第九章 建筑保温
概述：
? 我国, 民用建筑热工设计规范 GB50176-93,按下列条件，将全国
划分成五个 建筑热工设计分区：
? 严寒区,最冷月平均温度 ≤ － 10℃,日平均气温 ≤5 ℃ 的天数，
在 145天以上的地区；
? 寒冷区,最冷月平均温度 0～－ 10 ℃,日平均气温 ≤5 ℃ 的天
数在 90— 145天的地区；
? 夏热冬冷区,最冷月平均温度 0～ 10 ℃,最热月平均温度 25℃ ～
30℃ ；
? 夏热冬暖区,最冷月平均温度大于 10 ℃,最热月平均温度
25℃ ～ 29℃ ；日平均气温 ≥25 ℃ 的天数在 100— 200天，夏季防
热、冬季可不保温；
? 温和地区,最冷月平均温度 0～ 13 ℃,最热月平均温度 18℃ ～
25℃ 。日平均气温 ≤5 ℃ 的天数在 0— 90天
9-1建筑保温综合处理的基本原则
（保温措施）
1、充分利用太阳能,
日照对建筑保温的重要意义：
( 1 ) 太阳能能量密度高；
（ 2）太阳能为清洁能源；
（ 3）太阳能廉价；
（ 4）太阳能有利于人体健康；
（ 5）太阳能的利用非常现实。
2、防止冷风的不利影响,
风对室内气候的影响有两方面：一是通过门窗口或
其它孔隙进入室内，形成冷风渗透；二是作用在围护结
构外表面上，使对流换热系数变大，增强外表面的散热
量。
防止冷风的措施：应争取不使大面积外表面朝向冬季
主导风向，当受条件限制不可避免时，也应在迎风面上
尽量少开门窗或其它孔洞，严寒地区还应设臵门斗。
另外，还要综合考虑房间密闭性和透气性的关系。
?
3、选择合理的建筑体型、朝向
?
建筑师处理体型与平面设计时，首先应考虑功能
要求，必须正确处理体型，平面形式与保温的关系；
否则，不仅增加采暖费用，浪费能源，而且必然影响
围护结构的热工质量。
尽量减少表面积以减少热量的散失，球形、圆形、
方形、多边形、多层。
4、使房间具有良好的热特性与合理的供热系统：
热特性应适合使用要求。例如：全天使用的房间
应有较大的热稳定性，以防止室外温度下降或间断供
热时，室温波动太大；对于只白天使用或只有一段时
间使用的房间，要求在开始供热后，室温能较快上升
到所需标准。
当室外气温昼夜波动，特别是寒潮期间连续降温
时，为使室内气候能维持所需的标准，要有合理的供
热系统。
5、窗的设臵和保温
玻璃窗的热阻远小于其它维护结构，是保温
重点部位。
（ 1）增加窗的层数；
（ 2）改善窗框和玻璃的传热性能。
6、热桥处理
建筑保温条件薄弱的局部：墙转角、圈梁、
窗过梁、檐口等处。
9-2 外围护结构的保温设计
一、对外围护结构的保温要求
二、低限热阻的确定
三、绝热材料
四、围护结构构造方案的选择
一、对外围护结构的保温要求：
? 围护结构对室内气候的影响，主要是通过内表面温度
体现的。内表面温度过低，不仅影响人体健康，还会
出现表面结露，严重影响卫生，加重结构潮湿状况，
降低结构耐久性。
0R 0R
? 稳定传热条件下，内表面温度仅决定于室内外温度和
围护结构的总热阻, 越大则内表温度越高。
? 就大量性工业和民用建筑，控制围护结构内表面温度
不低于室内露点温度，以保证内表面不致结露是起码
的要求。
二、低限热阻的确定：
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it
? 说明：
?,冬季室内计算温度。民用建筑或其它以满足
人体生理卫生需要为主的房屋，按卫生标准取值；
工业厂房或有特殊要求的房间，按相应规范取值。
?,冬季室外计算温度。为使同类采用不同热稳
定性围护结构的房间的室内气候状况接近一致，不
同结构应采用不同的室外计算温度。
et
? 低限热阻是一种技术标准，其确定方法应由国家规范
来规定。现暂按下式确定：
A?,考虑外表面位臵的修正系数。由于计算低限热阻公式
中统一取当地的室外气温的计算值，这对外墙、屋顶等直接
接触大气的围护结构来说符合实际，但对那些不直接接触室
外空气的结构来说则需要修正。如：顶棚的上部是闷顶空间
，其温度比室外气温要高一些。见表 9-1
?,允许温差。见表 9-2。使用质量要求较高的房间，
小一些。相同的室内外气候时，按较小的 确定的
大一些，即使用质量要求越高，围护结构应有更大的保温
能力。
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经济热阻
? 按最小传热阻，节省建造费但增加采暖费；无限增加
热阻，节省采暖费但浪费建造费，存在最佳经济热阻。
? 世界发达国家外墙保温标准逐渐提高。英国（气候与
上海相近） 1973年前外墙传热系数 1.6w/(m2k),1974
年后 1.0w/(m2k), 1982年后 0.6w/(m2k), 1988年后
0.45w/(m2k)。 与北京相近气候的发达国家约为
0.35w/(m2k)。 我国北京为 0.9w/(m2k)。
三、绝热材料：
? 绝热材料,指那些绝热性能较好，即导热系数较小的 材料，
通常把导热系数小于 0.25 并能用于绝热工程的材料。
保温材料,习惯上用于控制室内热量外流的材料。
隔热材料,防止室外热量进入室内的材料。
? 导热系数 是绝热材料最重要、最基本的热物理指标。一定
温差下，导热系数越小，通过一定厚度材料层的热量越小；
同样，为控制一定热流强度所需的材料层厚度也越小。
? 影响导热系数的因素 很多，如密实性，内部孔隙的大小、
数量、形状，材料的湿度，材料骨架部分（固体部分）的
化学性质，以及工作温度等。常温下，影响最大的因素是
容重和湿度。
1。容重对导热系数的影响
容重：单位体积材料的重量。
孔隙率：材料中孔隙所占的体积与材料整体体积的百
分比
容重能很好地表明材料孔隙率的大小，一般情况下，容
重较小，孔隙率越大。
)( 3mkg?
00
2
1 10 0??
V
VN
导热系数随孔隙率增加而减小，即容重越小，导
热系数也越小。
但容重小到一定程度后，再加大孔隙率，则导热
系数不仅不再降低，还会变大，存在有 最佳容重 。例
如图 9-2。
原因是：孔隙率太大，不仅意味着孔隙的数量增
多，而且孔隙也必然增大。其结果，孔壁温差变大，
辐射传热量加大,同时，大孔隙内的对流传热也增多。
特别是由于材料骨架所剩无几，使许多孔隙互相贯通，
使 对流显著增加 。
2。湿度对导热系数的影响
重量湿度：指试样中所含水分的重量与绝干状态下试样
重量的百分比
体积湿度：湿试样中水分所占体积与整个试样体积的百
分比
重量湿度和体积湿度的换算：
00
2
21 100???
G
GG
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V
V
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材料受潮后，导热系数显著增大。原因是由于孔隙中有
了水分后，附加了水蒸气扩散的传热量，此外还增加了毛细
孔中的液态水分所传导的热量。
一般情况下，水得导热系数约为 0.58，冰的导热系数约
为 2.33，都远大于空气的导热系数 0.03。
3。温度对导热系数的影响
温度愈高，导热系数愈大。原因是当温度增高时，分
子热运动加剧，此外，孔隙内的辐射换热也增强。
热流方向对导热系数也有影响
主要表现在各向异性材料，如木材、玻璃纤维等，当
热流平行纤维方向，导热系数较大，当热流方向垂直纤
维时，导热系数较小。
? 绝热材料按材质构造分有：多孔的、板（块）状的和松
散状的。
? 从化学成分看有,无机材料,如膨胀矿渣、泡沫混凝土、
加气混凝土、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、浮石及浮石混凝
土、硅酸盐制品、矿棉、玻璃棉等； 有机材料,如软木、
木丝板、甘蔗板、稻壳等； 各种泡沫塑料 ； 铝箔 等反辐
射性能好的材料。
? 材料的选择要结合建筑物的使用性质、构造方案、施工
工艺、材料的来源以及经济指标等因素，要按材料的热
物理指标及有关的物理化学性质进行具体分析。
绝热材料的选择：
三、围护结构构造方案的选择：
1、单设保温层
由导热系数很小的材料作保温层起主要保温作用。
保温层不起承重作用，所以选择的灵活性较大，不论是
板块状，纤维状以至松散颗粒状材料均可应用。
外粉墙
砖砌体
保温层
隔汽层
内粉墙
单设保温层结构示例
2、封闭空气间层保温
封闭的空气层有良好的绝热作用。
空心砌块保温与承重结合构造
3、保温与承重相结合
空心板、空心砌块、轻质实心砌块等，既能载重又能保温。
4、混合型构造
当单独用某一种方式不能满足保温要求，或为达到保温要
求而造成技术经济上不合理时，往往采用混合型保温构造。
例如既有实体保温层，又有空气层和承重层的外墙或屋顶结
构。 如图是一个 200C的恒温车间外墙构造。
1
2
3 7
6
5
8
4 1— 混凝土；
2— 粘结剂；
3— 聚氨脂泡沫塑料；
4— 木纤维板；
5— 塑料薄膜；
6— 铝箔纸板；
7— 空气间层；
8— 胶合板涂油漆
保温层在承重层外侧的优点：
1、使墙或屋顶的主要部分受到保护，大大降低温度应
力的起伏，提高结构的耐久性。 如图 9-5。
此外，外保温对减少防水层的破坏，也是有利的。
2、由于承重层材料的热容量一般都远比保温层大，所
以这种布臵方式对房间热稳定性有利。 当供热不均匀时可
保证围护结构内表面的温度不致急剧下降，从而使室温不
致很快下降。
3、保温层放在外侧时，将减少保温层内部产生水蒸气
凝结的可能性。
4、旧房改造,特别是为了节能而加强旧房的保温型性
时，外保温处理效果最好。
倒铺屋面,即防水层不设在保温层上边，而是倒过来
设在保温层底下。国外称,Upside Down” 构造法，简称
USD 构造，如图。
结构层
覆盖层
保温层
防水层
USD 构造方法示例
9-3 传热异常部位的设计要点
一、地板保温设计的特点
二、窗户保温
三、热桥
四、其它传热异常部位保温
一、地板保温设计的特点：
1。人脚与地板直接接触传热
以木地面和水磨石两种地面为例，既是它们的表面温度完
全相同，但若赤脚站在水磨石地面上，就比站在木地面上凉
得多。这是因为两者的吸热指数 B 不同造成的。
木地面,B=10.5
水磨石,B=26.8
2.沿外墙周边局部保温处理
越靠近外墙，地板表面温度越低，单位面积的热
损失越多。如图为一采暖房屋地面及地板下土壤中
的温度分布。为改善外墙周边地板的热工状况，可
采用图示的局部保温措施。
二、窗户保温：
? 窗户保温性能低的原因，主要是缝隙透气；玻璃、窗框
和窗樘等的热阻太小。下表是常用的各类窗户的总传热
系数和总传热阻的值。
1。提高气密性，减少冷风渗透。
? 针对我国目前的情况，应从以下几方面来改善窗的保温
性能：
2.提高窗框保温性能。
3。改善玻璃部分的保温能力。
例如：双层窗、双玻璃窗、空心玻璃砖等。
三、热桥保温：
? 围护结构中，一般都有保温性能远低于主体部分的嵌入
构件，如外墙体中的刚或钢筋混凝土骨架、圈梁；楼板、
墙板中的肋条等，称为热桥。如图。
? 热桥就是热量容易通过的地方。
? 热桥保温处理，理论上就是用某种导热系数很
小的保温材料，附加到热桥的适当部位。
四、其它传热异常部位保温：
? 围护结构的其它传热异常部位有：外墙角、外墙与
内墙交角、楼地板或屋顶与外墙交角等。
? 如图为一单一材料匀质外墙角。
? 如图是加气混凝土复合墙板外墙角的保温处理。
作业：
? 在外围护结构的保温设计中应遵循哪些基本原则？
? 影响绝热材料导热系数的主要因素有哪些？
? 外围护结构的保温层放在外侧有何好处？
? 围护结构保温构造方案大致有哪几种类型？
概述：
? 我国, 民用建筑热工设计规范 GB50176-93,按下列条件，将全国
划分成五个 建筑热工设计分区：
? 严寒区,最冷月平均温度 ≤ － 10℃,日平均气温 ≤5 ℃ 的天数，
在 145天以上的地区；
? 寒冷区,最冷月平均温度 0～－ 10 ℃,日平均气温 ≤5 ℃ 的天
数在 90— 145天的地区；
? 夏热冬冷区,最冷月平均温度 0～ 10 ℃,最热月平均温度 25℃ ～
30℃ ；
? 夏热冬暖区,最冷月平均温度大于 10 ℃,最热月平均温度
25℃ ～ 29℃ ；日平均气温 ≥25 ℃ 的天数在 100— 200天，夏季防
热、冬季可不保温；
? 温和地区,最冷月平均温度 0～ 13 ℃,最热月平均温度 18℃ ～
25℃ 。日平均气温 ≤5 ℃ 的天数在 0— 90天
9-1建筑保温综合处理的基本原则
（保温措施）
1、充分利用太阳能,
日照对建筑保温的重要意义：
( 1 ) 太阳能能量密度高；
（ 2）太阳能为清洁能源；
（ 3）太阳能廉价；
（ 4）太阳能有利于人体健康；
（ 5）太阳能的利用非常现实。
2、防止冷风的不利影响,
风对室内气候的影响有两方面：一是通过门窗口或
其它孔隙进入室内，形成冷风渗透；二是作用在围护结
构外表面上，使对流换热系数变大，增强外表面的散热
量。
防止冷风的措施：应争取不使大面积外表面朝向冬季
主导风向，当受条件限制不可避免时，也应在迎风面上
尽量少开门窗或其它孔洞，严寒地区还应设臵门斗。
另外，还要综合考虑房间密闭性和透气性的关系。
?
3、选择合理的建筑体型、朝向
?
建筑师处理体型与平面设计时，首先应考虑功能
要求，必须正确处理体型，平面形式与保温的关系；
否则，不仅增加采暖费用，浪费能源，而且必然影响
围护结构的热工质量。
尽量减少表面积以减少热量的散失，球形、圆形、
方形、多边形、多层。
4、使房间具有良好的热特性与合理的供热系统：
热特性应适合使用要求。例如：全天使用的房间
应有较大的热稳定性，以防止室外温度下降或间断供
热时，室温波动太大；对于只白天使用或只有一段时
间使用的房间，要求在开始供热后，室温能较快上升
到所需标准。
当室外气温昼夜波动，特别是寒潮期间连续降温
时，为使室内气候能维持所需的标准，要有合理的供
热系统。
5、窗的设臵和保温
玻璃窗的热阻远小于其它维护结构，是保温
重点部位。
（ 1）增加窗的层数；
（ 2）改善窗框和玻璃的传热性能。
6、热桥处理
建筑保温条件薄弱的局部：墙转角、圈梁、
窗过梁、檐口等处。
9-2 外围护结构的保温设计
一、对外围护结构的保温要求
二、低限热阻的确定
三、绝热材料
四、围护结构构造方案的选择
一、对外围护结构的保温要求：
? 围护结构对室内气候的影响，主要是通过内表面温度
体现的。内表面温度过低，不仅影响人体健康，还会
出现表面结露，严重影响卫生，加重结构潮湿状况，
降低结构耐久性。
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? 稳定传热条件下，内表面温度仅决定于室内外温度和
围护结构的总热阻, 越大则内表温度越高。
? 就大量性工业和民用建筑，控制围护结构内表面温度
不低于室内露点温度，以保证内表面不致结露是起码
的要求。
二、低限热阻的确定：
ARtttR iei ???m i n
it
? 说明：
?,冬季室内计算温度。民用建筑或其它以满足
人体生理卫生需要为主的房屋，按卫生标准取值；
工业厂房或有特殊要求的房间，按相应规范取值。
?,冬季室外计算温度。为使同类采用不同热稳
定性围护结构的房间的室内气候状况接近一致，不
同结构应采用不同的室外计算温度。
et
? 低限热阻是一种技术标准，其确定方法应由国家规范
来规定。现暂按下式确定：
A?,考虑外表面位臵的修正系数。由于计算低限热阻公式
中统一取当地的室外气温的计算值，这对外墙、屋顶等直接
接触大气的围护结构来说符合实际，但对那些不直接接触室
外空气的结构来说则需要修正。如：顶棚的上部是闷顶空间
，其温度比室外气温要高一些。见表 9-1
?,允许温差。见表 9-2。使用质量要求较高的房间，
小一些。相同的室内外气候时，按较小的 确定的
大一些，即使用质量要求越高，围护结构应有更大的保温
能力。
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经济热阻
? 按最小传热阻，节省建造费但增加采暖费；无限增加
热阻，节省采暖费但浪费建造费，存在最佳经济热阻。
? 世界发达国家外墙保温标准逐渐提高。英国（气候与
上海相近） 1973年前外墙传热系数 1.6w/(m2k),1974
年后 1.0w/(m2k), 1982年后 0.6w/(m2k), 1988年后
0.45w/(m2k)。 与北京相近气候的发达国家约为
0.35w/(m2k)。 我国北京为 0.9w/(m2k)。
三、绝热材料：
? 绝热材料,指那些绝热性能较好，即导热系数较小的 材料，
通常把导热系数小于 0.25 并能用于绝热工程的材料。
保温材料,习惯上用于控制室内热量外流的材料。
隔热材料,防止室外热量进入室内的材料。
? 导热系数 是绝热材料最重要、最基本的热物理指标。一定
温差下，导热系数越小，通过一定厚度材料层的热量越小；
同样，为控制一定热流强度所需的材料层厚度也越小。
? 影响导热系数的因素 很多，如密实性，内部孔隙的大小、
数量、形状，材料的湿度，材料骨架部分（固体部分）的
化学性质，以及工作温度等。常温下，影响最大的因素是
容重和湿度。
1。容重对导热系数的影响
容重：单位体积材料的重量。
孔隙率：材料中孔隙所占的体积与材料整体体积的百
分比
容重能很好地表明材料孔隙率的大小，一般情况下，容
重较小，孔隙率越大。
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导热系数随孔隙率增加而减小，即容重越小，导
热系数也越小。
但容重小到一定程度后，再加大孔隙率，则导热
系数不仅不再降低，还会变大，存在有 最佳容重 。例
如图 9-2。
原因是：孔隙率太大，不仅意味着孔隙的数量增
多，而且孔隙也必然增大。其结果，孔壁温差变大，
辐射传热量加大,同时，大孔隙内的对流传热也增多。
特别是由于材料骨架所剩无几，使许多孔隙互相贯通，
使 对流显著增加 。
2。湿度对导热系数的影响
重量湿度：指试样中所含水分的重量与绝干状态下试样
重量的百分比
体积湿度：湿试样中水分所占体积与整个试样体积的百
分比
重量湿度和体积湿度的换算：
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材料受潮后，导热系数显著增大。原因是由于孔隙中有
了水分后，附加了水蒸气扩散的传热量，此外还增加了毛细
孔中的液态水分所传导的热量。
一般情况下，水得导热系数约为 0.58，冰的导热系数约
为 2.33，都远大于空气的导热系数 0.03。
3。温度对导热系数的影响
温度愈高，导热系数愈大。原因是当温度增高时，分
子热运动加剧，此外，孔隙内的辐射换热也增强。
热流方向对导热系数也有影响
主要表现在各向异性材料，如木材、玻璃纤维等，当
热流平行纤维方向，导热系数较大，当热流方向垂直纤
维时，导热系数较小。
? 绝热材料按材质构造分有：多孔的、板（块）状的和松
散状的。
? 从化学成分看有,无机材料,如膨胀矿渣、泡沫混凝土、
加气混凝土、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、浮石及浮石混凝
土、硅酸盐制品、矿棉、玻璃棉等； 有机材料,如软木、
木丝板、甘蔗板、稻壳等； 各种泡沫塑料 ； 铝箔 等反辐
射性能好的材料。
? 材料的选择要结合建筑物的使用性质、构造方案、施工
工艺、材料的来源以及经济指标等因素，要按材料的热
物理指标及有关的物理化学性质进行具体分析。
绝热材料的选择：
三、围护结构构造方案的选择：
1、单设保温层
由导热系数很小的材料作保温层起主要保温作用。
保温层不起承重作用，所以选择的灵活性较大，不论是
板块状，纤维状以至松散颗粒状材料均可应用。
外粉墙
砖砌体
保温层
隔汽层
内粉墙
单设保温层结构示例
2、封闭空气间层保温
封闭的空气层有良好的绝热作用。
空心砌块保温与承重结合构造
3、保温与承重相结合
空心板、空心砌块、轻质实心砌块等，既能载重又能保温。
4、混合型构造
当单独用某一种方式不能满足保温要求，或为达到保温要
求而造成技术经济上不合理时，往往采用混合型保温构造。
例如既有实体保温层，又有空气层和承重层的外墙或屋顶结
构。 如图是一个 200C的恒温车间外墙构造。
1
2
3 7
6
5
8
4 1— 混凝土；
2— 粘结剂；
3— 聚氨脂泡沫塑料；
4— 木纤维板；
5— 塑料薄膜；
6— 铝箔纸板；
7— 空气间层；
8— 胶合板涂油漆
保温层在承重层外侧的优点：
1、使墙或屋顶的主要部分受到保护，大大降低温度应
力的起伏，提高结构的耐久性。 如图 9-5。
此外，外保温对减少防水层的破坏，也是有利的。
2、由于承重层材料的热容量一般都远比保温层大，所
以这种布臵方式对房间热稳定性有利。 当供热不均匀时可
保证围护结构内表面的温度不致急剧下降，从而使室温不
致很快下降。
3、保温层放在外侧时，将减少保温层内部产生水蒸气
凝结的可能性。
4、旧房改造,特别是为了节能而加强旧房的保温型性
时，外保温处理效果最好。
倒铺屋面,即防水层不设在保温层上边，而是倒过来
设在保温层底下。国外称,Upside Down” 构造法，简称
USD 构造，如图。
结构层
覆盖层
保温层
防水层
USD 构造方法示例
9-3 传热异常部位的设计要点
一、地板保温设计的特点
二、窗户保温
三、热桥
四、其它传热异常部位保温
一、地板保温设计的特点：
1。人脚与地板直接接触传热
以木地面和水磨石两种地面为例，既是它们的表面温度完
全相同，但若赤脚站在水磨石地面上，就比站在木地面上凉
得多。这是因为两者的吸热指数 B 不同造成的。
木地面,B=10.5
水磨石,B=26.8
2.沿外墙周边局部保温处理
越靠近外墙，地板表面温度越低，单位面积的热
损失越多。如图为一采暖房屋地面及地板下土壤中
的温度分布。为改善外墙周边地板的热工状况，可
采用图示的局部保温措施。
二、窗户保温：
? 窗户保温性能低的原因，主要是缝隙透气；玻璃、窗框
和窗樘等的热阻太小。下表是常用的各类窗户的总传热
系数和总传热阻的值。
1。提高气密性，减少冷风渗透。
? 针对我国目前的情况，应从以下几方面来改善窗的保温
性能：
2.提高窗框保温性能。
3。改善玻璃部分的保温能力。
例如：双层窗、双玻璃窗、空心玻璃砖等。
三、热桥保温：
? 围护结构中，一般都有保温性能远低于主体部分的嵌入
构件，如外墙体中的刚或钢筋混凝土骨架、圈梁；楼板、
墙板中的肋条等，称为热桥。如图。
? 热桥就是热量容易通过的地方。
? 热桥保温处理，理论上就是用某种导热系数很
小的保温材料，附加到热桥的适当部位。
四、其它传热异常部位保温：
? 围护结构的其它传热异常部位有：外墙角、外墙与
内墙交角、楼地板或屋顶与外墙交角等。
? 如图为一单一材料匀质外墙角。
? 如图是加气混凝土复合墙板外墙角的保温处理。
作业：
? 在外围护结构的保温设计中应遵循哪些基本原则？
? 影响绝热材料导热系数的主要因素有哪些？
? 外围护结构的保温层放在外侧有何好处？
? 围护结构保温构造方案大致有哪几种类型？
