建筑热桥内表面温度的确定及外保温措施的研究
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摘要
随着经济的发展和人民生活水平的提高，采暖空调建筑正在迅猛增长，建筑能耗急剧上升。目前，我国采暖空调能耗已占到总能耗的1／3左右。采取有效措施，将建筑能耗降下来，对于我国建筑业的可持续发展，缓解我国能源供求紧张局面具有重要意义。
本文题目是山东省科研基金资助课题《建筑热桥的动态特性及能耗分析》(编号J03L06)的子课题。本文在阐述建筑围护结构耗热原理以及影响建筑能耗因子的基础上，采用数值模拟方法，探讨了建筑热桥传热的基本机理和影响建筑热桥传热的因素，进而对建筑热桥在围护结构传热中的影响范围进行了综合分析和计算，研究了构造柱热桥型式对建筑外墙能耗的影响，得出了构造柱在满足建筑受力面积要求的情况下，内凸构造柱较外凸构造柱略能减少散热量的结论，但是凸出过大(＞100mm)无论内凸还是外凸对建筑耗热都没有大的差别。
在数值计算中，采用ANSYS软件，求出了4种典型热桥的内部温度分布及通过热桥和周围外墒的热流量。给出了热桥对建筑外围护结构的影响区域，对于构造柱热桥其影响范围为热桥边沿向外100mm，热流量最大的位置在于热桥与外墙交界处。通过分析计算，提出了外墙外保温较为理想的方式是在建筑热桥外侧实行热桥外延
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100mm加厚保温，然后再对整个建筑外墙整体保温。最后通过实验
验证了对建筑热桥理论分析的正确性。
在分析常见建筑保温特点的基础__卜，提出减少建筑耗能量的最佳
措施为外墙外保温，利用ANSYS软件模拟计算并经过经济分析，得
出了建筑外围护结构采用聚苯板作为保温材料的最佳保温厚度为热
桥部位是(25+25)mm，建筑外墙部位为25mm，这样即可满足建筑节
能50%的要求，同时一还介绍了常用的保温材料及做法，经过经济分
析得出建筑外保温技术不仅能节约较多的能源，同时也创造了较好的
经济效益。
With the developing of economic and the rising of people's life level, the building witli healing energy consumption is rising sharply. At present ,the heating energy consumption takes one third of the entire energy consumption. So take effective measure to reduce building energy consumption is of great importance to keeping develop and ease the urgent complexion of supply and demand.
The subject is a sub subject of a fund subsidy subject of scientific research of Shandong Province, which is "The thermal bridge of building dynamic characteristic and energy consumption analysis"(Number:J03L06). On the basis of expound the theory of building exterior-protected construction energy consumption and the gene of influence the building energy, set up mathematics model, this article discuss the mechanism of dispelling the heat of the buildings' thermal bridge and the complication that influence it, and then synthetic analysis and calculate the influence range of building thermal bridge in exterior-protected construction column thermal bridge to the building outer wall get the conclusion that when the construction column can satisfy the building stress-area, in bulgy construction column dispel less heating than out bulgy construction column. But if the pole stuck out more than 100mm, in bulgy or out bulgy make no difference.
In the mathematic calculation, adopt ANSYS software, get four representative thermal bridges' internal temperature distribution and heat-flux get through the thermal bridge and the around outer wall. Present thermal bridge influence area to the building out exterior-protected construction. For the construction column thermal bridge, the influence area increase 100mm along the thermal bridge. The position of maximum heat-flux is between the thermal bridge and the outer wall. Through analysis and calculate, advance the optimal method of exterior heat preservation of outer wall is add 100mm thicken along the thermal bridge, then take heat preservation measure for the whole outer wall. At last ,validate the analysis of building thermal bridge is right through experiment.
On the basis of analysis familiar heat preservation peculiarity, advance the best way to reduce building energy consumption is exterior heat preservation of outer wall. Adopt ANSYS software, mimic calculate and then economy analysis, work out that building outer exterior-protected construction. Adopt poly phenyl board as heat preservation materials, and the best heat preservation thickness for thermal bridge is (25+25)mm, for outer wall is 25mm. In this way, it can save 50 percent energy, and at the same time introduce heat preservation materials and the way to use it in common.
Through economy analysis it can be known that building outer heat preservation technology not only save more energy, but also create economic benefit.
本文题目是山东省科研基金资助课题《建筑热桥的动态特性及能耗分析》(编号J03L06)的子课题。本文在阐述建筑围护结构耗热原理以及影响建筑能耗因子的基础上，采用数值模拟方法，探讨了建筑热桥传热的基本机理和影响建筑热桥传热的因素，进而对建筑热桥在围护结构传热中的影响范围进行了综合分析和计算，研究了构造柱热桥型式对建筑外墙能耗的影响，得出了构造柱在满足建筑受力面积要求的情况下，内凸构造柱较外凸构造柱略能减少散热量的结论，但是凸出过大(＞100mm)无论内凸还是外凸对建筑耗热都没有大的差别。
在数值计算中，采用ANSYS软件，求出了4种典型热桥的内部温度分布及通过热桥和周围外墒的热流量。给出了热桥对建筑外围护结构的影响区域，对于构造柱热桥其影响范围为热桥边沿向外100mm，热流量最大的位置在于热桥与外墙交界处。通过分析计算，提出了外墙外保温较为理想的方式是在建筑热桥外侧实行热桥外延
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100mm加厚保温，然后再对整个建筑外墙整体保温。最后通过实验
验证了对建筑热桥理论分析的正确性。
在分析常见建筑保温特点的基础__卜，提出减少建筑耗能量的最佳
措施为外墙外保温，利用ANSYS软件模拟计算并经过经济分析，得
出了建筑外围护结构采用聚苯板作为保温材料的最佳保温厚度为热
桥部位是(25+25)mm，建筑外墙部位为25mm，这样即可满足建筑节
能50%的要求，同时一还介绍了常用的保温材料及做法，经过经济分
析得出建筑外保温技术不仅能节约较多的能源，同时也创造了较好的
经济效益。
With the developing of economic and the rising of people's life level, the building witli healing energy consumption is rising sharply. At present ,the heating energy consumption takes one third of the entire energy consumption. So take effective measure to reduce building energy consumption is of great importance to keeping develop and ease the urgent complexion of supply and demand.
The subject is a sub subject of a fund subsidy subject of scientific research of Shandong Province, which is "The thermal bridge of building dynamic characteristic and energy consumption analysis"(Number:J03L06). On the basis of expound the theory of building exterior-protected construction energy consumption and the gene of influence the building energy, set up mathematics model, this article discuss the mechanism of dispelling the heat of the buildings' thermal bridge and the complication that influence it, and then synthetic analysis and calculate the influence range of building thermal bridge in exterior-protected construction column thermal bridge to the building outer wall get the conclusion that when the construction column can satisfy the building stress-area, in bulgy construction column dispel less heating than out bulgy construction column. But if the pole stuck out more than 100mm, in bulgy or out bulgy make no difference.
In the mathematic calculation, adopt ANSYS software, get four representative thermal bridges' internal temperature distribution and heat-flux get through the thermal bridge and the around outer wall. Present thermal bridge influence area to the building out exterior-protected construction. For the construction column thermal bridge, the influence area increase 100mm along the thermal bridge. The position of maximum heat-flux is between the thermal bridge and the outer wall. Through analysis and calculate, advance the optimal method of exterior heat preservation of outer wall is add 100mm thicken along the thermal bridge, then take heat preservation measure for the whole outer wall. At last ,validate the analysis of building thermal bridge is right through experiment.
On the basis of analysis familiar heat preservation peculiarity, advance the best way to reduce building energy consumption is exterior heat preservation of outer wall. Adopt ANSYS software, mimic calculate and then economy analysis, work out that building outer exterior-protected construction. Adopt poly phenyl board as heat preservation materials, and the best heat preservation thickness for thermal bridge is (25+25)mm, for outer wall is 25mm. In this way, it can save 50 percent energy, and at the same time introduce heat preservation materials and the way to use it in common.
Through economy analysis it can be known that building outer heat preservation technology not only save more energy, but also create economic benefit.
引文
1 中国建筑热协会节能专业委员会，北京市建筑节能与墙休材料革新办公室．建筑节能怎么办．北京：中国计划出版社，1997
2 杨善勤．民用建筑节能设计手册．北京：中国建筑工业出版社，1997
3 张杰，吴保华，张耀胜．节能设计中外墙平均传热系数计算分析．低温建筑技术 2003．4
4 庞丽萍，王浚，张艳红．复合保温墙体传热研究．低温建筑技术，2003．4
5 中国建筑热协会节能专业委员会，建设部建筑节能中心．外墙外保温技术．北京：中国计划出版社，1999
6 郭骏，赵立华．节能建筑中热桥对供暖负荷和能耗指标的影响．暖通空调，1995．1：10～12
7 杨莉萍，张双喜，王延东．新型复合保温砌块的热工性能分析．新型建筑材料，2002．10：85～87
8 杨万枫．隔热结构中热桥传热的分析与计算．上海海运学院学报，Vol．17 No．4 Dec．1996：39～44
9 杨善勤．混凝土小型空心砌块墙体的保温隔热和节能问题．新型建筑材料，1997．6：14～17
10 宋振宏，赵立华，范蕊．外保温墙体阳台传热分析．新型建筑材料，2003．1：24～26
11 李德荣，吴小明，徐爽．外墙岩棉外保温技术和试点工程总结．新型建筑材料，1999．5：36～39
12 张小玲．设计节能墙体时应考虑的问题．新型建筑材料，2002．4：37～39
13 鲍学芳．居住建筑节能设计研究：[学位论文]．合肥：合肥工业大学 2001
14 杨为民，郑旭．热桥对墙体传热的影响．低温建筑技术，1995．2：47(26)
15 赵立华，刘欣彤．热桥与建筑热负荷．建筑节能论文集，1996
16 民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)(JGJ26-95)
17 采暖通风工程师常用规范选．北京：中国建筑工业出版社．1994．6，380～383
18 陆耀庆．实用供热空调设计手册．北京：中国建筑工业出版社．1998
19 涂逢祥．建筑节能技术．北京：中国计划出版社．1996．9
20 郭骏．节能建筑中热桥对供暖负荷和能耗指标的影响．暖通空调，1995．2
21 任俊．热桥的影响区域．暖通空调，2001．2
22 谢守穆．冷桥对建筑能耗的影响分析．建筑节能，1994．3
23 Energy Saving with Home Improvements, Pubished by Consumers'Association and Hodder & Stoughton. 1986
24 Energy Efficiency Office of Department of the Invironment of U.K., A Homeowner's Guide to Affordable Heaping. 1993.
25 Energy Efficiency Office of Department of the Invironment of U.K., Hints to Save Energy in Your Home. 1993
26 涂逢祥，王美君，曲洪波．墙体外保温技术．中英建筑节能能合作论文集 1996．10
27 杨善勤．加气混凝土墙体和屋面在节能建筑中的应用．建筑技术开发，1996．1
28 杨善勤．保温、隔热和节能对门窗发展的要求．新型建筑材料，1996．3
29 李书田．新型建筑围护材料与施工．北京：中国建筑工业出版社，1990，
30 朗四维，林海燕，付祥钊等．《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》简介．暖通空调 2001．4，12～15
31 徐选才，冯金秋．《采暖居住建筑节能检验标准》解读．暖通空调 2003．1，24～25
32 唐鸣放，左现广．节能建筑冬季供暖临界温度．暖通空调 2003．1，29～32
33 陈超，度边俊行，谢光亚．日本的建筑节能概念与政策．暖通空调 2002．6，40～43
34 王昭俊．夏热冬冷地区的节能住宅研究．暖通空调 2002．3，24～26
35 龙惟定．试论建筑节能的新概念．暖通空凋 1999．1，31～35
36 Alan Meier. "Toward more efficient energy use though demand-side management. Berkeley Lab, University of Califormia,July 1996.
37 冯葆纯．纤维增强外保温复合墙体．建筑节能 1996．4
38 章熙民．传热学．北京：中国建筑工业出版社 ，2001第四版，24～100，101～173
39 林瑞泰．热传导理论与方法．天津：天津大学出版社，1992．12，9～13
40 房志勇．建筑节能技术教程．北京：中国建材工业出版社，1997．6
41 张洪济．热传导．北京：高等教育出版社，1992
42 [美]C．B．史密斯：节能技术．北京：机械工业出版社，1987．10
43 付祥钊．建筑节能技术．北京：中国建筑工业出版社，2002．10第一版
44 彦启森 赵庆竹．建筑热过程．北京．中国建筑工业出版社，1986．12第一版
45 西安建筑科技大学等院校．建筑物理．北京：中国建筑工业出版社2001．12第三版
46 杨强生，浦保荣．高等传热学．上海：上海交通大学出版社，1996
47 陶文铨．数值传热学(第2版)．两安：西安交通大学出版社．2001
2 杨善勤．民用建筑节能设计手册．北京：中国建筑工业出版社，1997
3 张杰，吴保华，张耀胜．节能设计中外墙平均传热系数计算分析．低温建筑技术 2003．4
4 庞丽萍，王浚，张艳红．复合保温墙体传热研究．低温建筑技术，2003．4
5 中国建筑热协会节能专业委员会，建设部建筑节能中心．外墙外保温技术．北京：中国计划出版社，1999
6 郭骏，赵立华．节能建筑中热桥对供暖负荷和能耗指标的影响．暖通空调，1995．1：10～12
7 杨莉萍，张双喜，王延东．新型复合保温砌块的热工性能分析．新型建筑材料，2002．10：85～87
8 杨万枫．隔热结构中热桥传热的分析与计算．上海海运学院学报，Vol．17 No．4 Dec．1996：39～44
9 杨善勤．混凝土小型空心砌块墙体的保温隔热和节能问题．新型建筑材料，1997．6：14～17
10 宋振宏，赵立华，范蕊．外保温墙体阳台传热分析．新型建筑材料，2003．1：24～26
11 李德荣，吴小明，徐爽．外墙岩棉外保温技术和试点工程总结．新型建筑材料，1999．5：36～39
12 张小玲．设计节能墙体时应考虑的问题．新型建筑材料，2002．4：37～39
13 鲍学芳．居住建筑节能设计研究：[学位论文]．合肥：合肥工业大学 2001
14 杨为民，郑旭．热桥对墙体传热的影响．低温建筑技术，1995．2：47(26)
15 赵立华，刘欣彤．热桥与建筑热负荷．建筑节能论文集，1996
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17 采暖通风工程师常用规范选．北京：中国建筑工业出版社．1994．6，380～383
18 陆耀庆．实用供热空调设计手册．北京：中国建筑工业出版社．1998
19 涂逢祥．建筑节能技术．北京：中国计划出版社．1996．9
20 郭骏．节能建筑中热桥对供暖负荷和能耗指标的影响．暖通空调，1995．2
21 任俊．热桥的影响区域．暖通空调，2001．2
22 谢守穆．冷桥对建筑能耗的影响分析．建筑节能，1994．3
23 Energy Saving with Home Improvements, Pubished by Consumers'Association and Hodder & Stoughton. 1986
24 Energy Efficiency Office of Department of the Invironment of U.K., A Homeowner's Guide to Affordable Heaping. 1993.
25 Energy Efficiency Office of Department of the Invironment of U.K., Hints to Save Energy in Your Home. 1993
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27 杨善勤．加气混凝土墙体和屋面在节能建筑中的应用．建筑技术开发，1996．1
28 杨善勤．保温、隔热和节能对门窗发展的要求．新型建筑材料，1996．3
29 李书田．新型建筑围护材料与施工．北京：中国建筑工业出版社，1990，
30 朗四维，林海燕，付祥钊等．《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》简介．暖通空调 2001．4，12～15
31 徐选才，冯金秋．《采暖居住建筑节能检验标准》解读．暖通空调 2003．1，24～25
32 唐鸣放，左现广．节能建筑冬季供暖临界温度．暖通空调 2003．1，29～32
33 陈超，度边俊行，谢光亚．日本的建筑节能概念与政策．暖通空调 2002．6，40～43
34 王昭俊．夏热冬冷地区的节能住宅研究．暖通空调 2002．3，24～26
35 龙惟定．试论建筑节能的新概念．暖通空凋 1999．1，31～35
36 Alan Meier. "Toward more efficient energy use though demand-side management. Berkeley Lab, University of Califormia,July 1996.
37 冯葆纯．纤维增强外保温复合墙体．建筑节能 1996．4
38 章熙民．传热学．北京：中国建筑工业出版社 ，2001第四版，24～100，101～173
39 林瑞泰．热传导理论与方法．天津：天津大学出版社，1992．12，9～13
40 房志勇．建筑节能技术教程．北京：中国建材工业出版社，1997．6
41 张洪济．热传导．北京：高等教育出版社，1992
42 [美]C．B．史密斯：节能技术．北京：机械工业出版社，1987．10
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44 彦启森 赵庆竹．建筑热过程．北京．中国建筑工业出版社，1986．12第一版
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46 杨强生，浦保荣．高等传热学．上海：上海交通大学出版社，1996
47 陶文铨．数值传热学(第2版)．两安：西安交通大学出版社．2001
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