節(jié)能住宅設(shè)計應(yīng)用技術(shù)

節(jié)能住宅設(shè)計應(yīng)用技術(shù) 中國建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所 苑 麒 第一部分 建筑節(jié)能設(shè)計指標(biāo)與計算 一、建筑節(jié)能設(shè)計指標(biāo) （一）建筑物體形系數(shù)（ S） 狀）或 狀） （二）圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù) W/() 外墻：從 K 或 屋面 : 從 K K或 上述兩項如 驗算隔熱設(shè)計要求。 外窗（包括陽臺門透明部分）： 從 K K K 朝向和窗墻面積比取值） 戶門：從無要求 K （三）外窗（包括陽臺門）氣密性 16層： 空氣滲透量 ( 7層及以上： 級 空氣滲透量 ( 以上外圍護結(jié)構(gòu)部分（一、二、三）節(jié)能率略低于 25%。 （四）內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù) W/(): 分戶墻：從無要求 K 樓板：從無要求 K層間樓板） K部自然通風(fēng)架空樓板） （五）采暖、空調(diào)設(shè)備能效比（節(jié)能率：略高于 25%） 采暖：從 調(diào)：從 二、節(jié)能設(shè)計指標(biāo)計算 ： （一）建筑物體型系數(shù) （ S） 與室外空氣直接接觸的外表面積（包括下表面直接接觸室外空氣的樓板面積）與建筑物體積之比值。 S=0 30+12） 2 10+(30 12)=12000=360 10=3600=1200/3600=0=（ 15+12） 2 10+(15 12)=7200=180 10=1800=720/1800=積 360（條狀） H=10m 面積 180（點狀） 30m 15m 12m （二）圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù) 反映圍護結(jié)構(gòu)傳熱量大小的物理量 (K)。單位： W/( 不是材料的導(dǎo)熱系數(shù)（ ） 的單位： W/( 通過熱阻（ R）和傳熱阻（ 計算求得。 K=1/= / c R=2+1/2/3/0=+1 e R 熱系數(shù)計算示例：試計算一外保溫墻體的 200鋼筋混凝土墻、 30膨脹聚苯板外保溫 R=2+ 1 /c 1+ 2 /c 2+ 3 /c 3 =) e+R+) K=1/(i R 30 200 20 （三） 外墻平均傳熱系數(shù) 節(jié)能住宅對外墻要求的是平均傳熱系數(shù) 它是包括外墻主體部位和周邊熱橋在內(nèi)的傳熱系數(shù)平均值。 其計算按各部位面積作加權(quán)平均。 公式： p+ m= 計算單元圖示 如何計算構(gòu)造柱和樓板端頭部分的傳熱系數(shù) 丁字墻處構(gòu)造柱 R=+(R=W W (樓板端頭 四）熱惰性指標(biāo) D 反映圍護結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性的一個參數(shù)。 D=R S=外墻僅計算主墻體部位，不包括熱橋部分） 在 節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 中，控制在 使外墻和屋面的夏季隔熱性能不低于 熱工規(guī)范 要求。 提高房間在采暖和空調(diào)時室內(nèi)溫度的穩(wěn)定性。 因此，如 驗算隔熱設(shè)計要求 內(nèi)表面最高溫度不大于夏季室外計算溫度最高值（ ） 驗算條件： m D外墻 D：計算上例外保溫墻體的 D=2+1 2 3 1=2=3=D=面 （五）窗墻面積比 窗戶洞口面積與房間立面單元面積的比值 窗墻面積比是確定外窗 設(shè)計中，可以按朝向取其平均值 2100 1500 3600 2800 X=（ （ 2 = 要求 K 窗戶 分類 材料名稱 密度、導(dǎo)熱系數(shù)、保溫應(yīng)用 主要供應(yīng)廠商 泡 沫 塑 料 類 膨脹 (發(fā)泡 )聚苯板（ 1820Kg/體、屋面保溫 上海勝柏新型建材有限公司 高密度膨脹聚苯板（ 3035 Kg/面保溫 上海勝柏新型建材有限公司 擠塑型聚苯板 （ 2532 Kg/面保溫 美國陶式化學(xué)公司 聚氨酯硬泡（現(xiàn)場噴涂或制品） 5570 Kg/面保溫 上海凱耳公司、振利公司、南京紅寶麗集團 分類 材料名稱 密度、導(dǎo)熱系數(shù)、保溫應(yīng)用 主要供應(yīng)廠商 砂 漿 類 230Kg/體、屋面、樓板保溫 北京振利高新技術(shù)公司 350 Kg/面、樓板保溫 上海久興建材廠 纖 維 類 半硬質(zhì)礦棉板（氈） 100180 Kg/面、樓板保溫 上海新材料公司礦棉廠 半硬質(zhì)玻璃棉板（氈） 3248 Kg/面、樓板保溫 上海平板玻璃廠、美國歐文斯科寧公司 其 他 類 砂加氣保溫板（ 400500 Kg/面保溫 上海伊通有限公司 泡沫玻璃保溫板 150180Kg/面保溫 嘉興、杭州、上海事必特公司 保溫隔熱膜（雙面鍍鋁反射膜） 厚 氣間層 R=屋面保溫 上海申美光學(xué) 上海康斯佳公司 第二部分 圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能應(yīng)用技術(shù) 圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)就是減少通過圍護結(jié)構(gòu)耗能的措施，包括提高圍護結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱和氣密性，以滿足 節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 要求。 一、外墻節(jié)能技術(shù) 外保溫、內(nèi)保溫、自保溫 。 在可能條件下，宜采用外保溫（第 （一）外保溫 1、優(yōu)越性：保溫隔熱性能優(yōu)越；能基本上消除熱橋； 保護主體結(jié)構(gòu)；不占用室內(nèi)使用面積； 便于既有建筑的節(jié)能改造 墻體溫度比較 無墻體保溫 內(nèi)墻體保溫 外墻體保溫 外墻外保溫系統(tǒng)起源于 上世紀(jì)四十年代 的瑞典 和 德國 ，至今已有 60多年 的歷史。經(jīng)過多年的實際應(yīng)用和在全球不同氣候條件下長時間的考驗，證明采用該類保溫系統(tǒng)的建筑，無論是從建筑物外裝飾效果還是居住的舒適程度，是一項值得在全球范圍內(nèi)推廣應(yīng)用的節(jié)能新技術(shù)。如今，外墻外保溫建筑已經(jīng)成為歐美等發(fā)達(dá)國家市場 占有率最高 的一種建筑節(jié)能技術(shù)。 20世紀(jì) 60年代 ，美國從歐洲引入此項技術(shù)，并根據(jù)本國的具體氣候條件和建筑體系特點進(jìn)行了改進(jìn)和發(fā)展。同樣在 70年代初的能源危機期間，由于建筑節(jié)能的要求，外墻外保溫及裝飾系統(tǒng)在美國的應(yīng)用不斷增加，至九十年代末，其平均年增長率達(dá)到了 20 25%。至今此項技術(shù)在美國的應(yīng)用也達(dá) 四十多年 之久， 最高建筑達(dá) 44層 ，并在美國南部的炎熱地區(qū)和寒冷的北部地區(qū)均有廣泛的應(yīng)用，效果顯著。 主流外墻外保溫產(chǎn)品 三大系統(tǒng)： 1）膨脹聚苯板（ 抹灰外墻外保溫系統(tǒng)； 2）膠粉聚苯顆粒 (溫漿料系統(tǒng)； 3）擠塑聚苯板 (溫系統(tǒng)； 三小系統(tǒng)： 1）砂加氣保溫塊外墻保溫系統(tǒng)； 2）聚氨脂硬泡 (墻保溫系統(tǒng)； 3）半硬質(zhì) 憎水型 礦棉板外墻保溫系統(tǒng)； 共性： 由 粘貼層 、 保溫層 、 防護層 和 飾面層 組成 分類 材料名稱 密度、導(dǎo)熱系數(shù) /蓄熱系數(shù)、保溫應(yīng)用 主要供應(yīng)廠商 第 一 類 膨脹 (發(fā)泡 )聚苯板（ 1820Kg/體、屋面保溫 上海勝柏新型建材有限公司 膠粉聚苯顆粒保溫漿料 230Kg/體、屋面、 樓板保溫 北京振利高新技術(shù)公司 擠塑型聚苯板 （ 2532 Kg/面保溫 美國陶式化學(xué)公司 第 二 類 砂加氣保溫板（ 400500 Kg/體 , 屋面保溫 上海伊通有限公司 聚氨酯硬泡（現(xiàn)場噴涂或制品） 5570 Kg/體、屋面保溫 上海凱耳公司、南京紅寶麗集團 半硬質(zhì)礦 (巖 )棉板 100180 Kg/體 ,屋面 , 樓板保溫 上海新材料公司礦棉廠 砼 /2500/ 400/ 雙孔 /1100/ 不同應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)造與組成： 續(xù)上表： 外墻外保溫系統(tǒng) 50抗拉 意問題 保溫板的質(zhì)量和固定問題： 18kg/佳 32kg/ 15 kg/2kg/ 固定有粘結(jié)、栓釘、鋼絲網(wǎng)、板魚尾槽與砼掛接等，要達(dá)到板與墻基面最大固定面積為佳，粘結(jié)最好。 聚苯板生產(chǎn)過程內(nèi)含水蒸氣，揮發(fā)過程造成收縮，給保溫墻體帶來開裂現(xiàn)象；做到 42天自然陳化或 60下養(yǎng)護 5天以上，保證板材穩(wěn)定。 生產(chǎn)方式不同，表面粗糙程度也不一樣，影響界面粘結(jié)強度，應(yīng)注意表面切割、打磨等處理。 膠粘劑質(zhì)量問題： 國內(nèi)干粉銷售商進(jìn)行簡易仿制生產(chǎn)，醋酸乙烯 低成本降低聚合物含量和不用或少用助劑。 玻纖網(wǎng)格布質(zhì)量問題： 不平整，涂塑量太少，結(jié)點受力時特別是水泥沙漿產(chǎn)生收縮應(yīng)力時，結(jié)點處經(jīng)常發(fā)生位移，不能約束沙漿開裂。 注意防火問題： 大火從上窗口處竄出引燃上窗口 此應(yīng)在上窗口處鋪設(shè)非燃燒材料（礦棉、泡沫玻璃）的隔離帶。 重視在高層建筑應(yīng)用的抗負(fù)風(fēng)壓問題： 應(yīng)對高層建筑進(jìn)行風(fēng)壓值計算和抗負(fù)風(fēng)壓驗算及現(xiàn)場測試，采用錨栓固定為輔助的粘結(jié)固定方式。 外飾面問題： 2、十大基本規(guī)定： 應(yīng)能適應(yīng)基層的正常變形而不產(chǎn)生裂縫或空鼓。 應(yīng)能長期承受自重而不產(chǎn)生有害的變形。 應(yīng)能承受風(fēng)荷載的作用而不產(chǎn)生破壞。 應(yīng)能耐受室外氣候的長期反復(fù)作用而不產(chǎn)生破壞。 在罕遇地震發(fā)生時不應(yīng)從基層上脫落 。 防火性能應(yīng)符合國家有關(guān)法規(guī)規(guī)定 ， 高層建筑外墻外保溫工程應(yīng)采取防火構(gòu)造措施 。 應(yīng)具有防水滲透性能 。 各組成部分應(yīng)具有物理 化學(xué)穩(wěn)定性 ， 所有組成材料彼此相容并具有防腐性 。 保溫、隔熱和防潮性能滿足 節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 和 熱工規(guī)范 要求。 在正確使用和正常維護的條件下，外墻外保溫工程的使用年限應(yīng)不少于 25年。 3、 節(jié)能規(guī)程 提出的應(yīng)用要求： 外墻外保溫系統(tǒng)各組成材料（包括粘結(jié)、保溫、錨固、防護、飾面材料等）的技術(shù)性能應(yīng)符合行標(biāo)或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。 采用外墻外保溫的建筑物高度應(yīng)符合有關(guān)外保溫系統(tǒng)的國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。 聚氨酯外墻外保溫板系統(tǒng)適用于多層及低層建筑。 不同外保溫材料的應(yīng)用應(yīng)符合有關(guān)建筑防火規(guī)定。 外墻外保溫系統(tǒng)的飾面宜采用彈性涂料。 采用保溫板粘貼工藝時，宜先采用 1： 3水泥沙漿對基層墻體作找平層。 采用保溫板粘貼工藝的外墻外保溫系統(tǒng)在下列情況之一時，應(yīng)使用機械錨固件作保溫層與基層墻體的輔助連接： a、 中高層或高層建筑的 20 b、 用擠塑聚苯板或礦棉板做外保溫層材料； c、 基層墻體的表面材料可能影響粘結(jié)性能時； d、 工程設(shè)計要求采用。 現(xiàn)場施工照片 噴涂聚氨酯硬泡體 施工條件 結(jié)構(gòu)墻體，必須經(jīng)過工程驗收。 操作地點 環(huán)境溫度和基底溫度不低于 5 C， 風(fēng)力不大于 5級， 雨天不得施工。 門窗口和空調(diào)機支架，雨落管等支架必須預(yù)先安裝完畢。 粘貼聚苯板作法 聚苯板標(biāo)準(zhǔn)板尺寸一般為 600需改變尺寸由操作人員用壁紙刀切割。 用抹子等工具在待粘貼的聚苯板 周邊涂抹40 10聚合物砂漿；然后再在聚苯板 中部抹 500厚 10結(jié)塊應(yīng)分布均勻。其總的膠灰面積應(yīng)為聚苯板面積的 30% 立即把已涂抹好粘結(jié)砂漿的聚苯板貼到墻上，隨即用 2保證其平整和粘貼牢固，板與板之間要 擠嚴(yán)不留縫 ，如板間縫隙超過2用聚苯板條塞嚴(yán)。 在墻拐角處，應(yīng) 排好尺寸再裁切聚苯板 ，使其粘貼時垂直交錯連接，并保證大角垂直方正。 在粘貼窗框四周的聚苯板時，應(yīng)先 彈出基準(zhǔn)線 ，作為控制上下垂直左右齊平的依據(jù)。 大面積粘貼網(wǎng)格布時，應(yīng)先在貼好的聚苯板上抹（刮）一層聚合物砂漿，并先把包邊網(wǎng)格布抻緊后壓入膠灰中，然后立即將網(wǎng)格布用抹子壓入膠灰內(nèi)。最后，再用膠灰將表面抹平束。 包括網(wǎng)格在內(nèi)的砂漿總厚度應(yīng)控制在 3 試 驗 項 目 性 能 指 標(biāo) 吸水量， g/水 24h 500 抗沖擊 強度， J 普通型（ 加強型（ 風(fēng)壓 1) 抗風(fēng)壓值不小于工程項目的風(fēng)荷載設(shè)計值 耐凍融 表面無裂縫、空鼓、起泡、剝離現(xiàn)象 水蒸氣濕流密度， g/(m2h) 不透水性 試樣防護層內(nèi)側(cè)無水滲透 耐侯性 1) 表面無裂紋、粉化、剝落現(xiàn)象 1)可由設(shè)計或供需雙方協(xié)商確定。 膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)性 能指標(biāo) 膠粘劑的性能指標(biāo) 實 驗 項 目 性 能 指 標(biāo) 拉伸粘接強度，水泥砂漿） 原強度 耐水 拉伸粘接強度1)， 膨脹聚苯板） 原強度 破壞界面在膨脹聚苯板上 耐水 破壞界面在膨脹聚苯板上 可操作時間， h 驗簡介 a。 將 600 b。分別用質(zhì)量 鋼球 高度上松開，自由落體沖擊式樣表面。每級沖擊10個點，點間距或與邊緣距離至少 100 c。 10次中小于 4次破壞則合格； a。 1500 3度的干燥箱中 6小時； b。再浸入 20 3度的水中 8小時；（式樣抹面沙漿面向下，浸入水面至少 20 c。再置于 3度冷凍 24小時； d。以上為一個循環(huán)，式樣進(jìn)行 10個循環(huán)，表面有無空鼓、起泡、剝離現(xiàn)象，用 5倍放大鏡觀察表面有無裂縫； 試件尺寸不小于 a。熱 /雨周期：（高溫 1）將試樣表面加熱至 70度（溫度上升時間 1小時），保持溫度70 5度，相對濕度 10%小時； 2）噴水 1小時，水溫 15 5度，噴水量 m 3）靜置 2小時（干燥）； 4）試樣需經(jīng)過以上步驟 80次。 b。熱 /冷周期： （冷箱控制程序） 1）在溫度為 50 5度（溫度上升時間 1小時）相對濕度不大于 10%的條件下放置 7小時； 2）在溫度為 5度（降溫時間為 2小時）的條件下放置 14小時。 3）執(zhí)行以上步驟 5個熱 /冷周期。 c。 每 4個熱 /雨周期后 ，及 每個熱 /冷周期后 ，觀察整個系統(tǒng)和抹面膠漿的特性或性能變化（起泡、剝離、表面細(xì)裂縫，各層材料間喪失粘接力、開裂等）。 a。熱 /雨周期 1） 結(jié)點詳圖 外墻外保溫層材料應(yīng)用厚度 膨脹聚苯板（ 30 擠塑聚苯板（ 25 3035 半硬質(zhì)憎水型礦棉板 3035 砂加氣塊 4060 聚氨酯外墻保溫板 2030 （包括 5 上海地區(qū)幾種外墻外保溫系統(tǒng)的供應(yīng)商 （一）膨脹聚苯板薄抹灰系統(tǒng) 1、上海永成建筑創(chuàng)藝有限公司 2、北京專威特化學(xué)建材有限公司 3、大連麗美順涂料樹脂有限公司（上海分公司） 4、德國上海迪諾瓦有限公司（ 5、法國上海雅都（式瑪卡龍）涂料有限公司（申紐麗） （二） 北京振利高新技術(shù)公司（上海分公司） （三）擠塑聚苯板薄抹灰系統(tǒng) 1、上海廣順涂料科技有限公司（?？ㄏ到y(tǒng)） 2、歐文斯科寧（中國）投資有限公司 3、上海上福塑料制品有限公司（臺灣禹昌集團） （四）砂加氣系統(tǒng) 上海伊通有限公司 （五）聚氨酯外墻外保溫板系統(tǒng) 上海凱耳新型建材有限公司 （六）半硬質(zhì)礦棉板系統(tǒng) 上海新材料有限公司（建材集團） 保溫砂漿粉刷 （二）內(nèi)保溫 硬質(zhì)建筑保溫制品內(nèi)貼 保溫層掛裝 保溫砂漿內(nèi)保溫 材料： 振利公司 上海久興建材廠 內(nèi)貼硬質(zhì)建筑保溫制品： 材料：硬質(zhì)礦棉板 2040厚 水泥聚苯板 2040厚 砂加氣保溫塊 4050厚 保溫層掛裝（龍骨 +保溫材料 +硬質(zhì)板） 材料：半硬質(zhì)憎水型礦（巖）棉板 2040厚 礦（巖）棉氈 2040厚 （三）自保溫 采用具有較小導(dǎo)熱系數(shù)的墻體材料，在常規(guī)厚度時，不需另設(shè)保溫層。 可用于自保溫的材料：蒸壓加氣混凝土制品，包括 砂加氣制品 和 粉煤灰加氣砌塊 。 塊或墻板） = c= S=200厚： D=足 要 求。 = c= S=50厚： m=D=足要求。 屋面節(jié)能技術(shù) （一）坡屋面 1、四種構(gòu)造類型： 瓦材釘掛型： 設(shè)分格木 細(xì)石混凝土整澆層 瓦材粘鋪型 （無細(xì)石砼、有細(xì)石砼整澆層） 2、坡屋面保溫材料與應(yīng)用厚度： 膨脹聚苯板（ 60厚 有分格木（ 型） 高密度 50厚 擠塑聚苯板（ 45厚 半硬質(zhì)憎水型礦棉板 50厚 55厚 高密度 45厚 用細(xì)石砼（ ） 擠塑聚苯板（ 35厚 硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料板 30厚 泡沫玻璃 55厚 （二）平屋面 1、構(gòu)造： 正置式保溫 保溫層在防水層下面 倒置式保溫 保溫層在防水層上面，上加保護層 2、保溫材料與厚度 膨脹聚苯板（ 2030厚 高密度 2025厚 正置式 擠塑聚苯板（ 20厚 （水泥加氣碎塊找坡 16080） 聚氨酯泡沫塑料 20厚 2040厚 擠塑聚苯板（ 20厚 倒置式 聚氨酯泡沫塑料 20厚 泡沫玻璃保溫板 2540厚 熱力學(xué)熱傳導(dǎo)的三個要素 對流： 是在門窗空隙間熱冷氣流的循環(huán)流動，導(dǎo)致氣體產(chǎn)生對流帶動熱量交換，熱冷空氣的循環(huán)對流產(chǎn)生熱量的流失。 熱傳導(dǎo)： 是由材料本身分子運動而進(jìn)行的熱量傳遞，熱傳導(dǎo)通過物體本身一個面?zhèn)鬟f到另一個相對的面。 輻射傳熱 ：是能量以射線即紅外線直接傳遞。 對上述種熱交換最有效的阻斷和控制，才能稱為最好的 節(jié)能窗 窗型是節(jié)能窗的 第一要素 推拉窗不是節(jié)能窗 （上空間下滑輪間的空隙對流交換） 平開窗、固定窗是節(jié)能窗 （熱量流失主要是玻璃、窗扇和窗框型材，熱傳導(dǎo)和輻射散熱 ） 玻璃是節(jié)能窗 第二要素 窗的最大導(dǎo)熱和輻射面積就是玻璃。玻璃主要散熱是依靠熱傳導(dǎo)和熱輻射 。 窗框用材是節(jié)能窗的 第三要素 三、外窗節(jié)能要求 采用不同窗框材料與不同的窗玻璃組合： 窗框材料： 合金、斷熱鋁合金、玻璃鋼 窗玻璃：熱反射鍍膜玻璃、中空玻璃、低輻射中空玻璃（ 玻璃貼膜 外窗傳熱系數(shù)參照值 040 低輻射中空玻璃 040 普通中空玻璃 030 低輻射中空玻璃 030 普通中空玻璃 斷熱鋁合金 030 低輻射中