,具有優(yōu)異的保溫性能 ,是高效的保溫材料。 高性能墻板和外保溫復合墻體是圍護結構材料研究的重點。如混凝土巖棉復合板可作為承重型的外墻板 ,其巖棉保溫層為 50 mm 厚 ,墻體的總厚度為 250 mm,平均熱阻值為 1. 01 m2 K/W,可以達到 490 mm 厚磚墻的保溫效果。鋼絲網(wǎng)泡沫塑料水泥砂漿復合墻板 (泰柏板 )的熱阻值為 0. 64 m2 K/W,是一磚墻熱阻的 2 倍 ,泰柏板可比一磚墻板節(jié)約 1/2 的能耗。水泥聚苯板是利用聚苯乙烯泡沫塑料的下腳料或廢聚苯乙烯泡沫塑料經(jīng)破碎而成的顆粒 ,摻加水泥、水、 EC 起泡劑和穩(wěn)泡劑等材料制成的一種新型保溫隔熱材料 ,具有質量輕、導熱系數(shù)小、保溫隔熱性能好等優(yōu)點 ,其導熱系數(shù) 0. 09W /(m K)。 EPS 外保溫復合墻體是在承重外墻的外側用特種膠泥粘貼一定厚度的聚苯板 ,然后用耐堿玻璃絲布和特種膠泥做保護層所構成的復合墻體。 EPS 板的熱阻值為 2. 94 m2 K/W,其保溫效果遠遠大于 490 mm 厚的磚墻 ,如采用 190 mm 厚的混凝土小型空心砌塊墻和 6 mm 厚的 EPS 復合外保溫墻體 ,傳熱系數(shù)為 0. 554W /(m2 K)。EPS 板的另一特點是板與板間的連接處為泡沫板接觸或軟泡沫條填充 ,避免了冷橋的出現(xiàn)。 中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計說明書 18 加大圍護墻體的導熱熱阻 ,采用傳熱系數(shù)小的保溫隔熱材料做成的外墻保溫復合墻體 ,可充分發(fā)揮各種不同的功能材料的功效和長處 ,具有保護主體結構、房間熱穩(wěn)定性好、大大減小墻體的整體傳熱系數(shù)的特點 ,且徹底消除了冷橋 ,保溫效果好。 （ 3） 屋 面保溫材料 屋面通常采用的保溫隔熱材料有加氣混凝土、水泥蛭石板、水泥珍珠巖板、聚苯乙烯泡沫塑料板等 ,其保溫原理與墻體一樣。聚苯乙烯泡沫塑料板的節(jié)能效果比其他材料要好得多 ,若再用加氣混凝土塊支承的薄鋼筋混凝土板 (厚 35 mm)覆蓋 ,中間設置 50~100mm 厚的空氣層 ,可使傳熱系數(shù)降低 1/2。 墻體 保溫材料的節(jié)能房間 的墻體 耗熱量計算 建筑節(jié)能規(guī)范規(guī)定，外墻的傳熱系數(shù) /k W m? ℃，屋面的傳熱系數(shù) /k W m? ℃。 依照 以上固定我們選擇了 4 種不同的外墻保溫材料進行分析，材料類型及性能價格如下表： 墻種 材料類型 傳熱系數(shù) 造價 W/ 2m ℃ 元 / 2m 外墻 200mm 混凝土墻 ,50mm 聚苯乙烯板 24 屋面 水泥珍珠巖板 (200mm) 55 表 3：第 1 類保溫材料的傳熱系數(shù)，造價