建筑物理筆記

1、第一章 建筑熱工學(xué)基礎(chǔ)知識1.1 室內(nèi)熱環(huán)境Indoor Thermal and Humid Environment1.室內(nèi)熱濕環(huán)境構(gòu)成要素及其對人體熱舒適的影響（1）構(gòu)成室內(nèi)熱濕環(huán)境的要素：室內(nèi)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(nèi)產(chǎn)熱量應(yīng)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(chǎn)熱量 （取決于機體活動劇烈程度）安靜狀態(tài)的成年人 95115W/h重體

2、力勞動成年人 580700W/h東方人base metabolic 64W/h根據(jù)人的活動不同，代謝不同。所以不同的功能空間設(shè)置，要根據(jù)滿足的代謝需求不同進行適宜性設(shè)計。Met代謝率=general work metabolic/基礎(chǔ)代謝量Convection人體對流換熱量 （當(dāng)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?jīng)鏊蚝洌籈值大于零，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(dāng)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人體蒸發(fā)散熱量未出汗，通過呼吸

3、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(nèi)熱濕環(huán)境的評價方法和標準最簡便、最廣泛應(yīng)用的指標是室內(nèi)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(shù)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是服裝保溫性能的一個指標，常用單位為m2

4、·K/W 和clo，兩者的關(guān)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(dāng)于內(nèi)穿襯衣外穿普通外衣時的服裝熱阻。3.濕空氣的物理性質(zhì)(1)水蒸氣分壓力根據(jù)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相對濕度 Relative

5、 HumidityRH=Partial Vapor Pressure/ Saturation Vapor Pressure*100%對室內(nèi)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(gòu)成要素：一個地區(qū)的氣候狀況是許多因素綜合作用的結(jié)果，與建筑物密切相關(guān)的氣候因素有： 太陽輻射、室外空氣溫度、空氣濕度、風(fēng)、降水等。 （1）空氣溫度影響室外空氣溫度的因素：A.太陽輻射熱量(決定

6、性作用) 空氣溫度的日變化、年變化，以及隨地理緯度而產(chǎn)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(nèi)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(xiàn)在7月或8月，而最低月平均氣溫出現(xiàn)在1月或2月。年較差:一年內(nèi)最熱月與最冷月的平均氣

7、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(nóng)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(nóng)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)，太陽直射輻射照度較大。在海拔

8、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(fēng)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(xiàn)溫差，從而引起大氣從赤道到兩極和從兩極到赤道的經(jīng)常性活動。它是造成各地氣候差異的主要原因。地方風(fēng)：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(fēng)叫，如海陸風(fēng)、季風(fēng)、山谷風(fēng)、庭院風(fēng)及巷道風(fēng)等。除季風(fēng)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，風(fēng)向產(chǎn)生晝夜交替的變化。

9、風(fēng)特性指標：風(fēng)向、風(fēng)速。通常用風(fēng)玫瑰圖來表示。2.建筑氣候分區(qū)以及對建筑設(shè)計的基本要求建筑熱工設(shè)計分區(qū)及設(shè)計要求全國建筑熱工設(shè)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(fēng)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(nèi)風(fēng)速減小。（3）溫度和降水道路硬質(zhì)鋪裝 導(dǎo)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(shè)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(jié)核，一旦條件適宜就產(chǎn)生大量的霧。1.3 建筑圍護結(jié)構(gòu)傳熱基礎(chǔ)知識Basic Knowledge of Heat T

10、ransmission for Envelope Structure熱量傳遞三種基本方式：導(dǎo)熱、對流、輻射1.導(dǎo)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(dǎo)熱系數(shù)影響因素：物質(zhì)種類、結(jié)構(gòu)成分、密度、濕度、壓力、溫度等。金屬的導(dǎo)熱系數(shù)最大，非金屬和液體次之，氣體最小。空氣的導(dǎo)熱系數(shù)很小，不流動的空氣就是一種很好的絕熱材料；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。主要是空氣沿圍護結(jié)構(gòu)表面流動時，與壁

11、面之間所產(chǎn)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(dǎo)作用，白色對可見光反射能力最強長波輻射，材性起主導(dǎo)作用（2）物體之間的輻射換熱4.圍護結(jié)構(gòu)的傳熱過程EmissionConductionAbsorption第二章 建筑圍護結(jié)構(gòu)的傳熱計算與應(yīng)用2.1 穩(wěn)定傳熱Steady Heat Transmission Phenomena1.一維穩(wěn)定傳熱特征平壁：當(dāng)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(dāng)內(nèi)外表面溫度保持穩(wěn)定時，則通過平壁

12、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(dǎo)熱和熱阻（1）單層勻質(zhì)平壁的導(dǎo)熱熱阻越大 圍護結(jié)構(gòu)保溫效果越好（2）多層平壁的導(dǎo)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(jù)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(shè)計中常利用封閉空氣間層作為圍護結(jié)構(gòu)的保溫層對普通空氣間層，提高其熱阻，首要設(shè)法減少輻射換熱量將空氣間層布置在圍護結(jié)構(gòu)的冷層，降低間層平均溫度；在間層壁面上圖貼輻射系數(shù)小的反射材料，常用鋁箔

13、第三章 建筑保溫與節(jié)能3,1建筑保溫與節(jié)能設(shè)計策略（1）充分利用太陽能（2）防止冷風(fēng)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(xué)、節(jié)點構(gòu)造設(shè)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(jié)構(gòu)的保溫與節(jié)能1.圍護結(jié)構(gòu)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(gòu)造1、影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素（1）密度：密度小 孔隙率大孔隙率大 導(dǎo)熱系數(shù)小（2）濕度：材料受潮后，其導(dǎo)熱系數(shù)將顯著增大。（3）保溫材料的選擇2、保溫構(gòu)造類型（1）保溫、承重合二為一  如果承重材料或構(gòu)件除具有足夠的力學(xué)性能外，同

14、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(zhì)實心砌塊等。這種方式構(gòu)造簡單、施工方便，多用于低層或多層墻承式建筑。（2）單設(shè)保溫層  在房屋建筑中，由于承重層必須采用強度高、力學(xué)性能好的材料或構(gòu)件，但這些材料的導(dǎo)熱系數(shù)大，在結(jié)構(gòu)要求的厚度內(nèi)，熱阻遠不能滿足保溫的需要。為此，必須用導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料作保溫層，鋪設(shè)或粘貼在承重層上。由于保溫層與承重層分開設(shè)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(yīng)用。（3）復(fù)合構(gòu)造近些年來，新型、高效材料、新的技術(shù)不斷出現(xiàn)，當(dāng)單獨用某一種方式不能滿足功能要求(其中包含保溫要求)時，或為達到這些要求而造

15、成技術(shù)經(jīng)濟不合理時，或者施工甚為困難時，往往采用復(fù)合構(gòu)造。這樣既能充分利用各種材料的特性，又能經(jīng)濟、有效地滿足包括保溫性能要求在內(nèi)的各項功能要求。雖然構(gòu)造可能復(fù)雜些，但在方案比較中卻有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢。在復(fù)合結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的自重，使承重結(jié)構(gòu)更經(jīng)濟合理。（4）封閉空氣層3、保溫層的位置（1）內(nèi)保溫保溫層設(shè)在承重層內(nèi)側(cè)（2）外保溫保溫層設(shè)在承重層外側(cè)（3）中保溫或夾芯保溫保溫層設(shè)在承重結(jié)構(gòu)層中間三種保溫構(gòu)造的特點比較：4.倒鋪屋面5.熱橋保溫在建筑熱工學(xué)中，形象地將容易傳熱的構(gòu)件或部分稱

16、為“熱橋”。下圖為高效輕質(zhì)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(nèi)表面層失去的熱量比其他部位多，所以該處內(nèi)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(dāng)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(jù)以上分析可知，熱橋是圍護結(jié)構(gòu)中熱量容易通過的構(gòu)件或部位。因此，熱橋的特點是由比較才能表現(xiàn)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柱子，那么磚柱就成了加氣混

17、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(nèi)熱橋、外熱橋）（3）熱橋的保溫控制指標熱橋內(nèi)表面溫度由于前述按最小總熱阻設(shè)計的圍護結(jié)構(gòu)，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(nèi)表面是否會因溫度過低而結(jié)露，以便決定是否需要采取相應(yīng)的保溫措施。3.4 透明維護結(jié)構(gòu)的保溫與節(jié)能透明圍護結(jié)構(gòu)在外圍護結(jié)構(gòu)總面積中占有相當(dāng)?shù)谋壤?，一般?0%60%之間。提高窗保溫能力的措施：A. 迎風(fēng)面(冬季主導(dǎo)風(fēng))不設(shè)或少設(shè)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(即房間層高與開間定位線圍成的面積)

18、的比值。并規(guī)定采暖居住建筑當(dāng)墻體按最小總熱阻設(shè)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(fēng)滲透我國有關(guān)標準作了規(guī)定，如果達不到標準的要求，則應(yīng)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(guān)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(fēng)吹進減壓槽時，形成渦流，使冷風(fēng)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(dǎo)熱系數(shù)。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(dǎo)熱系數(shù)大，其熱損失亦相應(yīng)增大。為此，為節(jié)約能源與提高建筑室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，宜推廣應(yīng)用塑料窗框。但不論用什么材料做窗框，都應(yīng)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(nèi)表面裝置，而應(yīng)設(shè)在墻體的中間部位，以防止窗洞口周邊內(nèi)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(shù)，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(gòu)造，也可在單層窗扇上安裝雙

20、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(nèi)透射陽光，減少室內(nèi)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(dāng)于設(shè)置雙層玻璃窗。F. 窗簾的使用在窗的內(nèi)側(cè)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(nèi)側(cè)掛鋁箔隔熱窗簾(在玻璃纖維布或其他布質(zhì)材料內(nèi)側(cè)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式的保溫窗扇，在白天開啟、

21、夜晚關(guān)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(yīng)用。3.5 被動式太陽能利用設(shè)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(qū)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(gòu)件作為太陽能的集熱、蓄熱及散熱“設(shè)備”，而進行太陽能與建筑用能的熱運轉(zhuǎn)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(shè)計，讓太陽能（陽光）直接進入建筑室內(nèi)空間，通過對流、輻射的方式與室內(nèi)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大變化，如：磚、石墻；水墻

22、；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(dāng)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(shè)計使其成為太陽能暖房，達到與室內(nèi)熱交換的目的。這種形式國內(nèi)外都有研究和應(yīng)用，其效果較好。利于建筑造型的藝術(shù)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(dāng)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(nèi)的空氣，使之溫度升高，由上部開口流入室內(nèi)；室內(nèi)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(nèi)氣溫，從而改善了室內(nèi)熱環(huán)境。 注意問題: (1)日光室的朝向應(yīng)選擇當(dāng)?shù)厝照諘r間

23、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(yīng)選擇熱光比大的玻璃，并應(yīng)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(guān)重要，表面一定要用對太陽輻射熱吸收系數(shù)大的材料；    (4)上下通風(fēng)口尺寸應(yīng)適當(dāng)，過大、過小都會影響采暖效果；    (5)在使用上，當(dāng)夜晚或無日輻射的時候，如日光室的氣溫低于室內(nèi)氣溫，應(yīng)關(guān)閉上、下通風(fēng)口，避免室內(nèi)熱量的損失。&#

24、160;   除利用太陽能采暖之外，在建筑上還可設(shè)法利用太陽能使建筑物的各部分產(chǎn)生較大的溫差，以加強室內(nèi)通風(fēng)，也能取得較好的效果。 第四章 建筑圍護結(jié)構(gòu)的傳濕與防潮4.1 建筑圍護結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中的水分轉(zhuǎn)移當(dāng)材料內(nèi)部存在壓力差、濕度差、溫度差時，都能引起材料內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移，在材料內(nèi)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(nèi)部冷凝的檢驗檢驗內(nèi)表面是否產(chǎn)生冷凝，實質(zhì)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(jié)構(gòu)按最小總熱阻方法進行設(shè)計

25、，主體部分一般不會產(chǎn)生表面冷凝。但圍護結(jié)構(gòu)中的保溫薄弱部位則應(yīng)認真檢驗和慎重處理。為判斷圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否會出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，可按下述步驟檢驗:（1）根據(jù)室內(nèi)、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(jié)構(gòu)各層的水蒸汽分壓力，作出P分布線。（2）根據(jù)室內(nèi)、外空氣溫度ti和te，確定圍護結(jié)構(gòu)各層的溫度，并從附錄中查出相應(yīng)的飽和水蒸汽分壓力Ps，作出Ps分布線。 （3）根據(jù)P線與Ps線相交與否來判斷圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否會出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象。Ps線與P線不相交，說明內(nèi)部不會產(chǎn)生冷凝；Ps線與P線兩線相交，則內(nèi)部會出現(xiàn)冷凝。圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部冷凝的判斷4. 冷凝位置及冷凝強度在圍護結(jié)構(gòu)蒸汽滲透的途徑中，若

26、材料的蒸汽滲透系數(shù)出現(xiàn)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(xiàn)象。習(xí)慣上把這個最易出現(xiàn)冷凝而且凝結(jié)最嚴重的界面，叫做圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部的“冷凝界面”，如圖。4.2 圍護結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)已按最小總熱阻設(shè)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(xiàn)表面冷凝現(xiàn)象。但使用中應(yīng)盡可能使圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)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(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度的波動，圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面層宜采用蓄熱系數(shù)較大的材料，利用它蓄存的熱量起調(diào)節(jié)作用，減少出現(xiàn)周期性冷凝的可能。B.對于高濕房間，一般是指冬季室內(nèi)空氣溫度處于1

27、820以上，而相對濕度高于75的房間。此類建筑應(yīng)盡量防止表面顯潮和滴水現(xiàn)象，以免結(jié)構(gòu)受潮和影響房間使用質(zhì)量。當(dāng)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(jié)構(gòu)內(nèi)表面冷凝水形成水滴下落，內(nèi)表面可采用吸濕能力強又耐潮濕的飾面層。在凝結(jié)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(dāng)房屋在使用中處于連續(xù)高濕狀態(tài)時，為避免圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部受潮，內(nèi)表面應(yīng)設(shè)不透水飾面或增設(shè)防水層，以阻止冷凝水滲入圍護結(jié)構(gòu)深部。對于那種連續(xù)處于高濕條件下、又不允許內(nèi)表面冷凝水滴落的房間，內(nèi)表面在采用不透水材料層時，還應(yīng)在構(gòu)造上采取措施將表面冷凝水滴導(dǎo)流，并有組織地排除。2.防止和控制內(nèi)部冷凝 A.材料

28、層次的布置使水蒸汽“進難出易”B.設(shè)置隔汽層建筑設(shè)計是一項綜合性的技術(shù)工作，盡管“進難出易”是合理構(gòu)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(jié)構(gòu)內(nèi)部的冷凝現(xiàn)象，在保溫層蒸汽滲入的一側(cè)設(shè)置隔蒸汽層，使水蒸汽分壓力急劇下降，從而避免內(nèi)部冷凝的產(chǎn)生。采用隔汽層防止和控制圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部冷凝，是目前設(shè)計中應(yīng)用最普遍的一種措施。 C.設(shè)置通風(fēng)間層或泄汽溝道設(shè)置隔汽層雖能改善圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)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(zhì)量在施工和使用過程中難以保證。為此，在圍護結(jié)構(gòu)中設(shè)置通風(fēng)間層或泄汽通道。3.防止夏季結(jié)露的措施（1）架空層防結(jié)露（2）空氣層防結(jié)露（3）材料層防結(jié)露（4）

29、呼吸防結(jié)露（5）密閉防結(jié)露（6）通風(fēng)防結(jié)露（7）空調(diào)防結(jié)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(dāng)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(xiàn)了泛潮現(xiàn)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(yīng)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(shù)要小，當(dāng)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(jié)的水分。水泥砂漿地面、混凝土地面、水磨石地面等不滿足上述三個條件，故容易

30、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(xiàn)象也可能在墻面、頂棚等表面出現(xiàn)，所以在一般非用水房間不宜采用不透汽材料作內(nèi)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(fēng)屋頂?shù)?。干熱地區(qū)建筑生土建筑、內(nèi)院、柱廊、空氣層隔熱等等。2.室內(nèi)過熱的原因和防熱措施（1）夏季室內(nèi)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(nèi)生產(chǎn)、生活產(chǎn)熱;D.圍護結(jié)構(gòu)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(xué)規(guī)劃 b房間的自然

31、通風(fēng)組織c圍護結(jié)構(gòu)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(nèi)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(shè)計1. 隔熱設(shè)計標準房間在自然通風(fēng)情況下，建筑物的屋頂和東、西外墻的內(nèi)表面最高溫度應(yīng)滿足下式要求： qmaxte.max 式中 qmax 圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面最高溫度()； te.max 夏季室外計算溫度最高值()。內(nèi)表面溫度的高低直接反映了圍護結(jié)構(gòu)的隔熱性能；同時，內(nèi)表面溫度直接與室內(nèi)平均輻射溫度相聯(lián)系，即直接關(guān)系到內(nèi)表面與室內(nèi)人體的輻射換熱，控制內(nèi)表面最高溫度，實際上就控制了圍護結(jié)構(gòu)

32、對人體輻射的最大值。2. 室外綜合溫度由于引起室內(nèi)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(jié)構(gòu)的熱作用方式雖然不同，但對圍護結(jié)構(gòu)的影響結(jié)果卻是一樣的，即最終結(jié)果都使圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度升高。 為了便于進行圍護結(jié)構(gòu)的隔熱計算和設(shè)計，有必要給定一個室外熱作用參數(shù)。圍護結(jié)構(gòu)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(dāng)量溫度表示圍護結(jié)構(gòu)外表面所吸收的太陽輻射熱對室外熱作用提高的程度。外表面太陽

33、輻射熱吸收系數(shù)起著舉足輕重的作用。室外綜合溫度并非完全客觀的參數(shù)，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(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計的計算中，必須確定其最大值、平均值及振幅。3.外圍護結(jié)構(gòu)隔熱計算夏季自然通風(fēng)的房屋建筑，其圍護結(jié)構(gòu)外表面受到室外綜合溫度的周期性熱作用，內(nèi)表面則處于室內(nèi)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(yīng)按雙向周期性傳熱理論計算。當(dāng)圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造方案確定后，便可進行隔熱性能的驗算，其目的是檢驗內(nèi)表面最高溫度是否滿足(規(guī)范)要求。4. 外圍護結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)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; （2）選用淺色、平滑的

34、材料做圍護結(jié)構(gòu)外飾面；（3）重視建筑遮陽的作用；（4）設(shè)置通風(fēng)間層構(gòu)造，分流傳熱量；（5）促使太陽能轉(zhuǎn)化，減少建筑及圍護結(jié)構(gòu)獲取的熱量。5.外圍護結(jié)構(gòu)隔熱措施及構(gòu)造圍護結(jié)構(gòu)隔熱是防止夏季室內(nèi)過熱的重要途徑。國內(nèi)許多單位和學(xué)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(dāng)量溫度當(dāng)量溫度反映了圍護結(jié)構(gòu)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(shù)。屋面材料的吸收系數(shù)值對當(dāng)量溫度的影響很大。當(dāng)采用太陽輻射熱吸收系數(shù)較小的屋面材料時，即降低了室外熱作用，從而達到隔熱的目的。這種措施簡

35、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(jié)構(gòu)總熱阻的大小，關(guān)系到內(nèi)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?shù)闹饕獦?gòu)造層次是承重層與防水層，另有一些輔助性層次。因此，屋頂?shù)臒嶙枧c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(shè)一層實體輕質(zhì)材料，如爐渣混凝土、泡沫混凝土等，以增大屋頂?shù)臒嶙枧c熱惰性。這種隔熱構(gòu)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(nèi)表面溫度的高溫區(qū)段時間較長，出現(xiàn)高溫的時

36、間也較晚。C. 通風(fēng)隔熱屋頂利用屋頂內(nèi)部通風(fēng)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?shù)臉?gòu)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(fēng)，也可在防水層之下組織通風(fēng)，基本構(gòu)造如下圖所示。通風(fēng)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(fēng)屋頂最為流行?，F(xiàn)以架空大階磚通風(fēng)屋頂為例，說明這種屋頂?shù)膫鳠徇^程、構(gòu)造要點及適用范圍。當(dāng)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，這與間層的氣流速度、進氣口溫

37、度和間層高度有密切關(guān)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?shù)炔煌问?。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(jīng)屋頂傳人室內(nèi)的熱量，降低了屋頂?shù)膬?nèi)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(zhuǎn)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?shù)氖彝饩C合溫度；同時，利用植物培植基質(zhì)材料的熱阻與熱惰性，降低內(nèi)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)，西向墻體的室外綜合溫度僅次于屋頂。

38、因此，西墻的隔熱處理，對改善室內(nèi)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(gòu)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(jīng)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(dāng)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(fēng)1、通風(fēng)的效用（1）可排除房間內(nèi)滯留的余熱、濕氣、煙塵、氣味等，保持室內(nèi)空氣 應(yīng)有的潔凈度。（2）通風(fēng)可使室內(nèi)具有一定的風(fēng)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，有利于改善炎熱季節(jié)室內(nèi)熱環(huán)

39、境。2、通風(fēng)的類型空氣的流動，必須要有動力，利用機械能驅(qū)動空氣(例如鼓風(fēng)機、電扇)，稱為機械通風(fēng)；利用自然因素形成的空氣流動，稱為自然通風(fēng)。本節(jié)研究有關(guān)建筑中的自然通風(fēng)問題。3、自然通風(fēng)的成因A.熱壓作用B. 風(fēng)壓作用注意：上述兩種自然通風(fēng)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(nèi)的使用情況等產(chǎn)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(fēng)壓值較大，因此房間通風(fēng)良好。在一般民用建筑中，室內(nèi)、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(fēng)壓組織自然通風(fēng)。若室外風(fēng)速較小，或沒有風(fēng)時，通風(fēng)必然難

40、以通暢。因此，建筑師要善于利用自然通風(fēng)原理，合理地進行建筑物的總體布局和設(shè)計建筑物的門、窗洞口，并采取必要的技術(shù)措施，使通風(fēng)成為改善室內(nèi)熱環(huán)境的有利因素。4、自然通風(fēng)的要求自然通風(fēng)組織的關(guān)鍵是要讓房間形成穿堂風(fēng)。穿堂風(fēng)即風(fēng)從迎風(fēng)面的進風(fēng)口吹入，穿過整個房間或房間的大部分區(qū)域，從背風(fēng)面的出風(fēng)口吹出。對穿堂風(fēng)的要求： （1）風(fēng)場均勻； （2）流線短捷； （3）風(fēng)速適宜（0.31.0m/s) （4）穿過人經(jīng)常活動的區(qū)域。5、自然通風(fēng)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(gòu)成；Ø 確定合理的建筑平面形式；Ø 選擇合理的建筑平面形

41、式；計算確定洞口的面積、位置及構(gòu)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(fēng)、日照是其中的基本因素。自然風(fēng)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(jīng)過多年的觀測與分析，得出了一些規(guī)律，以風(fēng)玫瑰圖的方式表示，因此，風(fēng)玫瑰圖成為自然通風(fēng)設(shè)計的基本依據(jù)。由于建筑物迎風(fēng)面最大的壓力是在與風(fēng)向垂直的面上，所以在夏季有主導(dǎo)風(fēng)向的地區(qū)，應(yīng)盡量使房屋縱軸垂直于主導(dǎo)風(fēng)向。我國大部分地區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)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(xiàn)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，兩者都可以兼顧。對于那些朝向不夠理想

42、的建筑，就應(yīng)采取有效措施妥善解決上述兩方面問題。風(fēng)向投射角（2）建筑群的布局建筑群的布局和自然通風(fēng)的關(guān)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(fēng)的角度來看，以錯列、斜列較行列式、周邊式為好。當(dāng)用行列式布置時，建筑群內(nèi)部的流場因風(fēng)向投射角不同而有很大變化。錯列和斜列可使風(fēng)從斜向?qū)私ㄖ簝?nèi)部，有時亦可結(jié)合地形采用自由排列的方式。周邊式很難使風(fēng)導(dǎo)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(fēng)有很大影響。（3）建筑的平面布置與剖面設(shè)計建筑平面與剖面的設(shè)計，除了滿足使用要求外，在炎熱地區(qū)應(yīng)盡量做到有較好的自然

43、通風(fēng)。為此,應(yīng)遵循以下基本原則: 主要房間應(yīng)布置在夏季迎風(fēng)面，輔助用房可布置在背風(fēng)面，并以建筑構(gòu)造與輔助措施改善通風(fēng)效果。 開口位置的布置應(yīng)盡量使室內(nèi)氣流場的分布均勻，并力求風(fēng)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(fēng)。夏熱冬冷地區(qū)，門窗洞不宜過大，可用調(diào)節(jié)開口的辦法，調(diào)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。縱向間隔墻在適當(dāng)部位開設(shè)通風(fēng)口或者調(diào)節(jié)通風(fēng)構(gòu)造。 利用天井、小廳、樓梯間等增加建筑物內(nèi)部的開口面積，并利用這些開口引導(dǎo)氣流，組織自然通風(fēng)。（4）房間的開口和通風(fēng)構(gòu)造措施房間開口尺寸的大小，直接影響風(fēng)速及進風(fēng)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(fēng)效率之間并不存在正比關(guān)系。據(jù)測定，當(dāng)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(fēng)效率最佳。圖(c)表示進風(fēng)口大于出風(fēng)口，結(jié)果加大了排出室外的風(fēng)速；要想加大室內(nèi)風(fēng)速，應(yīng)加大排氣口面積。如