建筑設(shè)計(jì)理論第二章建筑物理環(huán)境基礎(chǔ)

1、建筑設(shè)計(jì)理論第二章建筑物理環(huán)境基礎(chǔ) 建筑物理環(huán)境是指建筑室內(nèi)空間與人體相關(guān)的各個(gè)物理要素的總和，它包括建筑熱環(huán)境、建筑聲環(huán)境和建筑光環(huán)境三部分內(nèi)容。 建筑物理的主要思想是“以人為本”，體現(xiàn)建筑的功能要求和建筑人文理念。為了達(dá)到這一目的，就不可避免地向自然環(huán)境索取更多的能源，并向環(huán)境排放更多的廢棄物和無序能量，這就可能帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題，破壞人與環(huán)境的和諧關(guān)系。 ，國際建協(xié)大會在北京召開，通過了北京憲章，提出環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展、能源危機(jī)等。 人類在滿足自身需要的同時(shí)，不能剝奪后代滿足他們需求的權(quán)力，這就是“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略的主要思想。 為了保護(hù)環(huán)境，必須樹立和增強(qiáng)環(huán)境意識，在城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)中，

2、盡量利用自然條件改善建筑物理環(huán)境，采取先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)措施，創(chuàng)建環(huán)保型節(jié)能建筑物和構(gòu)筑物。概 述1、美觀、功能合理：內(nèi)部、外部 2、構(gòu)成室內(nèi)環(huán)境的其他因素： 溫濕度、聲音、亮度、視覺環(huán)境等室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量與疲勞感3、人自身對室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的要求： 被動性 - 久居蘭室，不聞其香 主動性 - 將自然引入室內(nèi)4、室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)的目的：舒適性（以人為本） 5、如何保障設(shè)計(jì)結(jié)果的實(shí)施：對室內(nèi)各環(huán)境進(jìn)行模擬測試及研究 建筑熱環(huán)境的主要內(nèi)容有建筑保溫、建筑防潮、建筑防熱、建筑中的太陽能利用等。通過合理的設(shè)計(jì)，以創(chuàng)造可持續(xù)發(fā)展的人居環(huán)境。 1、建筑熱環(huán)境基礎(chǔ) 1）建筑傳熱學(xué)基礎(chǔ) 傳熱的基本方式為傳導(dǎo)、對流和輻射三種。

3、導(dǎo)熱：溫度不同的物體直接接觸時(shí)而發(fā)生的熱運(yùn)動。對流：指依靠流體各微團(tuán)分子的宏觀相對位移把熱量由一處傳遞到 另一處的現(xiàn)象。輻射：依靠物體表面向外發(fā)散熱射線來傳遞能量的現(xiàn)象。建筑熱環(huán)境建筑物理環(huán)境基礎(chǔ)建筑熱環(huán)境建筑物理環(huán)境基礎(chǔ) 建筑得熱：1、通過墻和屋頂?shù)奶栞椛涞脽幔崮軓耐獗砻鎯?nèi)表面室內(nèi)）2、通過窗戶的太陽直接輻射熱3、居住者人體散熱4、電燈與其它設(shè)備散熱5、采暖設(shè)備散熱 建筑失熱：6、通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo) 和對流輻射向室外散熱7、空氣滲透和通風(fēng)帶走熱量 8、地面?zhèn)鳠帷?、室內(nèi)水分蒸發(fā)，帶走的熱量（潛熱） 10、致冷設(shè)備吸熱。熱環(huán)境舒適的條件：1+2+3+4+5=6+7+8+9+10 即熱能平

4、衡建筑熱環(huán)境建筑物理環(huán)境基礎(chǔ)圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷空氣熱空氣對流輻射對流輻射導(dǎo)熱 a、穩(wěn)定傳熱 室內(nèi)外空氣溫度都不隨時(shí)間變化，通過維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程稱為穩(wěn)定傳熱。建筑熱環(huán)境建筑物理環(huán)境基礎(chǔ)單層平壁導(dǎo)熱： 條件：厚度為d，且寬高尺寸比厚度大得多（即進(jìn)行一維傳熱），設(shè)內(nèi)、外表面溫度為 ， 均不隨時(shí)間變化（穩(wěn)定傳熱）。 1、公式： Q 總導(dǎo)熱量，J或（wh） F 垂直于熱流方向的平壁的表面積, 導(dǎo)熱時(shí)間,h 材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(mK)導(dǎo)熱系數(shù)：說明穩(wěn)定導(dǎo)熱條件下材料導(dǎo)熱性能的重要指標(biāo)。 物理意義：在穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下當(dāng)材料厚度為1m，而表面的溫差為1時(shí)，在一小時(shí)內(nèi)通過1截面積的熱量。 a、氣體導(dǎo)熱系數(shù)最?。?.6

5、 W/(mK) 常溫常壓下空氣為： 0.029 W/(mK) b、液體的導(dǎo)熱系數(shù)次之：0.7 W/(MK) 水在常溫常壓下為：0.58 W/(mK) c、金屬導(dǎo)熱性能最大：420 W/(MK) 例：建筑鋼材：58.2 W/(mK) 絕大部分建筑材料值均小于金屬，介于0.03 W/(mK)工程把0.3 W/(mK) 的材料為保溫材料。(如礦棉、泡沫塑料、珍珠巖、蛭石等) 各種材料或物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)大小與材質(zhì)、材料干密度、材料含濕量有關(guān)，還與當(dāng)時(shí)環(huán)境的壓力、溫度有關(guān)。 傳熱阻：熱量通過平壁時(shí)遇到的阻力，是平壁抵抗熱量通過的能力。符號為R,單位K/W ,建筑熱環(huán)境建筑物理環(huán)境基礎(chǔ)建筑熱環(huán)境建筑物理環(huán)境

6、基礎(chǔ)b、非穩(wěn)定傳熱 無論是室外或室內(nèi)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)受到的環(huán)境作用都在隨時(shí)間變化，圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度和通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積熱流量也隨之發(fā)生變化，這種傳熱過程叫不穩(wěn)定傳熱。 通常，室內(nèi)外空氣溫度是呈現(xiàn)周期性變化的，如日氣溫以24X3600s為周期的變化、年氣溫以12個(gè)月為周期的變化等，而它所引起的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱過程也是呈現(xiàn)周期性的變化，這就是周期性不穩(wěn)定傳熱。 建筑熱工的設(shè)計(jì)研究實(shí)踐中所涉及到的不穩(wěn)定傳熱大都是周期性的不穩(wěn)定傳熱。（a）室外綜合溫度 夏季建筑物各個(gè)朝向室外綜合溫度由大到小次序?yàn)椋核矫鏂|西向南向北向。這表明，夏季建筑防熱設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先考慮屋頂防熱和防東、防西。建筑熱環(huán)境建筑物理環(huán)境基礎(chǔ)建筑熱環(huán)

7、境建筑物理環(huán)境基礎(chǔ)（b）熱惰性指標(biāo)：符號D 熱惰性指標(biāo)取決于材料本身的熱阻R和蓄熱系數(shù)s，由多層材料的熱惰性指標(biāo)由各層材料的熱惰性指標(biāo)相加而得。 熱惰性指標(biāo)越大，說明溫度在材料層中衰減越大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性越好。一般建筑的D值均應(yīng)大于1。 蓄熱系數(shù)：符號s，單位 W/(K) 通過表面的熱流波動的振幅與表面溫度的波幅之比表示材料的蓄熱系數(shù)。材料的蓄熱系數(shù)越大，溫度波動受室外熱量影響的幅度越小，材料的熱穩(wěn)定性越好。 蓄熱系數(shù)取決于導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、密度及熱流波動的周期。 2）建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)建筑熱環(huán)境建筑物理環(huán)境基礎(chǔ)35 建筑氣候區(qū)劃和建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)I區(qū)II區(qū)III區(qū)IV區(qū)V區(qū)VII區(qū)VI區(qū)建筑

8、氣候區(qū)劃圖嚴(yán)寒地區(qū)寒冷地區(qū)夏熱冬冷地區(qū)夏熱冬暖地區(qū)溫和地區(qū)寒冷地區(qū)嚴(yán)寒地區(qū)寒冷地區(qū)嚴(yán)寒地區(qū)建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū) 2、建筑保溫設(shè)計(jì) 嚴(yán)寒與寒冷地區(qū)的民用建筑為了保證冬季室內(nèi)的氣溫、濕度、氣流速度和室內(nèi)熱輻射在一定允許范圍內(nèi)，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)露點(diǎn)溫度，必須進(jìn)行建筑保溫設(shè)計(jì)。 建筑保溫就是減少由室內(nèi)（高溫）流向室外（低溫）的熱流。 露點(diǎn)溫度:空氣在含濕量和大氣壓不變的情況下，冷卻到飽和狀態(tài)（既相對濕度 =100%）所對應(yīng)的溫度，稱為該狀態(tài)下空氣的露點(diǎn)溫度，以符號 表示。氣溫如低于露點(diǎn)溫度，就會發(fā)生結(jié)露或結(jié)霜現(xiàn)象。 例：A、冬天玻璃上的水珠。 B、墻體表面的水痕。建筑熱環(huán)境建筑物理環(huán)境基礎(chǔ)

9、 建筑保溫設(shè)計(jì)包括建筑方案設(shè)計(jì)中的保溫綜合處理和外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫構(gòu)造設(shè)計(jì)。 （1）建筑保溫的綜合處理措施 a、控制體形系數(shù) 同樣體積建筑，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱情況相同時(shí)，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積愈小，則傳出去的熱量愈少。體型系數(shù)(S)：即一棟建筑的外表面積Fo與其所包容體積（Vo）之比。 在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。寒冷地區(qū)，多層居住建筑的體形系數(shù)以或以下為宜。大于則不利于節(jié)能。需增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻。夏熱冬冷區(qū)，條式建筑s值不大于，點(diǎn)式建筑s值不大于。 建筑熱環(huán)境 建筑物理環(huán)境基礎(chǔ) b、合理布置建筑朝向 南向或南偏東150或南偏西150 c、合理選擇窗墻面積比 北向，南向， 東、西向（2）建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫設(shè)計(jì) a

10、、最小傳熱阻 b、圍護(hù)結(jié)構(gòu)主體部位保溫構(gòu)造 c、圍護(hù)結(jié)構(gòu)異常部位的保溫構(gòu)造建筑熱環(huán)境 建筑物理環(huán)境基礎(chǔ) 3、建筑防潮設(shè)計(jì) (1）建筑物受潮的危害：a、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)受潮，會降低保溫能力；b、降低結(jié)構(gòu)的使用質(zhì)量和耐久性；c、影響室內(nèi)的衛(wèi)生狀況。 (2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部冷凝受潮判斷 Ps 140dB: 耳內(nèi)出血 1、吸聲材料與吸聲結(jié)構(gòu)分類： (1) 按吸聲原理分：多孔吸聲材料、共振吸聲結(jié)構(gòu)、特殊吸聲結(jié)構(gòu)。 (2) 按材料結(jié)構(gòu)分：多孔材料、穿孔板、板狀材料、柔性材料等。2.建筑聲環(huán)境 建筑物理環(huán)境基礎(chǔ) 2、噪聲控制）噪聲的危害與評價(jià)）居住區(qū)內(nèi)交通干道噪聲控制）建筑室內(nèi)噪聲控制）隔振設(shè)計(jì)2.建筑聲環(huán)境 建筑物理環(huán)境基礎(chǔ) 、室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)音質(zhì)設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。）廳堂音質(zhì)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)）廳堂音質(zhì)設(shè)計(jì)策略）混響時(shí)間設(shè)計(jì)）擴(kuò)聲設(shè)計(jì)2.建筑聲環(huán)境 建筑物理環(huán)境基礎(chǔ) 案例分析：浮云板克雷斯基大禮堂（劍橋，馬薩諸塞州）、室內(nèi)空氣質(zhì)量概