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房屋建筑学:影响外围护结构热工性能的主要因素

时间:2023-10-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:影响外围护结构热工性能的因素较多,主要包括外围护结构的材料、外围护结构的厚度、外围护结构的“热桥”以及外围护结构受水蒸气的影响。在较长的时间内,为了改善外围护结构构件的热工性能,往往都是采取加大构件厚度的方法。因此,水蒸气对建筑外围护结构的热工性能影响很大。

房屋建筑学:影响外围护结构热工性能的主要因素

影响外围护结构热工性能的因素较多,主要包括外围护结构的材料、外围护结构的厚度、外围护结构的“热桥”以及外围护结构受水蒸气的影响。

1.材料影响

围护结构的材料不同,它的导热系数也就不同。如黏土砖的导热系数就比混凝土实心砌块的导热系数小,因此黏土砖的热工性能比混凝土实心砌块的热工性能好。

对于同一种材料,厚度越大其热阻也就越大,热工性能越好。在较长的时间内,为了改善外围护结构构件的热工性能,往往都是采取加大构件厚度的方法。但是随着建筑外围护结构构件厚度的增加,也会带来一些问题,如:墙体加厚,室内空间减少,建筑造价提高等。

图14-2 复合墙体构造示意图

(a)外保温复合墙;(b)夹心保温复合墙;(c)空气间层复合墙

外围护结构材料可以是一种材料,也可以是复合材料。复合材料就是既能使围护结构保持一定的强度,又能使其热工性能较好的围护结构材料。通常用岩棉玻璃棉、膨胀珍珠岩聚苯板等密度小、导热系数小的材料起保温作用,而强度高、耐久性好的材料,如砖、混凝土等起承重作用或围护作用。在墙体中也可以设置空气间层。作为起保温作用的空气间层,要求处于密闭状态,不允许在夹层两侧的结构层上开口。图14-2所示为三种复合墙体的构造示意。(www.xing528.com)

2.“热桥”影响

“热桥”是指在建筑的外围护结构中,某些局部构件是易于传热的热流密集的通道。在建筑的外围护结构中,建筑的外墙比较复杂。例如在建筑物的外墙面上,首先总要开门开窗。门窗在开启时,会让室内外的空气对流,从而产生热量的交换;在闭合时,由于采光的需要,同时也会让大量太阳的辐射热传入室内。而且,由于门窗所采用的材料通常较薄,传热阻又较小,再加上经门窗缝中空气的对流传热,使得门窗成为建筑外围护结构中传热最敏感、最需要进行特殊处理的部位。此外,由于所采用建筑结构体系的不同,处于建筑外墙墙体上各个部位上的构件也有所不同。例如混合结构的建筑,墙体上除了砌体材料外,还会有钢筋混凝土圈梁和构造柱。混凝土导热系数比黏土砖等砌块的导热系数大,因此,在这些部位易出现热量的流失,如图14-3所示。

3.水蒸气影响

室内空气中含有水蒸气,空气温度越高,水蒸气含量就越高。由于建筑物外围护结构的两侧存在温差,当室内外空气中的水蒸气含量不相等时,水蒸气分子会从压力高的一侧通过围护结构向压力低的一侧渗透。在此过程中,如果温度较低,水蒸气就会形成冷凝水,使材料受潮。水蒸气如果渗透到保温层中,因为水的导热系数远比干燥的空气要高,这样就会降低材料的保温效果。在冬季室外温度较低的情况下,如果水蒸气受冻结冰,体积膨胀,就会使材料的内部结构遭到破坏,称为冻融性破坏。如果水蒸气不能够被排出,就可能使材料发生霉变,影响使用寿命,热工性能被破坏。因此,水蒸气对建筑外围护结构的热工性能影响很大。

图14-3 热桥示意图

(a)过梁部位;(b)柱子部位

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