隔熱控制

建築圍護結構的隔熱控制，要求以其內表面的最高溫度值來控制室內熱環境的過熱狀況，並提出建築圍護結構的熱工性能特性參數。依據與當地室外氣候特徵參數相適應原則，圍護結構應具有相適應熱工性能特性參數，以免其內表面控制溫度過高，而因大量的輻射換熱引起人體過熱。

基本介紹

• 中文名：隔熱控制
• 外文名：Insulation control
• 描述：一種熱能節能控制系統
• 套用：牆體建築保溫材料
• 學科：熱力學

概念

當今全球兩大環境保護問題，即溫室氣體減量排放和臭氧層保護．引起世人的極大關注。建築節能，即減少建築使刷中的能耗，則是其中的重要一環。建築是用能走戶，在各國總能耗中約占30%～40%。固此，建築節能與環境保護和合理利用資源融為一體，成為當今可持續發展的熱點問題、搞好我國的建築節能工作也是促進我國建築產業可持續發展的首要任務。研製出適台我國氣候分區特點和經濟發展水平的隔熱控制系統，又具科學性、實用性和可操作生。同時在滿足建築室內熱環境前提下的《建築節能設計標準》乃是建築節能的先行課題。

隔熱板

室內空調條件下圍護結構的隔熱控制

建築圍護結構(屋頂、牆)的重要熱工性能特性參數的限定值，即熱惰性指標最小值和傳熱阻最小值(或傳熱係數最大值)是由後種方法計算確定而提供的。以下就三種建築節能控制設計的計算方法加以比較。

有效傳熱係數法

它是我國三北地區現行的《民用建築節能設計標準(採暖居住建築部分)》(JGJ 26-95)的計算方法。它是冬季採暖期間，不計西北利亞寒潮南侵對建築室內熱環境影響。並以“有效傳熱係數”考慮太陽輻射因索在內的穩定傳熱平均值計算法。在建築節能計算中，它以1980~1981年當時建築水平，選出建築圍護結構並預先規定各向牆窗的一種窗牆面積比值，確定牆(屋頂)和窗的當時保溫特性參數，即牆(屋頂)和窗的傳熱係數來作為當時典型建築計算模型，計算出通過當時圍護結構室內所失去的熱量，再根據國家節能效率要求，即要求節能係數 =50%（其中圍護結構節能 =35%）。則新建的圍護結構室內的失熱量應為 ，再反推出該圍護結構各向牆窗和屋頂應具有的傳熱係數最大限定值、作為該圍護結構滿足建築節能要求的熱工性能特性參數的限定值。並藉此確定建築節能設計標準來控制圍護結構保溫與節能性能的要求。最後求出單位建築面積上的耗能量指標，並藉以對所有新建建築的節能設計進行控制。

DOE-2軟體計算法

它又稱為“空間狀態法”。它是建立在“反應係數法”基礎上的一種計算機軟體計算法。它以計算機作為工具，以空調(或採暖)期內的室外諸多的氣候的特徵參數值可逐時輸人運算。同時，它還考慮建築不同朝向，不同窗牆面積比和不同圍護結構熱工性能特性參數，即熱惰性指標、傳熱阻(或傳熱係數)等諸多因素來計算並確定建築節能設計標準。是我國現行制定並於2001年10月1日所執行的《夏熱冬冷地區居住建築節能設計標準》（JGJ134-2001）的計算方法。它的主要優點是依靠計算機和“DOE-2”軟體指令，輸入相關氣候特徵參數，建築平、立剖面幾何尺度參數及其圍護結構熱工性能參數值即可完成運算。

建築熱環境與建築節能設計標準相關控制法

它是不穩定傳熱的平均值計算方法，其計算過程是：在《民用建築熱工設計規範》（GB50176-93）基礎上，依據單向熱波傳熱過程，建立新的建築室內熱環境控制條件，並推證出圍護結構屋頂和各向牆的熱工性能特性參數滿足此條件的一組隔熱（或保溫）限定值，即隔熱（或保溫）控制指標。然後在此控制條件下，依據牆窗間協同作用相關性原理，在上述已知牆的隔熱（或保溫）控制指標基礎上，推證出窗的一組相對應的隔熱（或保溫）控制指標。再在上述已知牆和窗的隔熱控制指標前提下，依據國家對建築節能效率要求，計算出牆和窗相對應的一組隔熱和節能控制指標。最後，依據當地氣候特徵參數：太陽輻射照度和室外空氣溫度，在空調（或採暖）期內的平均值和所設計出的當地建築的平、立、剖面的幾何特徵參數，以及上述牆（屋頂）和窗的各向隔熱和節能控制指標，計算出建築室內的得熱量（或失熱量），再計算出單位建築面積上的耗冷量（或耗熱量），從上述計算全過程來看，此法層層推進，具有科學性和可操作性。

空調環境下室內圍護結構隔熱控制指標的確定

建築外圍護結構是分隔建築室內外空間及其熱環境的分界面。通過建築外圍護結構，室內外空間（熱環境）之間存在著能量與物質的交換。室外氣候熱因子與圍護結構的熱工特性，確定了室內熱環境狀況。即當地室外氣候特徵參數確定後，建築室內熱環境只取決於外圍護結構的熱工特性參數。由此，該建築的室外氣候特徵參數，外圍護結構的熱工特性參數，室內熱環境質量特性參數之間存在必然的相關聯繫。因此，當建築室外氣候特徵參數一定時，建築室內熱環境質量特性參數值的控制就是要求建築外圍護結構的熱工特性參數值與當地氣候特徵參數值相關表達式。依據夏熱冬冷地區夏季自然通風條件下的建築隔熱控制條件，為該地區夏季室內空調條件下的圍護結構的隔熱和節能設計提供理論依據。

自然通風條件下圍護結構隔熱控制

我國長江以南廣闊的夏熱冬冷地區和夏熱冬曖地區，過去國家限於經濟發展水平，談不上統一的夏季室內空調（人工製冷）條件下的建築室內熱環境隔熱設計控制標準，更談不上建築節能設計標準。自60年代以來，以蔣襤明、陳啟高等先生為首的我國建築技術科學工作者，在民用建築自然通風條件下的夏季建築圍護結構隔熱方面，做了大量的理論和試驗研究，並為夏熱冬冷地區和夏熱冬暖地區的建築圍護結構的隔熱設計提供了有效的計算方法。通過十多年的工程實踐，到1993年，國家制定出了《民用建築熱工設計規範》，以指導該地區的圍護結構的隔熱控制。

上述規定對長江以南的夏季室外氣溫較高地區，控制上述室內熱環境，對位於其中的人而言，只能是控制其可忍耐的熱平衡水平。因此在無人工製冷室內熱環境條件下，建築隔熱設計需採取綜合防熱措施。在自然通風條件下，也只能作此權宜規定，以控制室內熱環境的過熱狀態。

顯然在自然通風（開門開窗）條件下，建築圍護結構的隔熱控制條件的核算，按雙向熱諧波作用於圍護結構內、外表面的不穩定傳熱理論計算，依據（蘇）A.M,IIIKOJJIOBEP簡化公式驗算上式較為繁瑣，建築師難以參與執行此規範的要求。

室內空調條件下的建築圍護結構隔熱控制

研究我國長江以南廣闊地區夏季室內空調條件下的圍護結構的隔熱控制，進而研究室內空調條件下通過圍護結構進入室內熱量的控制，即節能的控制，顯然是與上述自然通風條件下的圍護結構隔熱的控制條件完全不相同的。前者為雙向波作用於圍護結構兩側的不穩定傳熱過程；後者只是室外綜合溫度熱波，單向作用於圍護結構外側的不穩定傳熱過程。即建築的室內熱環境由自然通風條件到室內空調條件的改變，則室外溫度熱波通過建築圍護結構，由雙向作用轉變單向作用。因此，相應的室外氣候特徵參數、圍護結構的熱工特性參數和表征室內熱環境質量的參數之間存在相關性聯繫，找出確保室內空調條件下，滿足室內熱環境質量要求的圍護結構隔熱控制條件，便是解決此問題的關鍵。

室內空調條件下圍護結構隔熱控制指標確定

只有當圍護結構所具有的隔熱控制參數滿足理論計算要求時，才可確保室內熱環境不因室外熱波波動過大而導致人體不舒適感。夏季圍護結構隔熱控制參數-傳熱阻的最小限定值也必然是由當地室內外氣候特徵參數客觀確定的。只有當圍護結構所具有的隔熱控制參數傳熱阻滿足理論計算要求時，才可確保室內熱環境因人體輻射散熱
舒適感要求。在室內空調條件下，通過圍護結構進入室內的熱量小，依上述特徵、特性參數相應原理，是與室內熱環境質量一一對應的。

以圍護結構（屋頂、牆）的隔熱特性參數-熱惰性指標（控制室外綜合溫度熱波的衰減）、傳熱阻（控制室外進入室內的熱量，併兼顧控制室外熱波衰減）、室內得熱量（通過圍護結構進入室內熱量）， 作為圍護結構隔熱控制參數。據此，根據各地的室內外氣象參數，即可求出當地的隔熱控制指標。