房屋建筑學（第3版）課件 第4章建筑節(jié)能

4.1概述4.2建筑節(jié)能的基本原理4.3建筑節(jié)能技術(shù)4.4建筑節(jié)能規(guī)劃設(shè)計4.5建筑節(jié)能的措施與構(gòu)造主要內(nèi)容《房屋建筑學》第4章建筑節(jié)能4.1概述

建筑節(jié)能是指在建筑材料生產(chǎn)、房屋建筑施工及使用過程中，合理地使用、有效地利用能源，以便在滿足同等需要或達到相同目的的條件下，盡可能降低能耗，以達到提高建筑舒適性和節(jié)省能源的目標。在發(fā)達國家，建筑節(jié)能的涵義經(jīng)歷了三個階段：第一階段，稱為在建筑中節(jié)約能源，我國稱為建筑節(jié)能；第二階段，稱為建筑中保持能源，意為在建筑中減少能源的散失；第三階段，近年來普遍稱為在建筑中提高能源利用效率。在我國，現(xiàn)在通稱的建筑節(jié)能，其涵義應(yīng)為第三階段的內(nèi)涵，即在建筑中合理地使用和有效地利用能源，不斷提高能源利用效率?！斗课萁ㄖW》4.1.1

建筑節(jié)能的涵義4.1概述

建筑能耗系指建筑在使用過程中的能耗，主要包括采暖、通風、空調(diào)、照明、炊事燃料、家用電器和熱水供應(yīng)等能耗，其中以采暖和空調(diào)能耗為主。我國建筑能耗的總量逐年上升，在能源總消費量中所占的比例已從上世紀70年代末的10%，上升到近年的27．45%。而國際上發(fā)達國家的建筑能耗一般占全國總能耗的33%左右。隨著城市化進程的加快和人民生活質(zhì)量的改善，我國建筑耗能比重最終還將上升至35％左右。能源供應(yīng)將更加緊張，導致影響經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。

我國早期建筑物保溫隔熱和氣密性能較差，采暖熱效率低，單位住宅建筑面積采暖能耗約為發(fā)達國家的3倍，隨著舉國節(jié)能工作的不斷推進，我國的建筑節(jié)能以及建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)取得令人矚目的成就。《房屋建筑學》4.1.2

我國建筑能耗及狀況4.1概述1.建筑節(jié)能是改善空間環(huán)境重要途徑。建筑節(jié)能可改善室內(nèi)熱環(huán)境。

2.建筑節(jié)能是發(fā)展國民經(jīng)濟的需要。建筑節(jié)能是提高經(jīng)濟效益的重要措施。節(jié)能建筑在一次投資后，可在短期內(nèi)回收，并能長期受益?！斗课萁ㄖW》4.1.3

建筑節(jié)能的意義建筑節(jié)能需要投入一定的資金，但要做到投入少、產(chǎn)出多。實踐證明，只要選擇適合當?shù)貤l件的節(jié)能技術(shù)，使用4%~7%的建筑造價就可達到30%的節(jié)能指標。我國建筑節(jié)能目標是，大部分既有建筑實現(xiàn)節(jié)能改造，新建建筑實現(xiàn)建筑節(jié)能65%的目標，東部地區(qū)達到更高的節(jié)能水平；總體建筑節(jié)能效果接近或達到發(fā)達國家當前水平。

建筑節(jié)能的回收期3~6年，與建筑物使用周期60~100年相比，其經(jīng)濟效益非常突出。4.2建筑節(jié)能的基本原理

冬季采暖房屋的正常溫度是依靠采暖設(shè)備的供暖和圍護結(jié)構(gòu)的保溫之間相互配合，以及建筑的得熱量與失熱量的平衡得以實現(xiàn)?？捎孟率奖硎?

采暖設(shè)備散熱+建筑內(nèi)部得熱=建筑物總得熱非采暖區(qū)的房屋建筑有兩類：一類是采暖房屋有采暖設(shè)備，總得熱同上；第二類，沒有采暖設(shè)備，總得熱為建筑物內(nèi)部得熱加太陽輻射得熱兩項，一般仍能保持比室外日平均溫度高3～6℃《房屋建筑學》4.2.1

建筑得熱與失熱的途徑圖4-1建筑得熱與失熱因素示意4.2建筑節(jié)能的基本原理傳熱的方式可分為輻射、對流和導熱三種方式。建筑物圍護結(jié)構(gòu)的傳熱需經(jīng)過吸熱、傳熱和放熱三個過程.

吸熱是外圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面從室內(nèi)空氣中吸收熱量的過程；

傳熱是指在圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部由高溫向低溫的一側(cè)傳遞熱量的過程；

放熱則是指由圍護結(jié)構(gòu)的外表面向低溫的空間散發(fā)熱量的過程。《房屋建筑學》4.2.2建筑傳熱的方式圖4-2圍護結(jié)構(gòu)的傳熱過程4.2建筑節(jié)能的基本原理

建筑保溫通常指圍護結(jié)構(gòu)在冬季阻止室內(nèi)向室外傳熱，從而保持室內(nèi)適當溫度的能力。工程實踐中常采用以下構(gòu)造做法來達到建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫效果。

⑴圍護結(jié)構(gòu)材料熱導率越小，外內(nèi)表面的表面?zhèn)鳠嵩叫。瑖o結(jié)構(gòu)厚度越大，則圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)也越小，單位時間內(nèi)通過圍護結(jié)構(gòu)的熱量值就越小，建筑保溫效果越好。

⑵體積小，體形復雜的建筑以及平房和低層建筑體形系數(shù)較大，對節(jié)能不利；體積大、體形簡單的建筑，以及多層和高層建筑，體形系數(shù)較小，對節(jié)能較為有利．

⑶提高建筑的保溫性能必須控制圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)或熱絕緣系數(shù)：應(yīng)選擇傳熱系數(shù)較小、熱絕緣系數(shù)較大的圍護結(jié)構(gòu)材料?！斗课萁ㄖW》4.2.3建筑保溫4.2建筑節(jié)能的基本原理

⑷傳熱異常部位的保溫構(gòu)造：

鋼筋混凝土柱、梁、墊塊、圈梁和過梁等熱導率較高的構(gòu)件嵌入外圍護結(jié)構(gòu)，會造成保溫性能差，局部熱量損失大，容易出現(xiàn)凝結(jié)水。這些部位稱為圍護結(jié)構(gòu)的“熱橋”或“冷橋”（如圖4-3所示）?！斗课萁ㄖW》4.2.3建筑保溫圖4-3熱橋現(xiàn)象4.2建筑節(jié)能的基本原理為防止熱橋部分內(nèi)表面出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，應(yīng)采取局部保溫措施：1、避免在圍護結(jié)構(gòu)中嵌入構(gòu)件的內(nèi)外貫通2、局部進行防止熱橋的構(gòu)造處理（如圖4-4所示）?！斗课萁ㄖW》4.2.3建筑保溫

圖4-4“熱橋”局部保溫處理4.2建筑節(jié)能的基本原理

⑸防止圍護結(jié)構(gòu)的蒸氣滲透：為防止在保溫圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)部產(chǎn)生凝結(jié)水，目前常采用的構(gòu)造措施是在圍護結(jié)構(gòu)保溫層靠高溫的一側(cè)設(shè)一道隔蒸氣層(如圖4-5所示)。《房屋建筑學》4.2.3建筑保溫

圖4-5隔蒸氣措施4.2建筑節(jié)能的基本原理

建筑隔熱的含義：建筑隔熱通常是指圍護結(jié)構(gòu)在夏天隔離太陽輻射熱和室外高溫的影響，從而使其內(nèi)表面保持適當溫度的能力。為達到改善室內(nèi)熱環(huán)境，降低夏季空調(diào)降溫能耗的目的，建筑隔熱可采取以下措施：⑴建筑物屋面和外墻外表面做成白色或淺白色飾面，以降低表面對太陽輻射熱的吸收系數(shù)。⑵采用架空通風層屋面，以減弱太陽輻射對屋面的影響。⑶屋面采用擠壓型聚苯板倒置屋面，能長期保持良好的絕熱性能，且能保護防水層免于受損。⑷外墻采用重質(zhì)材料與輕型高效保溫材料的復合墻體，提高熱絕緣系數(shù)，以便節(jié)約空調(diào)降低能耗。⑸提高窗戶的遮陽性能：如采用活動式遮陽篷、可調(diào)式淺色百葉窗簾、可反射陽光的鍍膜玻璃等?！斗课萁ㄖW》4.2.4建筑隔熱

4.3建筑節(jié)能技術(shù)提高墻體保溫隔熱性能，除了增加墻體厚度以外，還可采用導熱系數(shù)小的材料與構(gòu)造，一般把導熱系數(shù)λ≤0.29W/（m·k）的材料認為是保溫材料。選擇導熱系數(shù)小的材料與砌體墻或鋼筋混凝土墻體組合，可有效提高墻體的保溫性能。新型墻體材料的主要類型：（1）加氣混凝土墻：加氣混凝土熱導率較低，宜用于框架填充墻和多層住宅外墻?；蛘咻p骨料混凝土墻：采用以浮石、火山灰渣或其他輕骨料制作的多排孔混凝土空心砌塊，并用保溫砂漿砌筑的墻體（2）夾芯復合墻夾芯復合墻是將保溫層夾在墻體中間，主體墻采用混凝土或磚砌在保溫材料兩側(cè)。（3）內(nèi)保溫復合墻：是指墻體內(nèi)側(cè)加保溫，內(nèi)保溫技術(shù)成熟、施工方便，但存在建筑外墻某些部位容易產(chǎn)生熱橋等問題，降低保溫性能等缺點《房屋建筑學》4.3.1墻體節(jié)能技術(shù)4.3建筑節(jié)能技術(shù)（4）外保溫復合墻在承重外墻外表面上，粘貼或吊掛聚苯板或巖棉板，然后，貼上網(wǎng)布或掛鋼筋網(wǎng)增強，再做抹灰面層形成外墻保溫復合墻。

外墻外保溫復合墻體是發(fā)展方向。其優(yōu)點是：保溫材料對主體結(jié)構(gòu)具有保護作用；有利于消除或減弱熱橋的影響；由于儲熱能力較強的主體結(jié)構(gòu)位于室內(nèi)一側(cè)，有利于房間的熱穩(wěn)定性，減少室溫的波動；避免二次裝修對內(nèi)保溫層造成的損壞；既有建筑改造施工時，可減少對住戶的干擾。

《房屋建筑學》4.3.1墻體節(jié)能技術(shù)4.3建筑節(jié)能技術(shù)

在建筑外圍護結(jié)構(gòu)中，門窗的保通隔熱能力較差，門窗縫隙是冷風滲透的主要通道，大面積玻璃時陽光直射室內(nèi)，也將嚴重影響建筑室內(nèi)熱環(huán)境。改善門窗的保溫隔熱性能是節(jié)約能源提高熱舒適性的一個技術(shù)重點。1．采用適當?shù)拇皦γ娣e比熱耗量隨窗面積比的增加而增加。因此，在采光允許的條件下，控制窗墻面積比以及夜間設(shè)置保溫窗簾、窗板是建筑節(jié)能的一個重要措施。2．改善窗戶的保溫性能3.提高門窗的氣密性，減少冷風滲透

4.提高戶門、陽臺門的保溫性能5.建筑遮陽：對于南方炎熱地區(qū)采用適當?shù)恼陉栆越档徒ㄖ照{(diào)能耗《房屋建筑學》4.3.2門窗節(jié)能技術(shù)4.3建筑節(jié)能技術(shù)1、太陽能方式，可分為主動式、被動式和混合式三種。1）主動采暖系統(tǒng)主要由集熱器、管道、儲熱物質(zhì)以及散熱器等組成，主動式系統(tǒng)要有專用的設(shè)備，一次性投資較大。2）被動式太陽采暖系統(tǒng)的特點是將建筑物的全部或一部分作為集熱器，同時又作為儲熱器和散熱器，被動式太陽能采暖系統(tǒng)不必另設(shè)專用設(shè)備，應(yīng)積極提倡采用。3）即為1）與2）的組合《房屋建筑學》4.3.4太陽能利用2、太陽能利用原理1）集熱：集熱是指將密度較低的太陽能，收集起來加以利用。2）蓄熱白天，利用主體結(jié)構(gòu)將多余熱量蓄存起來，晚上，逐漸將熱量釋放到室內(nèi)，用以調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。設(shè)置屋頂水池、外壁用水墻，或者設(shè)蓄熱管網(wǎng)、卵石蓄熱床等也可取得一定效果4.3建筑節(jié)能技術(shù)1．采用紅外熱反射技術(shù)2．采用高效節(jié)能玻璃高效節(jié)能玻璃主要有以下種類：吸熱玻璃和熱反射玻璃；中空玻璃；低輻射玻璃。3．利用硅氣凝膠4．熱回收裝置的開發(fā)將排出的濕熱空氣中的部分熱量回收，二次利用，是建筑節(jié)能的一個新方向。現(xiàn)在，常用的熱交換器有板式熱回收裝置、熱泵等。5．發(fā)展生態(tài)節(jié)能建筑：包括不限于太陽能建筑、掩土建筑、綠化建筑、自然空調(diào)式建筑?！斗课萁ㄖW》4.3.5建筑節(jié)能新技術(shù)4.3建筑節(jié)能技術(shù)⑴太陽能建筑：建筑中太陽能的利用經(jīng)過良好設(shè)計，達到優(yōu)化利用太陽能的建筑稱為“太陽能建筑”。⑵掩土建筑：掩土建筑有地下建筑和覆土建筑兩種類型?？商峁┒臎龅姆€(wěn)定溫度條件。⑶綠化建筑：建筑綠化溫室化是目前的一種研究傾向。它是將農(nóng)業(yè)和種植業(yè)的溫室技術(shù)應(yīng)用到建筑綠化的一種方法。該法可更有效地實現(xiàn)生態(tài)建筑節(jié)能的效益。主要類型有平屋頂溫室、毗連溫室和下沉式溫室等類型。⑷自然空調(diào)式建筑：建筑物中由設(shè)在地下的底部鋪有卵石儲熱層的蓄熱庫和一條掩入土中的雙套管組成自然空調(diào)系統(tǒng)?！斗课萁ㄖW》4.3.5建筑節(jié)能新技術(shù)5.發(fā)展生態(tài)節(jié)能建筑4.4建筑節(jié)能的措施與構(gòu)造1.夾心保溫墻體的構(gòu)造：夾心保溫墻由粘土磚和保溫材料組成。分為圍護墻、保溫層和承重墻三層。常用的保溫材料有巖棉板、聚苯板、玻璃棉板、珍珠巖芯板等。復合墻體的施工需要四道工序。根據(jù)順序不同，有兩種方法:一是內(nèi)層墻→保溫層→外墻→拉接筋(如圖所示),二是外層墻→保溫墻→內(nèi)墻→拉接筋《房屋建筑學》4.4.1復合材料節(jié)能墻體構(gòu)造圖4-18夾心保溫墻體的構(gòu)造4.4建筑節(jié)能的措施與構(gòu)造2.內(nèi)保溫墻體的施工：1）貼保溫復合板內(nèi)貼保溫復合板施工，應(yīng)在屋面防水工程施工完畢后，由頂層開始，自上而下，依次進行；貼板前，墻面必須做找平層，找平層必須清潔、干燥，以保證粘貼效果；復合板的安裝應(yīng)從墻的一側(cè)向另一側(cè)鋪設(shè)。2）帶飾面聚苯保溫板的構(gòu)造帶飾面聚苯保溫板粘貼于混凝土墻或磚墻內(nèi)表面，其構(gòu)造如圖4-19所示?！斗课萁ㄖW》4.4.1復合材料節(jié)能墻體構(gòu)造

圖4-19飾面聚苯保溫板墻體的構(gòu)造4.4建筑節(jié)能的措施與構(gòu)造3.細部構(gòu)造要求有：在窗洞口處，飾面層內(nèi)可加鋪一層玻璃纖維網(wǎng)布，以加強防護；也可以用水泥砂漿做成護角，玻璃纖維布深入護角內(nèi)連成整體，其構(gòu)造如圖4-20所示。內(nèi)外墻相接處，玻璃纖維網(wǎng)布轉(zhuǎn)折深入內(nèi)墻抹灰內(nèi)，其構(gòu)造如圖4-21所示。掛鏡線的位置，其構(gòu)造如圖4-22所示。《房屋建筑學》4.4.1復合材料節(jié)能墻體構(gòu)造圖4-20飾面聚苯保溫板墻體窗洞口處的構(gòu)造圖4-21保溫板墻體內(nèi)外墻相接處的構(gòu)造圖4-22保溫板掛鏡線的構(gòu)造4.5建筑節(jié)能的措施與構(gòu)造4.踢腳部位有兩種做法：一是用兩層飾面水泥砂漿及兩層玻璃纖維網(wǎng)布加強，并在空氣層處用聚苯板墊實。二是用保溫砂漿做踢腳，其構(gòu)造如圖4-23所示?！斗课萁ㄖW》4.4.1復合材料節(jié)能墻體構(gòu)造3）膠粉聚苯顆粒保溫漿料玻纖網(wǎng)格布抗裂砂漿做法膠粉聚苯顆粒外墻保溫，是由界面層、保溫層、抗裂防護層和飾面層組成。該體系適用于建筑高度100m以下及各類建筑的節(jié)能改造工程，適合于外墻外保溫和外墻內(nèi)保溫。圖4-23保溫板墻體踢腳板處的構(gòu)造4.4建筑節(jié)能的措施與構(gòu)造5.外墻外保溫主要有以下幾種：1）板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)由EPS板保溫層、薄抹面層和飾面涂層構(gòu)成，EPS板用膠粘劑固定在基層上，薄抹面層中滿鋪玻纖網(wǎng)。特點:自重輕、導熱系數(shù)小，價廉且保溫性能好，適用于嚴寒及寒冷地區(qū)且飾面材料為涂料的外墻保溫工程。注意:EPS板由于自身強度低，特別是失火時安全性差，因而不易與自重較大的材料（如面磚或石材）配套使用，適合涂料類外墻飾面。建筑物高度在20m以上時，在受負風壓作用較大的部位宜使用錨栓輔助固定。EPS板寬度不宜大于1200㎜，高度不宜大于600㎜。必要時應(yīng)設(shè)置抗裂分隔縫?！斗课萁ㄖW》4.4.1復合材料節(jié)能墻體構(gòu)造

圖4-25EPS板薄抹灰系統(tǒng)1.基層；2.膠粘劑；3.EPS板；4.玻纖網(wǎng)；5.薄抹面層；6.飾面涂層；7.錨栓4.4建筑節(jié)能的措施與構(gòu)造

1）EPS板應(yīng)按順砌方式粘貼，豎縫應(yīng)逐行錯縫。EPS板應(yīng)粘貼牢固，不得有松動和空鼓。墻角處EPS板應(yīng)交錯互鎖（如圖4-26（a）所示）。門窗洞口四角處EPS板不得拼接，應(yīng)采用整塊EPS板切割成形，EPS板接縫應(yīng)離開角部至少200㎜（如圖4-26(b)所示）。應(yīng)做好系統(tǒng)在檐口、勒腳處的包邊處理。裝飾縫、門窗四角和陰陽角等處應(yīng)做好局部加強網(wǎng)施工。變形縫處應(yīng)做好防水和保溫構(gòu)造處理。《房屋建筑學》4.4.2復合材料節(jié)能墻體構(gòu)造

圖4-26EPS板排板圖（a）墻角處EPS板排列（b）門窗洞口EPS板排列

（a）

（b）4.4建筑節(jié)能的措施與構(gòu)造2）EPS板現(xiàn)澆混凝土外墻外保溫系統(tǒng)EPS板現(xiàn)澆混凝土外墻外保溫系統(tǒng)以現(xiàn)澆混凝土外墻作為基層，EPS板為保溫層。EPS板表面抹抗裂砂漿薄抹面層，外表以涂料為飾面層（如圖4-27所示），薄抹面層中滿鋪玻纖網(wǎng)。EPS板寬度宜為1.2m，高度宜為建筑物層高?！斗课萁ㄖW》4.4.2復合材料節(jié)能墻體構(gòu)造

圖4-27無網(wǎng)現(xiàn)澆系統(tǒng)1.現(xiàn)澆混凝土外墻；2.EPS板；3.錨栓；4.抗裂砂漿薄抹面層；5.飾面層4.4建筑節(jié)能的措施與構(gòu)造3）EPS鋼絲網(wǎng)架板現(xiàn)澆混凝土外墻外保溫系統(tǒng)EPS鋼絲網(wǎng)架板現(xiàn)澆混凝土外墻外保溫系統(tǒng)以現(xiàn)澆混凝土為基層，EPS單面鋼絲網(wǎng)架板置于外墻外模板內(nèi)側(cè)，并安裝φ6鋼筋作為輔助固定件。澆灌混凝土后，EPS單面鋼絲網(wǎng)架板挑頭鋼絲和φ6鋼筋與混凝土結(jié)合為一體、EPS單面鋼絲網(wǎng)架板表面抹摻外加劑的水泥砂漿形成厚抹面層，外表做飾面層（如圖4-28所示）。以涂料做飾面層時，應(yīng)加抹玻纖網(wǎng)抗裂砂槳薄抹面層?！斗课萁ㄖW》4.4.2復合材料節(jié)能墻體構(gòu)造圖4-28有網(wǎng)現(xiàn)澆系統(tǒng)1.現(xiàn)澆混凝土外墻；2.EPS單面鋼絲網(wǎng)板；3.摻外加劑的水泥砂漿厚抹面層；4.鋼絲網(wǎng)架；5.飾面層；6.φ6鋼筋4.4建筑節(jié)能的措施與構(gòu)造4）機械固定EPS鋼絲網(wǎng)架板外墻外保溫系統(tǒng)機械固定EPS鋼絲網(wǎng)架板外墻外保溫系統(tǒng)由機械固定裝置、腹絲非穿透型EPS鋼絲網(wǎng)架板、摻外加劑的水泥砂漿厚抹面層和飾面層構(gòu)成（如圖所示）。以涂料做飾面層時，應(yīng)加抹玻纖網(wǎng)抗裂砂漿薄抹面層?！斗课萁ㄖW》4.4.2復合材料節(jié)能墻體構(gòu)造

圖4-29機械固定系統(tǒng)1.基層；2.EPS單面鋼絲網(wǎng)架板；3.摻外加劑的水泥砂漿厚抹面層；4.飾面層；5.機械固定裝置4.5建筑節(jié)能的措施與構(gòu)造5）硬泡聚氨酯噴涂外墻保溫硬泡聚氨酯噴涂外墻保溫由聚氨酯防潮底漆、聚氨酯硬泡噴涂保溫層、聚氨酯界面層、膠粉聚