1、张智强 重庆大学材料科学与工程学院 2016.5 建筑节能材料及 建筑 保温系统 主要内容 一、建筑节能基本知识 二、常用节能建材的种类和性能 三、保温系统与性能 1.1 建筑节能的含义 保持室内热舒适性； 提高建筑中能源利用效率。 1.2 建筑能耗的构成 建筑围护结构（研究重点） 采暖、空调 照明、炊事 冷、热水 当前，我国建筑能耗约占总能耗的 30%。 一、建筑节能基本知识 1.2.1 我国目前典型围护结构的传热系数 部件名称 构造形式 传热系数 W/(m2K) 外墙 粘土、页岩实芯砖 240mm 1.95 粘土、页岩实芯砖 370mm 1.57 屋面 混凝土通风屋面 1.45 外窗 金属
2、单玻窗 6.40 塑料单玻窗 4.70 地面 土壤 0.30 门 金属门 6.40 木、塑料门 2.70 1.2.2 围护结构传热特点 夏季双向传热 冬季单向传热 空气对流 温差传热 直 射 散 射 反 射 太阳能 空气对流 温差传热 红外辐射 保温： 以热传导为主，增加热阻，降低传热系数，控制热量交换 隔热： 以热传导、辐射为主，在增加围护结构热阻的同时，应采取遮阳，降低太阳光透过率，降低外表面太阳辐射吸收系数 散热： 以传导、对流、辐射形式向室外散热，组织好室内通风 室外 室内 室外 室内 夜间 白天 1.3 节能建材 1.3.1 节能建材的概念 在满足建筑功能的同时，能够发挥保温隔热作用
3、、 显著降低建筑使用能耗。 随着绿色建筑的发展，还应具备绿色建筑材料的特 点。 种类：结构材料、墙体材料、门窗材料、绝热材料 和遮阳材料等 。 发展趋势 制品化、功能一体化 自保温体系 几个概念的解释 保温材料定义 是指对 热流 具有显著阻抗性，用于减少结构物与环境热交换的一种功能材料。通常用导热系数来表征。其值一般小于 0.2 W/(mK)。 绝热（隔热）材料定义 是指对 热辐射或热流 具有显著阻抗性，用于减少结构物与环境热交换的一种功能材料。通常用太阳反射（吸收）系数和蓄热系数 W/(m2K)来表征。 绿色建材的概念 原材料：不用或少用天然资源和能源，大量使用工农业或城市固态废弃物。 生产
4、过程：采用清洁生产技术。 使用过程：产品无毒害、无污染、无放射性，有利于环境保护和人体健康。 功能终止：达到使用周期或功能终止，能够最大限度的可回收再利用。 1.3.2 保温材料的特点 有机类建筑保温材料的特点 优点：保温隔热性能优异。 缺点：耐久性、防火性能较 差，易变形。 品种：聚苯乙烯泡沫、聚氨 酯泡沫、酚醛树脂泡沫、脲 醛树脂泡沫等。 无机类建筑保温材料的特点 优点：价格低、耐久性和防 火性能好。 缺点：保温隔热性能较差， 易吸水，吸水后保温隔热性 能急剧降低。 品种：膨胀玻化微珠、泡沫 玻璃、玻璃棉、岩棉、陶粒、 泡沫混凝土、蒸压加气混凝 土等。 影响保温材料保温性能的因素 材质种类
5、 有机类优于无机类。 材料的密度 密度越小，保温效果越好。 孔隙率及孔结构 孔隙率越大、孔径越小，保温性能越好。 材料的含水率 应使材料保持干燥。 受压荷载 材料的压缩强度越小，保温效果越差。 轻质、疏松、多孔，或为纤维状； 按材质可分为无机绝热材料、有机绝热材料和金属绝热材料以及复合绝热材料四大类； 按形态可分为纤维状、微孔状、气泡状和层状等四种。 1.3.3 绝热材料的特点 形 态 材 质 材 料 纤维状 无机质 天然 石棉纤维 人造 矿物纤维 （ 矿渣棉 、 岩棉 、 玻璃棉 、 硅酸铝棉 ） 有机质 天然 软质纤维板 （ 木纤维板 、 草纤维板 ） 微孔状 无机质 天然 硅藻土 、 佛
6、石 人造 玻化微珠 、 硅酸钙 、 碳酸镁 气泡状 有机质 天然 软木 人造 泡沫聚苯乙烯塑料 、 泡沫聚氨酯塑料 、 泡沫酚醛树脂 、 泡沫尿素树脂 、 泡沫橡胶 、 钙塑绝热板 无机质 人造 膨胀珍珠岩 、 膨胀蛭石 、 加气混凝土 、 泡沫玻璃、 泡沫硅玻璃 、 火山炭微珠 、 泡沫粘土等 层状 金属 人造 铝箔 绝热材料的分类 结构材料 墙体材料 门窗材料 保温材料 遮阳材料 二、常用节能建材的种类和性能 2.1 结构材料 干密度 (kg/m3) 计算参数 导热系数 W/(mK) 蓄热系数 S（周期 24h） W/(m2K) 比热容 C kJ/(kgK) 13511450 0.49 6
7、.43 0.84 14511550 0.57 7.19 15511650 0.66 8.01 16511750 0.76 8.81 17511850 0.87 9.74 18511950 1.01 10.70 目前主要是烧结陶粒混凝土。 陶粒 陶粒混凝土砌块 2.2 墙体材料 执行标准 ： 烧结多孔砖和多孔砌块 GB13544-2011, 2012.4.1实施 烧结空心砖和空心砌块 GB13545-2014, 2015.2.1实施 烧结保温砖和保温砌块 GB26538-2011, 2012.4.1实施 蒸压加气混凝土砌块 GB 11968-2006 轻集料混凝土小型空心砌块 GB/T 1522
8、9-2011 自保温混凝土复合砌块 JG/T 407-2013 建筑隔墙用轻质条板 JG/T 169-2005 纸面石膏板 GB/T 9775-2008 蒸压加气混凝土板 GB 15762-2008 目前主要是砖、砌块和板材。 砖 粘土砖 非粘土砖 实心砖 空心砖 粉煤灰砖 煤矸石砖 页岩砖 矿渣砖 煤渣砖 尾矿砖 灰砂砖 承重粘土空心砖 非承重粘土空心砖 2.2.1 砖的主要类型和品种 多孔砖（孔洞率 25% ） 空心砖（孔洞率 40% ） 节能型空心砖 厚壁型（外壁厚 25mm） 薄壁型 2.2.1 砖的主要类型和品种 砌块 普通混凝土砌块 轻混凝土砌块 灰砂砌块 加气混凝土砌块 石膏砌块
9、 空心混凝土砌块 实心混凝土砌块 煤渣混凝土砌块 陶粒混凝土砌块 天然轻集料混凝土砌块 粉煤灰混凝土砌块 2.2.2 砌块的主要品种和热工性能 蒸压加气混凝土砌块 普通混凝土砌块 轻骨料混凝土砌块 石膏混凝土砌块 热工性能 材料名称 干密度 (kg/m3) 计算参数 导热系数 W/(mK) 蓄热系数 S（周期 24h） W/(m2K) 比热容 C kJ/(kgK) 普通烧结页岩空心砖砌体 800 0.54 1.05 烧结页岩多孔砖砌体 1400 0.58 7.85 节能型烧结页岩空心砌块砌体 800 0.25 3.90 801 900 4.13 厚壁型烧结页岩空心砌块砌体 801 900 0.
10、30 4.53 无机复合烧结页岩空心砖砌体 800 0.26 4.23 烧结陶粒混凝土小型空心砌块砌体 801 900 0.28 4.37 1.05 2.2.2 砌块的主要品种和热工性能 材料名称 干密度 (kg/m3) 计算参数 导热系数 W/(mK) 蓄热系数 S（周期 24h） W/(m2K) 比热容 C kJ/(kgK) 蒸压加气混凝土砌块 426 525 0.14 2.36 1.05 526 625 0.16 2.75 626 725 0.18 3.15 726 825 0.20 3.54 砌块和砌体的导热系数含义不同 空心砌块和多孔砖不同 厚壁型和薄壁型的导热系数不同 2.2.2
11、砌块的主要品种和热工性能 轻质板材 石膏板 纸面石膏板 纤维石膏板 石膏空心条板 石膏刨花板 纤维水泥板 玻璃纤维增强水泥板 (GRC) 石棉水泥板 无石棉维纶水泥板 无石棉纤维素纤维水泥板 纤维增强硅酸钙板 （ 简称硅酸钙板 ） 硅镁轻质空心条板 轻质陶粒混凝土条板 有机胶粘剂粘结人造板 蒸压 加气混凝土板 无机胶粘剂粘结人造板 金属轻板 铝合金板 铝塑板 铝蜂窝板 彩钢板 2.2.3 轻质板材的主要类型和品种 纤维水泥板 纸面石膏板 铝合金板 硅酸钙板 2.3 门窗材料 2.3.1 门窗用玻璃的种类和性能特点 (1) 种类 普通浮法玻璃（白玻） 吸热玻璃（着色玻璃） 镀膜玻璃 阳光控制镀膜
12、玻璃（热反射玻璃） 低辐射镀膜玻璃（ Low-E玻璃） 安全玻璃 钢化玻璃 夹层玻璃（夹胶玻璃） 中空玻璃 着色玻璃（吸热玻璃） :(GB/T 18701-2002)指本体着色的浮法玻璃和普通平板玻璃。有茶色、金色、绿色等各种系列。其特点是能大量吸收太阳能。 阳光控制膜玻璃（热反射玻璃） :(GB/T 18915.1-2002)对波长范围 350nm1800nm的太阳光具有一定控制作用的镀膜玻璃。特点是反射大量太阳能。有“硬镀膜”和“软镀膜” 之分。 低辐射镀膜玻璃（ Low-E玻璃） :(GB/T 18915.2-2002)对波长范围 4.5m25m的远红外线有较高反射比的镀膜玻璃。 钢化玻
13、璃 :(GB 15763.2-2005 ， GB 15763.4-2009 )产品分为钢化玻璃和均质钢化玻璃；玻璃的抗弯强度高。 (2) 性能特点 2.3.1 门窗用玻璃的种类和性能特点 夹层玻璃 :(GB15763.3-2009)由一层玻璃与一层或多层玻璃、塑料材料夹中间层而成的玻璃制品。夹层玻璃的原片可以是 :浮法玻璃、夹丝及夹网玻璃、钢化玻璃、表面改性 (如镀膜 )玻璃等。 中空玻璃 :(GB/T11944-2002)由两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并周边粘结密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的制品。气体层厚度一般为 612mm。 中空玻璃的材料，可以是普通平板玻璃、浮法玻璃、钢化玻璃
14、、夹层玻璃、低辐射镀膜玻璃、吸热玻璃、热反射玻璃等。我国目前应用最多的是浮法玻璃、钢化玻璃。 2.3.1 门窗用玻璃的种类和性能特点 2.3.2 门窗用型材的种类和性能特点 (1) 种类 铝合金型材类 非隔热型材 隔热型材 彩钢复合型材类 灌注式型材 组合式型材 塑料型材类 非多腔型材 多腔型材 铝合金型材类 非隔热型材即普通铝合金型材。 隔热型材（见图）：在热流方向由铝合金型材和隔 热材料（聚酰胺尼龙 66）组成具有独立封闭的腔室 数不少于 23层的隔热铝合金门窗框、扇型材。 框料 中挺 扇料 穿条式铝合金隔热型材断面图 (2) 性能特点 2.3.2 门窗用型材的种类和性能特点 彩钢复合型材类 灌注式型材：采用保温材料灌注于彩钢型腔中制成。 组合式型材：采用多腔隔热型材组合而成。 灌注式截面图样示例 组合式截面图样示例 2.3.2 门窗用型材的种类和性能特点 塑料型材类 非多腔型材与多腔型材的差异：多腔型材指在热流方向具有独立封闭的腔室数不少于 3层的塑料门窗框、扇型材。 PVC多腔型材 结构 传热 系 数 (W/m2K ) 单 腔 2.5 二腔 2.1 三腔 1.8 四腔 1.6 五腔 1.5 2.3.2 门窗用型材的种类和性能特点
