建筑物理筆記

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上第一章 建筑熱工學基礎知識1.1 室內熱環(huán)境Indoor Thermal and Humid Environment1.室內熱濕環(huán)境構成要素及其對人體熱舒適的影響（1）構成室內熱濕環(huán)境的要素：室內空氣溫度、空氣濕度、氣流速度、環(huán)境輻射溫度。（2）欲保持人體穩(wěn)定的體溫，體內產熱量應與環(huán)境失熱量相平衡。q =M±C±R-Eq人體得失的熱量 q=36.5 人體處于熱平衡正常比例散熱 對流換熱C占總散熱量 25%30% 輻射散熱R占總散熱量 45%50% 呼吸和無感覺蒸發(fā)散熱 25%30%Metabolic人體產熱量 （取決于機體活動劇烈程度）安靜狀態(tài)的成

2、年人 95115W/h重體力勞動成年人 580700W/h東方人base metabolic 64W/h根據人的活動不同，代謝不同。所以不同的功能空間設置，要根據滿足的代謝需求不同進行適宜性設計。Met代謝率=general work metabolic/基礎代謝量Convection人體對流換熱量 （當人體表面與周圍空氣存在溫差時的熱交換值）E值小于零，散熱，感到涼爽或寒冷；E值大于零，得熱，感到炎熱或溫暖。Radiation人體輻射換熱量 （人體表面與周圍墻壁、頂棚、地面以及窗玻璃之間進行的）當人體表面溫度高于周圍表面溫度時，輻射換熱，失熱，R負；反之得熱，R正。Evaporation人體

3、蒸發(fā)散熱量未出汗，通過呼吸和無感覺的皮膚蒸發(fā)；大量出汗，隨汗液蒸發(fā)E顯著增加。2.室內熱濕環(huán)境的評價方法和標準最簡便、最廣泛應用的指標是室內空氣溫度。（1）有效溫度ET Effective Temperature包括因素有空氣溫度、空氣濕度和氣流速度。新有效溫度所謂ET*，就是相對濕度為50%的假想封閉環(huán)境中相同作用的溫度。該指標同時考慮了輻射、對流和蒸發(fā)三種因素的影響，因而受到了廣泛的采用。等新有效溫度曲線如圖所示。（2）熱感覺PMV-PPD指標將兩個人體參數列入考慮：人的活動量和衣著情況-0.50.5 Index of Interior Heat Comfort服裝熱阻Icl是服裝保溫性能

4、的一個指標，常用單位為m2·K/W 和clo，兩者的關系為1clo= 0.155m2·K/W。1clo 的定義是一個靜坐者在21 空氣溫度、空氣流速不超過0.05 m/s、相對濕度不超過50 % 的環(huán)境中感到舒適所需要的服裝的熱阻，相當于內穿襯衣外穿普通外衣時的服裝熱阻。3.濕空氣的物理性質(1)水蒸氣分壓力根據道爾頓分壓定律 Pw=Pd +PPw濕空氣總壓力 Pd干空氣總壓力 P水蒸氣分壓力水蒸氣壓 Vapor Pressure飽和水蒸氣壓 Saturation Vapor Pressure 飽和水蒸氣壓隨溫度升高增大（2）空氣濕度絕對濕度 單位體積空氣中所含水蒸氣的重量

5、相對濕度 Relative HumidityRH=Partial Vapor Pressure/ Saturation Vapor Pressure*100%對室內熱環(huán)境 正常濕度范圍大致是30%60%濕空氣線圖（3）露點溫度大氣壓力一定，空氣含濕量不變的情況下，未飽和的空氣因冷卻而達到飽和狀態(tài)時的溫度。1.2 室外熱濕環(huán)境Outdoor Thermal and Humid Environment1.地區(qū)性氣候及其特征室外熱氣候構成要素：一個地區(qū)的氣候狀況是許多因素綜合作用的結果，與建筑物密切相關的氣候因素有： 太陽輻射、室外空氣溫度、空氣濕度、風、降水等。 （1）空氣溫度影響室外空氣溫度的因

6、素：A.太陽輻射熱量(決定性作用) 空氣溫度的日變化、年變化，以及隨地理緯度而產生的變化，都是由于太陽輻射熱量的變化而引起的。B.大氣環(huán)流作用 無論是水平方向還是垂直方向的空氣流動，都會使高、低溫空氣混合，從而減少地域間空氣溫度的差異。C.下墊面狀況 草原、森林、水面、沙漠等不同的地面覆蓋層對太陽輻射的吸收及與空氣的熱交換狀況各不相同，對空氣溫度的影響不同，因此各地溫度也就有了差別。D.海拔高度、地形地貌等。室外氣溫有明顯的日變化與年變化規(guī)律。日較差:一日內氣溫的最高值與最低值之差，用來表示氣溫的日變化。對北半球來說，最高月平均氣溫出現在7月或8月，而最低月平均氣溫出現在1月或2月。年較差:一

7、年內最熱月與最冷月的平均氣溫差。（2）太陽輻射太陽輻射熱的影響因素： A.太陽高度角 由于大氣層對不同波長的太陽輻射具有選擇性的反射與吸收作用，因此在不同的太陽高度角下，光譜的成分不同。太陽高度角愈高，紫外線及可見光成分就愈多，紅外線成分則減少。散射輻射強度與太陽高度角成正比，與大氣透明度成反比,云天的散射輻射照度較晴天大。B.大氣透明度 大氣透明度的影響隨大氣中的煙霧、灰塵、水汽及二氧化碳等造成的混濁狀況而異。城市上空的大氣較農村混濁，透明度較差，因此城市區(qū)域的太陽直射輻射照度比農村弱。C.海拔高度 海拔愈高，太陽光線所透過的大氣層愈薄，同時大氣中的云量與塵埃也就愈少，所以在海拔高的地區(qū)，太

8、陽直射輻射照度較大。在海拔高的地方散射輻射照度低。D.緯度 因為高緯度地區(qū)的太陽高度角小，太陽輻射透過的大氣層較厚，所以太陽直射輻射隨緯度的增加而減小。太陽輻射熱交換示意圖（3）空氣濕度我國因受海洋氣候的影響，南方大部分地區(qū)相對濕度以夏季為最大，秋季最小。（4）風大氣環(huán)流：由于太陽輻射熱在地球上照射不均勻，引起赤道和兩極間出現溫差，從而引起大氣從赤道到兩極和從兩極到赤道的經常性活動。它是造成各地氣候差異的主要原因。地方風：由于地表水陸分布、地勢起伏、表面覆蓋等地方性條件的不同而引起的風叫，如海陸風、季風、山谷風、庭院風及巷道風等。除季風外，都是由局部地方晝夜受熱不均引起的，所以都以一晝夜為周期

9、，風向產生晝夜交替的變化。風特性指標：風向、風速。通常用風玫瑰圖來表示。2.建筑氣候分區(qū)以及對建筑設計的基本要求建筑熱工設計分區(qū)及設計要求全國建筑熱工設計分區(qū)圖3.城市氣候及其起因（1）空氣溫度和輻射溫度（2）城市風和紊流城市房屋、街道的高低、縱橫交錯，使城市區(qū)域下墊面粗糙程度增大，市區(qū)內風速減小。（3）溫度和降水道路硬質鋪裝 導致自然蒸發(fā)量減小 絕對濕度和相對濕度較郊外略低降水并不能增加城區(qū)地表儲水量 而是又排水設備迅速輸送至城外（4）太陽輻射與日照由于城市中的大氣污染程度要比郊區(qū)大，大氣中具有豐富的凝結核，一旦條件適宜就產生大量的霧。1.3 建筑圍護結構傳熱基礎知識Basic Knowle

10、dge of Heat Transmission for Envelope Structure熱量傳遞三種基本方式：導熱、對流、輻射1.導熱（1）溫度場、溫度梯度和熱流密度（2）傅立葉公式 Formula of Thermal Transmissionq=(T1-T2)/d（3）導熱系數影響因素：物質種類、結構成分、密度、濕度、壓力、溫度等。金屬的導熱系數最大，非金屬和液體次之，氣體最小?？諝獾膶嵯禂岛苄。涣鲃拥目諝饩褪且环N很好的絕熱材料；故如果材料中有很多空隙，就會大大降低值。2.對流分為自然對流natural convection和受迫對流forced convection。主要是空氣

11、沿圍護結構表面流動時，與壁面之間所產生的熱交換過程。一般情況下在壁面附近，存在著層流區(qū)、過渡區(qū)、紊流區(qū)三種流動情況。3.輻射一般建筑材料看做灰體（1）物體表面對外來輻射的吸收與反射特性 短波輻射，顏色起主導作用，白色對可見光反射能力最強長波輻射，材性起主導作用（2）物體之間的輻射換熱4.圍護結構的傳熱過程EmissionConductionAbsorption第二章 建筑圍護結構的傳熱計算與應用2.1 穩(wěn)定傳熱Steady Heat Transmission Phenomena1.一維穩(wěn)定傳熱特征平壁：當寬度與高度遠遠大于厚度時，則通過平壁的熱流可視為只有沿厚度一個方向，即一維傳熱。當內外表面

12、溫度保持穩(wěn)定時，則通過平壁的傳熱情況亦不會隨時間變化Heat Conduction of WallHeat Emission of Wall2.單層平壁的導熱和熱阻（1）單層勻質平壁的導熱熱阻越大 圍護結構保溫效果越好（2）多層平壁的導熱與熱阻多層平壁：由幾種不同材料組成的平壁計算總熱阻：算出每一層熱流強度q1 q2 q3根據穩(wěn)定傳熱特征 q=q1=q2=q3聯(lián)立，R=R1+R2+R33.平壁的穩(wěn)定傳熱過程4.封閉空氣間層的熱阻建筑設計中常利用封閉空氣間層作為圍護結構的保溫層對普通空氣間層，提高其熱阻，首要設法減少輻射換熱量將空氣間層布置在圍護結構的冷層，降低間層平均溫度；在間層壁面上圖貼輻射

13、系數小的反射材料，常用鋁箔第三章 建筑保溫與節(jié)能3,1建筑保溫與節(jié)能設計策略（1）充分利用太陽能（2）防止冷風的不利影響（3）選擇合理的建筑體形和平面形式（4）房間具有良好的熱工特性、建筑具有整體保溫和蓄熱能力（5）建筑保溫系統(tǒng)科學、節(jié)點構造設計合理（6）建筑物具有舒適、高效的供熱系統(tǒng)3.2 非透明圍護結構的保溫與節(jié)能1.圍護結構最小總傳熱阻的確定2.樓底面的保溫節(jié)能3.3 保溫材料與構造1、影響導熱系數的因素（1）密度：密度小 孔隙率大孔隙率大 導熱系數?。?）濕度：材料受潮后，其導熱系數將顯著增大。（3）保溫材料的選擇2、保溫構造類型（1）保溫、承重合二為一  如果承重材料或構件

14、除具有足夠的力學性能外，同時還具有足夠的熱阻值，就能二者合為一體，例如混凝土空心砌塊、輕質實心砌塊等。這種方式構造簡單、施工方便，多用于低層或多層墻承式建筑。（2）單設保溫層  在房屋建筑中，由于承重層必須采用強度高、力學性能好的材料或構件，但這些材料的導熱系數大，在結構要求的厚度內，熱阻遠不能滿足保溫的需要。為此，必須用導熱系數較小的材料作保溫層，鋪設或粘貼在承重層上。由于保溫層與承重層分開設置，對保溫材料選擇的靈活性比較大，不論是板塊狀、纖維狀以至松散顆粒材料，均可應用。（3）復合構造近些年來，新型、高效材料、新的技術不斷出現，當單獨用某一種方式不能滿足功能要求(其中包含保溫要求

15、)時，或為達到這些要求而造成技術經濟不合理時，或者施工甚為困難時，往往采用復合構造。這樣既能充分利用各種材料的特性，又能經濟、有效地滿足包括保溫性能要求在內的各項功能要求。雖然構造可能復雜些，但在方案比較中卻有明顯的技術和經濟優(yōu)勢。在復合結構中常采用單層或多層封閉空氣間層與帶反射材料的封閉空氣間層。這樣既可有效地增大熱阻、滿足保溫性能的需要，也可減輕圍護結構的自重，使承重結構更經濟合理。（4）封閉空氣層3、保溫層的位置（1）內保溫保溫層設在承重層內側（2）外保溫保溫層設在承重層外側（3）中保溫或夾芯保溫保溫層設在承重結構層中間三種保溫構造的特點比較：4.倒鋪屋面5.熱橋保溫在建筑熱工學中，形象

16、地將容易傳熱的構件或部分稱為“熱橋”。下圖為高效輕質保溫材料制成的輕板，其中的薄壁型鋼骨架，就是板材的熱橋。從圖中可以看出，以熱橋為中心的一小部分，內表面層失去的熱量比其他部位多，所以該處內表面溫度比主體部分低一些。在外表面上則相反，由于傳到熱橋外表面處的熱量比主體部分多，所以該處外表面溫度要比主體部分外表面溫度高一些。當然，這里所說的熱量指的是熱流強度，而不是總熱量。（1）熱橋的特點：根據以上分析可知，熱橋是圍護結構中熱量容易通過的構件或部位。因此，熱橋的特點是由比較才能表現出來的,只有相對概念。例如，在鋼筋混凝土框架填充墻中的鋼筋混凝土梁、柱都是磚墻的熱橋；但如在加氣混凝土砌塊墻中有磚砌的

17、柱子，那么磚柱就成了加氣混凝土墻的熱橋。（2）熱橋的類別:A.貫通式熱橋B.非貫通式熱橋(內熱橋、外熱橋）（3）熱橋的保溫控制指標熱橋內表面溫度由于前述按最小總熱阻設計的圍護結構，只保證主體部分達到保溫要求，并沒有考慮熱橋的影響，所以，還要單獨校核熱橋內表面是否會因溫度過低而結露，以便決定是否需要采取相應的保溫措施。3.4 透明維護結構的保溫與節(jié)能透明圍護結構在外圍護結構總面積中占有相當的比例，一般在30%60%之間。提高窗保溫能力的措施：A. 迎風面(冬季主導風)不設或少設洞口;B. 控制各向墻面的開窗面積規(guī)范規(guī)定以窗墻面積比為控制指標。窗墻面積比是表示窗洞口面積與房間立面單元面積(即房間層

18、高與開間定位線圍成的面積)的比值。并規(guī)定采暖居住建筑當墻體按最小總熱阻設計時，各朝向的窗墻面積比為：北向不大于0.20；東、西向不大于0.25(單層窗)或0.30(雙層窗)；南向不大于0.35。C. 提高窗的氣密性，減少冷風滲透我國有關標準作了規(guī)定，如果達不到標準的要求，則應采取密封措施。實腹鋼窗窗縫處理方法，這種方法是將彈性較好的橡皮條固定在窗框上，窗扇關閉時壓緊在密封條上，效果良好。在木窗上同時采用密封條和減壓槽效果較好，風吹進減壓槽時，形成渦流，使冷風和灰塵的滲入減少。在提高窗戶氣密性的同時，并非氣密程度愈高愈好，窗戶過分氣密對居室衛(wèi)生狀況和人體健康都是不利的。D. 提高窗框的保溫性能&

19、#160;   通過窗框的熱損失，在窗戶的總熱損失中占有一定的比例。它的大小主要取決于窗框材料的導熱系數。以木材或塑料作窗框時，其保溫性能較好，熱損失較少；而用鋼或鋁合金作窗框時，由于金屬材料導熱系數大，其熱損失亦相應增大。為此，為節(jié)約能源與提高建筑室內環(huán)境質量，宜推廣應用塑料窗框。但不論用什么材料做窗框，都應將窗框與墻之間的縫隙用保溫砂漿或泡沫塑料等填充密封。此外，窗框不宜平墻體內表面裝置，而應設在墻體的中間部位，以防止窗洞口周邊內表面溫度過低。E. 增加玻璃部分的保溫能力玻璃的熱阻很小，增加窗扇層數，可使層與層之間形成封閉空氣間層，從而增大窗的熱阻。為了節(jié)省材料、簡化構

20、造，也可在單層窗扇上安裝雙層玻璃，兩層玻璃之間形成封閉空氣層，從而加大了玻璃部分的熱阻。這種窗常稱雙玻璃窗。玻璃之間空氣層厚度以20-30mm為宜，既可有良好的保溫性能，造價也不致過高。玻璃上涂貼對輻射有選擇性穿透及吸收性能的材料(如二氧化錫、銦等)，可使其最大限度地向室內透射陽光，減少室內向室外輻射的熱損失，因而增強了窗戶的保溫能力，其效果幾乎相當于設置雙層玻璃窗。F. 窗簾的使用在窗的內側或雙層窗的中間掛窗簾是提高窗戶保溫能力的一種靈活、簡便的方法。如在窗內側掛鋁箔隔熱窗簾(在玻璃纖維布或其他布質材料內側貼鋁箔)后，窗戶的熱阻值可比單層玻璃提高2.7倍。此外，以各種適宜的保溫材料制作各種形

21、式的保溫窗扇，在白天開啟、夜晚關上，可以大大地減少通過窗戶的熱損失。這一措施，近年來在太陽能建筑中得到了廣泛的應用。3.5 被動式太陽能利用設計（1）主動式太陽能建筑 在利用太陽能的同時，靠機械動力驅動，一定程度上也耗能。（2）被動式太陽能建筑將建筑物自身或某一部分、構件作為太陽能的集熱、蓄熱及散熱“設備”，而進行太陽能與建筑用能的熱運轉形式。A 直接受益型被動式太陽能建筑 原理：通過建筑洞口的合理設計，讓太陽能（陽光）直接進入建筑室內空間，通過對流、輻射的方式與室內進行熱交換，達到用能并節(jié)能目的。B 集熱墻被動式太陽能建筑原理如圖。最早的集熱墻采用50cm厚砼制成。目前集熱墻在材料選用上有較

22、大變化，如：磚、石墻；水墻；相變蓄熱材料墻。C 附加日光間式被動太陽能建筑 在建筑的適當位置或利用建筑的走廊（南外廊）、封閉陽臺、門廳等輔助房間，通過合理設計使其成為太陽能暖房，達到與室內熱交換的目的。這種形式國內外都有研究和應用，其效果較好。利于建筑造型的藝術處理；房屋的利用率提高；熱損失減少。D 被動式太陽能建筑采用被動式太陽能采暖方案：當太陽輻射熱透過日光室玻璃照射到墻面上時，墻面吸收熱能，溫度升高，并通過對流方式將熱量傳給日光室內的空氣，使之溫度升高，由上部開口流入室內；室內的低溫空氣由下部開口流進日光室，不斷循環(huán)流動的空氣提高了室內氣溫，從而改善了室內熱環(huán)境。 注意問題: (1)日光

23、室的朝向應選擇當地日照時間長、太陽輻射強烈的方位，一般以東南、南、西南向為宜；    (2)日光室的玻璃應選擇熱光比大的玻璃，并應有較大的面積。這是因為玻璃是短波熱射線的透射體，而又是長波熱射線的非透射體，能阻擋日光室的熱量輻射外逸；    (3)墻面對太陽輻射熱的吸收至關重要，表面一定要用對太陽輻射熱吸收系數大的材料；    (4)上下通風口尺寸應適當，過大、過小都會影響采暖效果；    (5)在使用上，當夜晚或無日輻射的時候，如日光室的氣溫低于室內氣溫，應關閉上、下通風口

24、，避免室內熱量的損失。    除利用太陽能采暖之外，在建筑上還可設法利用太陽能使建筑物的各部分產生較大的溫差，以加強室內通風，也能取得較好的效果。 第四章 建筑圍護結構的傳濕與防潮4.1 建筑圍護結構的傳濕1.材料吸濕特性材料的吸濕濕度在相對濕度相同的條件下，隨溫度的降低而增加。2.圍護結構中的水分轉移當材料內部存在壓力差、濕度差、溫度差時，都能引起材料內部水分轉移，在材料內部遷移的只能是兩種形態(tài)：一種是氣態(tài)擴散的形式、一種是以液態(tài)水分的毛細滲透形式。3.內部冷凝的檢驗檢驗內表面是否產生冷凝，實質上是檢驗該處的溫度是否低于露點溫度。通常，對正常濕度的房間，若圍護結

25、構按最小總熱阻方法進行設計，主體部分一般不會產生表面冷凝。但圍護結構中的保溫薄弱部位則應認真檢驗和慎重處理。為判斷圍護結構內部是否會出現冷凝現象，可按下述步驟檢驗:（1）根據室內、外空氣的溫濕度，確定水蒸汽分壓力Pi和Pe，并依次計算出圍護結構各層的水蒸汽分壓力，作出P分布線。（2）根據室內、外空氣溫度ti和te，確定圍護結構各層的溫度，并從附錄中查出相應的飽和水蒸汽分壓力Ps，作出Ps分布線。 （3）根據P線與Ps線相交與否來判斷圍護結構內部是否會出現冷凝現象。Ps線與P線不相交，說明內部不會產生冷凝；Ps線與P線兩線相交，則內部會出現冷凝。圍護結構內部冷凝的判斷4. 冷凝位置及冷凝強度在圍

26、護結構蒸汽滲透的途徑中，若材料的蒸汽滲透系數出現由大變小的界面，水蒸汽在此將遇到較大的阻礙，最易發(fā)生冷凝現象。習慣上把這個最易出現冷凝而且凝結最嚴重的界面，叫做圍護結構內部的“冷凝界面”，如圖。4.2 圍護結構的防潮1.防止和控制表面冷凝A.對于正常濕度的采暖房間，若圍護結構已按最小總熱阻設計，且保溫薄弱的部位也進行了檢驗和處理，一般情況下不會出現表面冷凝現象。但使用中應盡可能使圍護結構內表面附近的氣流暢通，家具不宜緊靠外墻布置。為防止供熱不均勻而引起圍護結構內表面溫度的波動，圍護結構內表面層宜采用蓄熱系數較大的材料，利用它蓄存的熱量起調節(jié)作用，減少出現周期性冷凝的可能。B.對于高濕房間，一般

27、是指冬季室內空氣溫度處于1820以上，而相對濕度高于75的房間。此類建筑應盡量防止表面顯潮和滴水現象，以免結構受潮和影響房間使用質量。當房屋在使用中處于短暫或間歇性高濕狀況時，為避免圍護結構內表面冷凝水形成水滴下落，內表面可采用吸濕能力強又耐潮濕的飾面層。在凝結期，水分被飾面層所吸收，待房間比較干燥時，水分又從飾面層蒸發(fā)出去。當房屋在使用中處于連續(xù)高濕狀態(tài)時，為避免圍護結構內部受潮，內表面應設不透水飾面或增設防水層，以阻止冷凝水滲入圍護結構深部。對于那種連續(xù)處于高濕條件下、又不允許內表面冷凝水滴落的房間，內表面在采用不透水材料層時，還應在構造上采取措施將表面冷凝水滴導流，并有組織地排除。2.防

28、止和控制內部冷凝 A.材料層次的布置使水蒸汽“進難出易”B.設置隔汽層建筑設計是一項綜合性的技術工作，盡管“進難出易”是合理構造的原則，但有時卻難以完全遵循。此時為了消除或減弱圍護結構內部的冷凝現象，在保溫層蒸汽滲入的一側設置隔蒸汽層，使水蒸汽分壓力急劇下降，從而避免內部冷凝的產生。采用隔汽層防止和控制圍護結構內部冷凝，是目前設計中應用最普遍的一種措施。 C.設置通風間層或泄汽溝道設置隔汽層雖能改善圍護結構內部的濕狀況，但有時并不一定是最妥善的辦法，因為隔汽層的隔汽質量在施工和使用過程中難以保證。為此，在圍護結構中設置通風間層或泄汽通道。3.防止夏季結露的措施（1）架空層防結露（2）空氣層防結

29、露（3）材料層防結露（4）呼吸防結露（5）密閉防結露（6）通風防結露（7）空調防結露4.防止地面泛潮的措施在我國廣大南方地區(qū)，由于春季大量的降水，春夏之交氣溫驟升驟降，變化幅度甚大，加之空氣的濕度大，當空氣溫度突然升高時，某些表面特別是地面的溫度將處于露點溫度之下，于是出現了泛潮現象。由于南方地區(qū)的氣候條件與北方地區(qū)顯著不同，建筑狀況也有許多區(qū)別，因此地面泛潮的防止措施也與采暖建筑不盡相同。地面應具有一定的熱阻，減少地面對土層的傳熱量；地面表層材料的蓄熱系數要小，當空氣溫度升高時，表面溫度能隨之波動；表面材料有一定的吸濕作用，以“吞吐”表層偶爾凝結的水分。水泥砂漿地面、混凝土地面、水磨石地面等

30、不滿足上述三個條件，故容易泛潮；而木地面、粘土磚地面、三合土地面基本滿足上述要求，一般也就不泛潮。值得注意的是，泛潮現象也可能在墻面、頂棚等表面出現，所以在一般非用水房間不宜采用不透汽材料作內飾面。第五章 建筑放熱與節(jié)能5.1熱氣候特征與防熱途徑1.熱氣候特征與我國炎熱地區(qū)的范圍濕熱地區(qū)建筑，總體布置靈活。防熱措施有 陽臺、涼臺、遮陽板、通風屋頂等。干熱地區(qū)建筑生土建筑、內院、柱廊、空氣層隔熱等等。2.室內過熱的原因和防熱措施（1）夏季室內過熱的原因A.較高的室外氣溫;B.較強的太陽熱輻射;C.室內生產、生活產熱;D.圍護結構隔熱能力差。（2）建筑防熱的綜合處理措施a城市、區(qū)域以及建筑的科學規(guī)

31、劃 b房間的自然通風組織c圍護結構的隔熱與散熱 d窗口遮陽 f較高的環(huán)境綠化率與合理的建筑飾面處理室內環(huán)境過熱往往是多種因素造成的，因此，必須采取綜合措施才能取得較好的效果。 5.2 屋頂與外墻的隔熱設計1. 隔熱設計標準房間在自然通風情況下，建筑物的屋頂和東、西外墻的內表面最高溫度應滿足下式要求： qmaxte.max 式中 qmax 圍護結構內表面最高溫度()； te.max 夏季室外計算溫度最高值()。內表面溫度的高低直接反映了圍護結構的隔熱性能；同時，內表面溫度直接與室內平均輻射溫度相聯(lián)系，即直接關系到內表面與室內人體的輻射換熱，控制內表面最高溫

32、度，實際上就控制了圍護結構對人體輻射的最大值。2. 室外綜合溫度由于引起室內溫度過熱的室外環(huán)境氣候因素主要是太陽熱輻射和室外氣溫。它們對圍護結構的熱作用方式雖然不同，但對圍護結構的影響結果卻是一樣的，即最終結果都使圍護結構內表面溫度升高。 為了便于進行圍護結構的隔熱計算和設計，有必要給定一個室外熱作用參數。圍護結構所受熱作用及室外綜合溫度的概念室外綜合溫度除有周期波動外，還有以下特點：A.在夏季，同一地點、同一天中，各朝向的太陽輻射照度是不同的。即使房屋各朝向的外表面狀況相同，各朝向的室外綜合溫度也是不一樣的。B.在室外綜合溫度中，太陽輻射熱當量溫度表示圍護結構外表面所吸收的太陽輻射熱對室外熱

33、作用提高的程度。外表面太陽輻射熱吸收系數起著舉足輕重的作用。室外綜合溫度并非完全客觀的參數，而是具有人為因素的影響。C.由于室外綜合溫度呈周期性波動變化，在圍護結構隔熱設計的計算中，必須確定其最大值、平均值及振幅。3.外圍護結構隔熱計算夏季自然通風的房屋建筑，其圍護結構外表面受到室外綜合溫度的周期性熱作用，內表面則處于室內空氣周期性熱作用下，這兩種溫度的波動周期都是24h。因此，應按雙向周期性傳熱理論計算。當圍護結構構造方案確定后，便可進行隔熱性能的驗算，其目的是檢驗內表面最高溫度是否滿足(規(guī)范)要求。4. 外圍護結構隔熱設計原則（1）分清 主次,突出重點; 首先且重要的是屋頂；其次是西、東墻

34、; （2）選用淺色、平滑的材料做圍護結構外飾面；（3）重視建筑遮陽的作用；（4）設置通風間層構造，分流傳熱量；（5）促使太陽能轉化，減少建筑及圍護結構獲取的熱量。5.外圍護結構隔熱措施及構造圍護結構隔熱是防止夏季室內過熱的重要途徑。國內許多單位和學者進行了卓有成效的探討與研究，取得了豐碩的成果。(1)屋頂隔熱A.采用淺色外飾面，減小當量溫度當量溫度反映了圍護結構外表面吸收太陽輻射熱使室外熱作用提高的程度，水平面接受的太陽輻射熱量最大。因此，要減少熱作用，必須降低外表面太陽輻射熱吸收系數。屋面材料的吸收系數值對當量溫度的影響很大。當采用太陽輻射熱吸收系數較小的屋面材料時，即降低了室外熱作用，從而

35、達到隔熱的目的。這種措施簡便適用，所增荷載小，無論是新建房屋或者是改建的屋頂都適用。B. 增大熱阻與熱惰性圍護結構總熱阻的大小，關系到內表面的平均溫度值，而熱惰性指標值卻對諧波的總衰減度有著舉足輕重的影響。通常，平屋頂的主要構造層次是承重層與防水層，另有一些輔助性層次。因此，屋頂的熱阻與熱惰性都不足，致使其隔熱性能達不到標準的要求。為此，常在承重層與防水層之間增設一層實體輕質材料，如爐渣混凝土、泡沫混凝土等，以增大屋頂的熱阻與熱惰性。這種隔熱構造方式的特點在于，它不僅具有隔熱的性能，在冬季也能起保溫作用，特別適合于夏熱冬冷地區(qū)。不過，這種方式的屋面荷載較大，而且夜間也難以散熱，內表面溫度的高溫

36、區(qū)段時間較長，出現高溫的時間也較晚。C. 通風隔熱屋頂利用屋頂內部通風帶走面層傳下的熱量，達到隔熱的目的，是這種屋頂隔熱措施的簡單原理。這種屋頂的構造方式較多，既可用于平屋頂，也可用于坡屋頂；既可在屋面防水層之上組織通風，也可在防水層之下組織通風，基本構造如下圖所示。通風屋頂起源于南方沿海地區(qū)民間的雙層瓦屋頂，在平屋頂房屋中，以大階磚通風屋頂最為流行?，F以架空大階磚通風屋頂為例，說明這種屋頂的傳熱過程、構造要點及適用范圍。當室外綜合溫度將熱量傳給間層的上層板面時，上層將所接受的熱量向下傳遞，在間層中借助于空氣的流動帶走部分熱量，余下部分傳人下層。因此，隔熱效果如何，取決于間層所能帶走的熱量，這

37、與間層的氣流速度、進氣口溫度和間層高度有密切關系。D. 蓄水隔熱屋頂利用水隔熱的屋頂有蓄水屋頂、淋水屋頂和噴水屋頂等不同形式。水之所以能起隔熱作用，主要是水的熱容量大，而且水在蒸發(fā)時要吸收大量的汽化熱，從而減少了經屋頂傳人室內的熱量，降低了屋頂的內表面溫度，是行之有效的隔熱措施之一，特別是蓄水屋頂在南方地區(qū)使用較多。E. 種植隔熱屋頂在屋頂上種植植物，利用植物的光合作用，將熱能轉化為生化能；利用植物葉面的蒸騰作用增加蒸發(fā)散熱量，均可大大降低屋頂的室外綜合溫度；同時，利用植物培植基質材料的熱阻與熱惰性，降低內表面平均溫度與沮度振幅。綜合起來，達到隔熱的目的。(2)墻體隔熱在南方炎熱地區(qū)，西向墻體

38、的室外綜合溫度僅次于屋頂。因此，西墻的隔熱處理，對改善室內熱環(huán)境同樣具有很重要的意義。墻體隔熱的機理與屋頂相同，只是墻體為豎向部件，在構造上有其特殊方式。在目前所用的墻體材料中，粘土磚實體墻是常見的一種。經許多單位多年的研究、實測，兩面抹灰的一磚厚墻體，尚能滿足當前一般建筑西墻和東墻的隔熱要求。由于其具有一定的防寒性能，不僅適用于夏熱冬暖地區(qū)，也可用于夏熱冬冷地區(qū)。5.4 房間的自然通風1、通風的效用（1）可排除房間內滯留的余熱、濕氣、煙塵、氣味等，保持室內空氣 應有的潔凈度。（2）通風可使室內具有一定的風速，從而增加人體的蒸發(fā)散熱量，緩 解夏季的悶熱感。（3）低溫氣流對人體與房間起冷卻作用，

39、有利于改善炎熱季節(jié)室內熱環(huán)境。2、通風的類型空氣的流動，必須要有動力，利用機械能驅動空氣(例如鼓風機、電扇)，稱為機械通風；利用自然因素形成的空氣流動，稱為自然通風。本節(jié)研究有關建筑中的自然通風問題。3、自然通風的成因A.熱壓作用B. 風壓作用注意：上述兩種自然通風的動力因素對不同建筑物是不一樣的。隨著地區(qū)的不同、地形的變化、建筑物的布局和周邊環(huán)境狀況的差異、室內的使用情況等產生很大的差別。如工廠的熱車間，常有穩(wěn)定的熱壓可利用；沿誨地帶的建筑物，往往風壓值較大，因此房間通風良好。在一般民用建筑中，室內、外溫差不大，進、排氣口高度相近，難以形成有實效的熱壓，主要依靠風壓組織自然通風。若室外風速較

40、小，或沒有風時，通風必然難以通暢。因此，建筑師要善于利用自然通風原理，合理地進行建筑物的總體布局和設計建筑物的門、窗洞口，并采取必要的技術措施，使通風成為改善室內熱環(huán)境的有利因素。4、自然通風的要求自然通風組織的關鍵是要讓房間形成穿堂風。穿堂風即風從迎風面的進風口吹入，穿過整個房間或房間的大部分區(qū)域，從背風面的出風口吹出。對穿堂風的要求： （1）風場均勻； （2）流線短捷； （3）風速適宜（0.31.0m/s) （4）穿過人經常活動的區(qū)域。5、自然通風組織的建筑措施Ø 正確選擇建筑的朝向、間距；Ø 合理布置建筑組群及其空間構成；Ø 確定合理的建筑平面形式；

41、6; 選擇合理的建筑平面形式；計算確定洞口的面積、位置及構造（1）建筑朝向與間距影響建筑朝向、間距及總體布局的因素很多，通風、日照是其中的基本因素。自然風具有方向的多變化性、時間上的不連續(xù)性及速度上的不穩(wěn)定性。就一個地區(qū)而言，經過多年的觀測與分析，得出了一些規(guī)律，以風玫瑰圖的方式表示，因此，風玫瑰圖成為自然通風設計的基本依據。由于建筑物迎風面最大的壓力是在與風向垂直的面上，所以在夏季有主導風向的地區(qū)，應盡量使房屋縱軸垂直于主導風向。我國大部分地區(qū)夏季主導風向都是南或南偏東，因而，在傳統(tǒng)建筑中多為坐北朝南，即使在現代建筑中，也以南或南偏東為最佳朝向。選擇這樣的朝向也有利于避免東、西曬，兩者都可以

42、兼顧。對于那些朝向不夠理想的建筑，就應采取有效措施妥善解決上述兩方面問題。風向投射角（2）建筑群的布局建筑群的布局和自然通風的關系，可以從平面和空間兩個方面考慮。一般建筑群的平面布局有行列式、錯列式、斜列式、周邊式等。如下圖所示。 從通風的角度來看，以錯列、斜列較行列式、周邊式為好。當用行列式布置時，建筑群內部的流場因風向投射角不同而有很大變化。錯列和斜列可使風從斜向導人建筑群內部，有時亦可結合地形采用自由排列的方式。周邊式很難使風導入，這種布置方式只適于冬季寒冷地區(qū)。 建筑物的高度、長度和深度對自然通風有很大影響。（3）建筑的平面布置與剖面設計建筑平面與剖面的設計，除了滿足使用要求外，在炎熱

43、地區(qū)應盡量做到有較好的自然通風。為此,應遵循以下基本原則: 主要房間應布置在夏季迎風面，輔助用房可布置在背風面，并以建筑構造與輔助措施改善通風效果。 開口位置的布置應盡量使室內氣流場的分布均勻，并力求風能吹過房間中的主要使用部位。 炎熱期較長的地區(qū)洞口開口面積宜大，以爭取自然通風。夏熱冬冷地區(qū)，門窗洞不宜過大，可用調節(jié)開口的辦法，調節(jié)氣流速度和流量。 門、窗相對位置以貫通為最好，減少氣流的迂回和阻力?？v向間隔墻在適當部位開設通風口或者調節(jié)通風構造。 利用天井、小廳、樓梯間等增加建筑物內部的開口面積，并利用這些開口引導氣流，組織自然通風。（4）房間的開口和通風構造措施房間開口尺寸的大小，直接影響風速及進風量。開口大，則氣流場較大；縮小開口面積，流速雖相對增加，但氣流場縮小，如圖(a)、(b)所示。因此，開口大小與通風效率之間并不存在正比關系。據測定，當開口寬度為開間寬度的1323、開口面積為地板面積的15-25時，通風效率最佳。圖(c)表示進風口大于出風口，結果加大了排出室外的風速；要想加大室內風速，應加大排氣口面積。如圖(d)