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【摘要】本文通过分析建筑中各个部位的热桥问题对人们生活的影响,阐述了建筑节能总趋势下提高建筑的人居环境的重要性和对于热桥问题防治的参考措施。
【关键词】热桥;建筑环境;影响;建筑能耗
建筑围护结构中的一些部位,在室内外温差的作用下,形成热流相对密集、内表面温度较低的区域,这些部位成为传热较多的桥梁,故称为热桥(thermal bridges),有时又可称为冷桥(cold bridges)。重庆属于夏热冬冷地区,建筑热桥对建筑能耗和人们的生产生活质量有较大的影响。通过对重庆地区的建筑进行调研考察,发现建筑热桥对建筑环境的影响,并为改善其建筑人居环境提出防治措施,以供参考。
一、 问题的提出及影响
重庆地处四川盆地,两江交汇之处,冬季多雾,日照严重不足,十分阴冷潮湿。对于这种气候特点,建筑热桥效应对建筑环境的影响突出,例如建筑内墙角、外墙角、窗左右侧、窗上下侧、阳台、屋顶、地角等部位,都有不同程度的结露、发霉等现象。这些建筑热桥现象严重影响了人们正常的工作和生活,长期在这种环境下工作学习和生活,对人们的健康状况有很大的危害,造成人们生理和心理的诸多疾病,如免疫力下降、关节炎、风湿病、颈椎疾病、肩周炎、皮肤病和呼吸道疾病等。
其次,建筑热桥效应对建筑节能也有很大的影响,在建立新型节能社会的今天尤为重要。建筑节能的一个重要方面是提高建筑围护结构的保温隔热性能。建筑物的节能保温,既是一项社会工程,也是一项系统工程,它涉及到标准、设计、施工工艺、建材品的防水防火,材料的稳定性、耐久性、安全性、实用性和美观性等。据了解,在节能建筑中,通过计算和实测表明:墙体耗热占总能耗的比例已经由 40 %下降到15 %,而热桥耗热占总能耗的比例却由 7 %提高到 20 %。夏热冬冷地区居住建筑的热桥问题对建筑能耗的影响较大 ,对同一工程 ,随着热桥面积比的增大 ,能耗值大致将成线性增长。特别是随着建筑技术的发展 ,剪力墙、薄壁柱等框架剪力墙结构的建筑越来越多 ,热桥部分所占外墙面积的比例也越来越大,更应加强热桥部位的节能措施。
第三,热桥的危害还在于其增加了墙体局部传热,降低墙体平均热阻,恶化围护结构内表面的温度环境,节点处内表面温度有可能低于室内露点温度,使得墙体内表面结露,传热在湿工况下进行 ,形成恶性循环。热桥影响着围护结构的整体保温效果 ,有必要对热桥进行准确的分析 ,采取各种技术措施降低热桥能耗 ,以促进保温结构的进一步完善。
二、 热桥的常见部位分析及防治措施
由于热桥附加能耗占整体建筑能耗的比例不断上升 ,成为外围护结构能耗中的重要组成部分。根据调查和计算,在非节能型建筑中 ,各种热桥的附加能耗占建筑能耗的 3 %~5 %,而在新型节能建筑中 ,一般占节能建筑的20 %左右 ,所以应对热桥引起的附加能耗引起足够的重视。
1.窗口产生的热桥
窗口是外围护结构的复杂部位,对于保温建筑来说更是如此。我国在建筑物保温性能上与发达国家相比,外窗能耗是发达国家的 2.2倍,因此窗的节能尤为重要。具有保温层墙体的内层或外层遇到窗口与墙体联接时,即会出现热桥。窗口侧面的传热不能忽略 ,窗口侧面传热损失占墙体总传热损失的比例相当高 ,窗户在窗口侧面的安装位置也影响窗侧面传热损失的大小 。因此内保温和外保温墙体均应尽可能考虑在窗口侧面也采取保温措施。如窗上、下侧节点热桥、窗侧面节点热桥等。对于此类问题的解决,外保温情况比内保温好一些,由于外保温在楼板处保温层连续施工时一定要把墙体保温层从下延伸,与窗台板下部相接。如果在过梁的室内侧再贴以20~30mm的苯板,保温效果会更好。
2.挑出阳台板产生的热桥
阳台由于结构上的要求 ,大量使用混凝土 ,尤其对于复合保温墙体 ,阳台处外墙保温材料被切断 ,阳台门、阳台窗、阳台板处均存在着热桥。在非保温建筑中 ,一般阳台板是直接从建筑物外墙挑出 ,造成大面积的热桥。在寒冷的时段会造成靠近阳台的室内结露 ,甚至滴水。而在保溫建筑中 ,由于阳台板、楼板、门过梁处保温层被隔断 ,且为了增加阳台的强度而大量地使用钢筋混凝土 ,使得阳台门处成为热桥。对于这种情况的解决 ,最好把阳台板与墙体用保温材料隔开 ,只把混凝土阳台板的伸出钢筋穿过保温层伸入墙内。或在楼板末端加强保温。
3.外墙角、地角、层项等节点产生的热桥
由于外墙角受热面积小于散热面积且换热系数小于墙身的换热系数 ,所以墙角处的传热量要比墙身大。因此 ,造成了外墙角的内表面温度比墙身低 ,出现了结露等不利现象。地板以下是地沟 ,如果此处没有做保温 ,或保温做的不彻底 ,刚到室内地坪就不再保温 ,则室内地角产生的热桥就会加重 。所以应加强此处的保温 ,并把保温做到底。这种情况一般可考虑在室内侧距墙角内表面约 0.6-1.0m 以内加贴一层保温材料 ,如果已有保温 ,可加厚保温层。窗上部圈梁是主要热桥部位 ,应在圈梁的室内侧粘贴苯板进行保温处理。
4.楼板与外墙产生的热桥
在保温建筑中 ,一般墙体比较薄 ,墙、屋项等均已保温 ,整体保温性能提高 ,因此楼板与外墙间的热桥就比较突出。特别是楼板与圈梁相距比较近 ,处理不好 ,附加耗热量就会明显增加。若采用外保温方式 ,不存在热桥问题 ,若是内保温 ,一般在楼板端部进行保温。
鉴于热桥的影响,在建筑设计和施工阶段也应加强构造,对热桥的防治,根据规定,设计时要依据以下原则,以便最大程度降低建筑在以后使用过程中出现热桥引起的各种问题。
首先,尽量避免出现贯通式的热桥, 如图1形式(a)、形式(b)所示。贯通式热桥以钢筋混凝土框架的填充墙中的梁和柱最为典型。这类热桥即使其宽度远小于主体部分的厚度, 也能引起内表面温度的明显下降。因此,在必须使用贯通式热桥时,可在热桥部位采取局部保温措施加强保温,最好以硬质泡沫塑料,结合墙壁内粉刷综合处理。
其次,尽量将非贯通式热桥布置在靠室外的一侧, 如图2形式(c)、形式(d)所示。因为此时的内表面温度要比热桥靠近室内一侧时高得多。
最后,尽量减少热桥断面面积。热桥断面面积越小,通过热桥的热损失越小。因此,在不影响结构功能的前提下尽量减少断面面积。
三、 结论
1.重庆地区建筑存在着各种各样的建筑热桥问题,且对使用者的工作生活学习影响较大。大大降低了建筑舒适度,同时降低了人们的正常生活质量。此外,由于建筑热桥的存在,造成了建筑能耗的大幅增加与资源的浪费。
2.各个部位的热桥问题可以通过诸如增加墙体外保温,增大已有保温层厚度等前述方法进行解决。重视住宅建筑围护结构节能,做好墙体、屋顶、门窗、地面等住宅围护结构的保温节能工作 ,设法减少围护结构的耗热损失 。同时在节能建筑工程设计中 , 应优先考虑应用能防止建筑热桥产生的外保温复合墙体。
参考文献:
1. 南艳丽、冯雅、谷晋川、王磊,夏热冬冷地区热桥对节能围护结构的影响[J ].建筑节能 ,2007(03).
2.《民用建筑节能设计标准 (采暖居住建筑部分)》,JGJ26–95
3. 重庆市居住建筑节能设计标准DB50/5024 - 2002[S].重庆:重庆大学出版社 ,2002
4. JGJ134—2001《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》
【关键词】热桥;建筑环境;影响;建筑能耗
建筑围护结构中的一些部位,在室内外温差的作用下,形成热流相对密集、内表面温度较低的区域,这些部位成为传热较多的桥梁,故称为热桥(thermal bridges),有时又可称为冷桥(cold bridges)。重庆属于夏热冬冷地区,建筑热桥对建筑能耗和人们的生产生活质量有较大的影响。通过对重庆地区的建筑进行调研考察,发现建筑热桥对建筑环境的影响,并为改善其建筑人居环境提出防治措施,以供参考。
一、 问题的提出及影响
重庆地处四川盆地,两江交汇之处,冬季多雾,日照严重不足,十分阴冷潮湿。对于这种气候特点,建筑热桥效应对建筑环境的影响突出,例如建筑内墙角、外墙角、窗左右侧、窗上下侧、阳台、屋顶、地角等部位,都有不同程度的结露、发霉等现象。这些建筑热桥现象严重影响了人们正常的工作和生活,长期在这种环境下工作学习和生活,对人们的健康状况有很大的危害,造成人们生理和心理的诸多疾病,如免疫力下降、关节炎、风湿病、颈椎疾病、肩周炎、皮肤病和呼吸道疾病等。
其次,建筑热桥效应对建筑节能也有很大的影响,在建立新型节能社会的今天尤为重要。建筑节能的一个重要方面是提高建筑围护结构的保温隔热性能。建筑物的节能保温,既是一项社会工程,也是一项系统工程,它涉及到标准、设计、施工工艺、建材品的防水防火,材料的稳定性、耐久性、安全性、实用性和美观性等。据了解,在节能建筑中,通过计算和实测表明:墙体耗热占总能耗的比例已经由 40 %下降到15 %,而热桥耗热占总能耗的比例却由 7 %提高到 20 %。夏热冬冷地区居住建筑的热桥问题对建筑能耗的影响较大 ,对同一工程 ,随着热桥面积比的增大 ,能耗值大致将成线性增长。特别是随着建筑技术的发展 ,剪力墙、薄壁柱等框架剪力墙结构的建筑越来越多 ,热桥部分所占外墙面积的比例也越来越大,更应加强热桥部位的节能措施。
第三,热桥的危害还在于其增加了墙体局部传热,降低墙体平均热阻,恶化围护结构内表面的温度环境,节点处内表面温度有可能低于室内露点温度,使得墙体内表面结露,传热在湿工况下进行 ,形成恶性循环。热桥影响着围护结构的整体保温效果 ,有必要对热桥进行准确的分析 ,采取各种技术措施降低热桥能耗 ,以促进保温结构的进一步完善。
二、 热桥的常见部位分析及防治措施
由于热桥附加能耗占整体建筑能耗的比例不断上升 ,成为外围护结构能耗中的重要组成部分。根据调查和计算,在非节能型建筑中 ,各种热桥的附加能耗占建筑能耗的 3 %~5 %,而在新型节能建筑中 ,一般占节能建筑的20 %左右 ,所以应对热桥引起的附加能耗引起足够的重视。
1.窗口产生的热桥
窗口是外围护结构的复杂部位,对于保温建筑来说更是如此。我国在建筑物保温性能上与发达国家相比,外窗能耗是发达国家的 2.2倍,因此窗的节能尤为重要。具有保温层墙体的内层或外层遇到窗口与墙体联接时,即会出现热桥。窗口侧面的传热不能忽略 ,窗口侧面传热损失占墙体总传热损失的比例相当高 ,窗户在窗口侧面的安装位置也影响窗侧面传热损失的大小 。因此内保温和外保温墙体均应尽可能考虑在窗口侧面也采取保温措施。如窗上、下侧节点热桥、窗侧面节点热桥等。对于此类问题的解决,外保温情况比内保温好一些,由于外保温在楼板处保温层连续施工时一定要把墙体保温层从下延伸,与窗台板下部相接。如果在过梁的室内侧再贴以20~30mm的苯板,保温效果会更好。
2.挑出阳台板产生的热桥
阳台由于结构上的要求 ,大量使用混凝土 ,尤其对于复合保温墙体 ,阳台处外墙保温材料被切断 ,阳台门、阳台窗、阳台板处均存在着热桥。在非保温建筑中 ,一般阳台板是直接从建筑物外墙挑出 ,造成大面积的热桥。在寒冷的时段会造成靠近阳台的室内结露 ,甚至滴水。而在保溫建筑中 ,由于阳台板、楼板、门过梁处保温层被隔断 ,且为了增加阳台的强度而大量地使用钢筋混凝土 ,使得阳台门处成为热桥。对于这种情况的解决 ,最好把阳台板与墙体用保温材料隔开 ,只把混凝土阳台板的伸出钢筋穿过保温层伸入墙内。或在楼板末端加强保温。
3.外墙角、地角、层项等节点产生的热桥
由于外墙角受热面积小于散热面积且换热系数小于墙身的换热系数 ,所以墙角处的传热量要比墙身大。因此 ,造成了外墙角的内表面温度比墙身低 ,出现了结露等不利现象。地板以下是地沟 ,如果此处没有做保温 ,或保温做的不彻底 ,刚到室内地坪就不再保温 ,则室内地角产生的热桥就会加重 。所以应加强此处的保温 ,并把保温做到底。这种情况一般可考虑在室内侧距墙角内表面约 0.6-1.0m 以内加贴一层保温材料 ,如果已有保温 ,可加厚保温层。窗上部圈梁是主要热桥部位 ,应在圈梁的室内侧粘贴苯板进行保温处理。
4.楼板与外墙产生的热桥
在保温建筑中 ,一般墙体比较薄 ,墙、屋项等均已保温 ,整体保温性能提高 ,因此楼板与外墙间的热桥就比较突出。特别是楼板与圈梁相距比较近 ,处理不好 ,附加耗热量就会明显增加。若采用外保温方式 ,不存在热桥问题 ,若是内保温 ,一般在楼板端部进行保温。
鉴于热桥的影响,在建筑设计和施工阶段也应加强构造,对热桥的防治,根据规定,设计时要依据以下原则,以便最大程度降低建筑在以后使用过程中出现热桥引起的各种问题。
首先,尽量避免出现贯通式的热桥, 如图1形式(a)、形式(b)所示。贯通式热桥以钢筋混凝土框架的填充墙中的梁和柱最为典型。这类热桥即使其宽度远小于主体部分的厚度, 也能引起内表面温度的明显下降。因此,在必须使用贯通式热桥时,可在热桥部位采取局部保温措施加强保温,最好以硬质泡沫塑料,结合墙壁内粉刷综合处理。
其次,尽量将非贯通式热桥布置在靠室外的一侧, 如图2形式(c)、形式(d)所示。因为此时的内表面温度要比热桥靠近室内一侧时高得多。
最后,尽量减少热桥断面面积。热桥断面面积越小,通过热桥的热损失越小。因此,在不影响结构功能的前提下尽量减少断面面积。
三、 结论
1.重庆地区建筑存在着各种各样的建筑热桥问题,且对使用者的工作生活学习影响较大。大大降低了建筑舒适度,同时降低了人们的正常生活质量。此外,由于建筑热桥的存在,造成了建筑能耗的大幅增加与资源的浪费。
2.各个部位的热桥问题可以通过诸如增加墙体外保温,增大已有保温层厚度等前述方法进行解决。重视住宅建筑围护结构节能,做好墙体、屋顶、门窗、地面等住宅围护结构的保温节能工作 ,设法减少围护结构的耗热损失 。同时在节能建筑工程设计中 , 应优先考虑应用能防止建筑热桥产生的外保温复合墙体。
参考文献:
1. 南艳丽、冯雅、谷晋川、王磊,夏热冬冷地区热桥对节能围护结构的影响[J ].建筑节能 ,2007(03).
2.《民用建筑节能设计标准 (采暖居住建筑部分)》,JGJ26–95
3. 重庆市居住建筑节能设计标准DB50/5024 - 2002[S].重庆:重庆大学出版社 ,2002
4. JGJ134—2001《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》