热工学论文浅谈热工学在建筑节能上的应用文档格式.docx

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浅谈热工学在建筑节能上的应用

摘要

随着经济社会不断进步，人们的物质生活水平有了很大提高，伴随着能源危机凸显，低碳环保的观念日益深入人心，建筑维护结构的保温技术的发展成为必然要求。

我国北方地区因所处地理纬度偏高，气候寒冷，季节性差异较大，建筑外墙保温成为工程设计和施工中的一个必须解决的课题。

建筑外墙保温是我国目前对建筑的节能要求，选择合理的保温材料和保温方法，降低冬季采暖和夏季空调能耗，提高建筑的使用效果和经济效益，是建筑节能的必然趋势。

关键词：

建筑节能、热工学、建筑外墙保温

正文

为实现节能所采取的措施必然涉及热工学知识。

如现在在房地产行业应用广泛的双层玻璃、隔热材料，空调中的传热器等等。

有各种建筑维护结构，门窗，供热设备管道的保温材料的研制，生产，施工及其物理性质测试，热损失的分析计算，热源和冷源设备选择及合理利用，供热通风空调机燃气产品的开发，设计和研究，各类采暖散热器和换热器的设计，选择和性能的评价，建筑物的热工计算和环境保护等。

节能设计中很重要一点就是就是建造内保温符合节能墙体。

复合节能墙体通常由绝热材料与传统墙体材料或某些新型墙体材料复合而成。

如果绝热材料复合在建筑物外墙的内侧，则称为内保温复合墙体。

因为计算传热系数的公式如下:

1、围护结构热阻的计算

单层结构热阻

R=δ/λ

式中：

δ--材料层厚度（m）

λ--材料导热系数[W/（m.k）]

多层结构热阻

R=R1+R2+Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn

式中:

R1、R2、Rn--各层材料热阻（m2.k/w）

δ1、δ2、δn--各层材料厚度（m）

λ1、λ2、λn--各层材料导热系数[W/（m.k）]

2、围护结构的传热阻

R0=Ri+R+Re

Ri--内表面换热阻（m2.k/w）（一般取0.11）

Re--外表面换热阻（m2.k/w）（一般取0.04）

R--围护结构热阻（m2.k/w）

3、围护结构传热系数计算

K=1/R0

R0--围护结构传热阻

外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数的计算

Km=（KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+Kb3Fb3）/（Fp+Fb1+Fb2+Fb3）

Km--外墙的平均传热系数[W/（m2.k）]

Kp--外墙主体部位传热系数[W/（m2.k）]

Kb1、Kb2、Kb3―外墙周边热桥部位的传热系数[W/（m2.k）]

Fp--外墙主体部位的面积

Fb1、Fb2、Fb3--外墙周边热桥部位的面积

因此合理选择墙体层的材料和配置墙体的结构尤为重要，可以有效的提高对能源的利用，实现节能环保，这也是当代可持续发展社会所要求的。

下面对如何将热工学应用于配置墙体结构作基本阐述。

一．优化墙体的基本组成结构：

（一）节能保温材料介绍

节能保温建筑材料可分为无机类、有机类和复合材料三大类。

按组成和状态又可分为：

①无机纤维状保温材料：

如岩棉、玻璃棉、矿渣棉。

②松散粒状保温材料：

如膨胀蛭石及制品、膨胀珍珠岩及制品。

③无机多孔保温材料：

如泡沫水泥板、加气混能吐、微孔硅酸钙、复合硅酸盐。

④有机保温材料：

各种聚苯板、聚碳酸酯、酚醛泡沫、软木板、木丝板。

⑤复合保温材料：

如金属夹芯板。

施工的建筑中，保温材料的使用以挤密苯板、聚苯板、聚苯颗粒保温材料为主。

挤密苯板具有密度大，导热系数小等优点，它的导热系数为0.029W（m.K），而抗裂砂浆的导热系数为0.93W（m.K），两种材料的导热系数相差32倍，而聚苯板的导热系数为0.042W（m.K），同抗裂砂浆相差22倍，因此挤密苯板与聚苯板相比，抗裂能力弱于聚苯板。

一聚苯颗粒为主要原料的保温隔热材料由胶粉料和胶粉聚苯颗粒做成，胶粉材料作为聚苯颗粒的粘结材料一般采用熟石灰粉-粉煤灰-硅粉-水泥为主要成分的无机胶凝体系，该类材料的导热系数一般为0.06W（m.K），与抗裂砂浆相比相差16倍。

该种材料与挤密苯板和聚苯板相比，导热系数要小得多，因而能够缓解热量在抗裂层的积聚，使体系受温度骤然变化产生的热负荷和应力得到较快释放，提高抗裂成的耐久性。

（二）节能保温建筑材料的选材原则

节能保温建筑材料的选材要遵循以下原则：

①使用温度要适合。

②热导率要低。

③物理化学性能稳定。

④耐用年限要长。

⑤对工程要求的适应性要广。

⑥具有不燃性能。

⑦材料价格要低。

（三）外墙保温方法

我国北方地区常用的外墙保温方法有内保温、外保温、内外混合保温。

1.外墙外保温：

外墙外保温，是将保温隔热体系置于外墙外侧，使建筑达到保温的施工方法。

由于外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧，从而使主体结构所受温差作用大幅度下降，温度变形减小，对结构墙体起到保护作用并可有效阻断冷（热）桥，有利于结构寿命的延长。

从有利于结构稳定性方面来说，外保温隔热具有明显的优势，所以首选外保温隔热。

然而，由于外保温隔热体系被置于外墙外侧，直接承受来自自然界的各种因素影响，因此对外墙外保温体系提出了更高的要求。

就太阳辐射及环境温度变化对其影响来说，至于保温层之上的抗裂防护层只有3mm—20mm，且保温材料具有较大的热阻，因此在的热量相同的情况下，外保温抗裂保护层温度变化速度比无保温情况下主体外倾温度变化速度提高8—30倍。

抗裂防护层的柔韧性和耐候性对外保温体系的抗裂性能起着关键的作用。

2.外墙内保温：

外墙内保温就是外墙的内侧使用苯板、保温砂浆等保温材料，从而使建筑达到保温节能作用的施工方法。

该施工方法具有施工方便，对建筑外墙垂直度要求不高，施工进度快等优点。

近年来，在工程上也经常的被采用。

外墙内保温的一个明显的缺陷就是：

结构冷（热）桥的存在使局部温差过大导致产生结露现象。

由于内保温保护的位置仅仅在建筑的内墙及梁内侧，合，在此处即可形成结露现象，易造成保温隔热墙面发霉、开裂。

另外，外墙和屋面受室外温度和太阳辐射热的作用而引起的温度变化幅度较大，内外墙反复形变使内保温隔热体系始终处于一种不稳定的墙体基础上，在这种形变应力反复作用下不仅是外墙易遭受温差应力的破坏也易造成内保温隔热体系的空鼓开裂。

3.外墙内保温与外墙外保温的对比：

目前，很多人都容易将外墙内保温和外墙外保温混为一谈，以至于没有办法区分两种保温结构。

因此，本文对内外保温两种保温结构做一定区分和介绍。

（1）外墙内保温的基本情况：

外墙内保温是在墙体结构内侧覆盖一层保温材料，是通过粘接剂固定的，目前内保温多采用粉刷石膏作为粘接和抹面材料，进而通过使用聚苯板或聚苯颗粒等保温等保温材料来达到保温的效果，但是，外墙内保温也存在着很多的缺点：

保温隔热效果差，外墙平均传热系数高

热桥保温处理困难

占用室内的使用面积

不利于既有建筑的节能改造。

（2）外墙外保温的基本情况：

外墙外保温形式是一种先进的、有应用前景的保温节能技术。

外墙外保温的基本情况是在主体墙结构外侧在粘接剂的作用下，固定一层保温材料，并在保温材料的外侧砂浆或作其他保护装饰。

随着外墙保温形式的逐渐增多，目前主要流行有聚苯板保温砂浆外墙保温形式、聚苯颗粒材料外墙保温等多种方法。

二．节能建筑设计方法极其技术措施：

1.建筑选址：

考虑基地日照、基地遮阳、基地通风、基地不利因素。

我们一个好的规划，是绿色的规划，能够为我们国家，为我们整个社会节省很多能源。

例如把居住和就业平衡匹配的去安排规划在一个地方，这应该是绿色的，是低碳的，是为社会带来很多减排，而且也缓解了很多交通压力。

2.建筑体型设计：

我们过去的建筑从节能方面考虑很少，特别是在前一二十年的时候，大家都是用最低造价把一个房子盖起来，但从来没计算过这个房子耗的空调或者采暖非常大，因为采暖条件很差，包括我们门窗、墙体。

但是经过十年二十年来看这个成本是高的，如果我们把保温、隔热这些系统做好以后，实际上一次性投资会大一点，但是长期来看会省很多钱，这个在西方很长时间都在利用，现在中国已经在改变了。

3.建筑围护结构：

尽量考虑使用保温外墙体、特隆布墙、双层玻璃幕墙、绿化墙体、保温门窗、窗用玻璃、绝热窗框、保温屋顶、种植屋面、通风屋顶和架空屋顶、阳光间、中庭空间。

采用低反射下垫面，对改善建筑热环境较为有利，且在一定程度上可以缓解城市的“热岛效应”。

采用浅色屋顶，可以减少建筑物所吸收的太阳辐射热量，特别是对于夏季制冷能耗较大的公共建筑，节能效果明显。

4.建筑设备：

使用土壤源热泵、温湿度独立控制空调系统、LED照明技术、智能自动控制系统、热管型机房专用空调设备、空调系统的热回收和变频、分项计量系统、VRV空调机组。

5.热水供应和太阳能利用：

热水供应系统可采取的节能措施主要有：

降低使用温度（热水在管道和设备中的热损失与配水点要求的水温成正比，降低使用温度可减少能耗）；

减少热水耗量，在满足使用要求的前提下减少流率；

采用高效能保温材料减少热损失；

提高换热器的传热效率；

采用节能型产品；

开发利用新能源等。

三．将热工学应用与建筑节能的意义

随着我国住宅建设的节能工作不断深入，节能标准不断提高，引进开发了许多新型的节能技术和材料，在住宅建筑中大力推广使用。

但我国目前的建筑节能水平，还远低于发达国家，我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3-5倍。

分析研究新型建筑墙体材料及节能建筑保温技术对我国经济的可持续发展有重要的意义。