建筑設計理論第二章建筑物理環(huán)境基礎

1、建筑設計理論第二章建筑物理環(huán)境基礎 建筑物理環(huán)境是指建筑室內空間與人體相關的各個物理要素的總和，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，這就可能帶來嚴重的環(huán)境問題，破壞人與環(huán)境的和諧關系。 ，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、能源危機等。 人類在滿足自身需要的同時，不能剝奪后代滿足他們需求的權力，這就是“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略的主要思想。 為了保護環(huán)境，必須樹立和增強環(huán)境意識，在城市規(guī)劃和建筑設計中，

2、盡量利用自然條件改善建筑物理環(huán)境，采取先進的科學技術措施，創(chuàng)建環(huán)保型節(jié)能建筑物和構筑物。概 述1、美觀、功能合理：內部、外部 2、構成室內環(huán)境的其他因素： 溫濕度、聲音、亮度、視覺環(huán)境等室內環(huán)境質量與疲勞感3、人自身對室內環(huán)境質量的要求： 被動性 - 久居蘭室，不聞其香 主動性 - 將自然引入室內4、室內環(huán)境設計的目的：舒適性（以人為本） 5、如何保障設計結果的實施：對室內各環(huán)境進行模擬測試及研究 建筑熱環(huán)境的主要內容有建筑保溫、建筑防潮、建筑防熱、建筑中的太陽能利用等。通過合理的設計，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 1）建筑傳熱學基礎 傳熱的基本方式為傳導、對流和輻射三種。

3、導熱：溫度不同的物體直接接觸時而發(fā)生的熱運動。對流：指依靠流體各微團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)境基礎建筑熱環(huán)境建筑物理環(huán)境基礎 建筑得熱：1、通過墻和屋頂?shù)奶栞椛涞脽幔崮軓耐獗砻鎯缺砻媸覂龋?、通過窗戶的太陽直接輻射熱3、居住者人體散熱4、電燈與其它設備散熱5、采暖設備散熱 建筑失熱：6、通過外圍護結構的傳導 和對流輻射向室外散熱7、空氣滲透和通風帶走熱量 8、地面?zhèn)鳠帷?、室內水分蒸發(fā)，帶走的熱量（潛熱） 10、致冷設備吸熱。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)境基礎圍護結構冷空氣熱空氣對流輻射對流輻射導熱 a、穩(wěn)定傳熱 室內外空氣溫度都不隨時間變化，通過維護結構的傳熱過程稱為穩(wěn)定傳熱。建筑熱環(huán)境建筑物理環(huán)境基礎單層平壁導熱： 條件：厚度為d，且寬高尺寸比厚度大得多（即進行一維傳熱），設內、外表面溫度為 ， 均不隨時間變化（穩(wěn)定傳熱）。 1、公式： Q 總導熱量，J或（wh） F 垂直于熱流方向的平壁的表面積, 導熱時間,h 材料的導熱系數(shù)，W/(mK)導熱系數(shù)：說明穩(wěn)定導熱條件下材料導熱性能的重要指標。 物理意義：在穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下當材料厚度為1m，而表面的溫差為1時，在一小時內通過1截面積的熱量。 a、氣體導熱系數(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) 各種材料或物質的導熱系數(shù)大小與材質、材料干密度、材料含濕量有關，還與當時環(huán)境的壓力、溫度有關。 傳熱阻：熱量通過平壁時遇到的阻力，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)境基礎建筑熱環(huán)境建筑物理環(huán)境

6、基礎b、非穩(wěn)定傳熱 無論是室外或室內，圍護結構受到的環(huán)境作用都在隨時間變化，圍護結構內部的溫度和通過圍護結構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個月為周期的變化等，而它所引起的圍護結構傳熱過程也是呈現(xiàn)周期性的變化，這就是周期性不穩(wěn)定傳熱。 建筑熱工的設計研究實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 夏季建筑物各個朝向室外綜合溫度由大到小次序為：水平面東西向南向北向。這表明，夏季建筑防熱設計應優(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)境基礎建筑熱環(huán)

7、境建筑物理環(huán)境基礎（b）熱惰性指標：符號D 熱惰性指標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由各層材料的熱惰性指標相加而得。 熱惰性指標越大，說明溫度在材料層中衰減越大，圍護結構的熱穩(wěn)定性越好。一般建筑的D值均應大于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)取決于導熱系數(shù)、比熱、密度及熱流波動的周期。 2）建筑熱工設計分區(qū)建筑熱環(huán)境建筑物理環(huán)境基礎35 建筑氣候區(qū)劃和建筑熱工設計分區(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)嚴寒地區(qū)寒冷地區(qū)嚴寒地區(qū)建筑熱工設計分區(qū) 2、建筑保溫設計 嚴寒與寒冷地區(qū)的民用建筑為了保證冬季室內的氣溫、濕度、氣流速度和室內熱輻射在一定允許范圍內，建筑圍護結構內表面溫度不低于室內露點溫度，必須進行建筑保溫設計。 建筑保溫就是減少由室內（高溫）流向室外（低溫）的熱流。 露點溫度: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%）所對應的溫度，稱為該狀態(tài)下空氣的露點溫度，以符號 表示。氣溫如低于露點溫度，就會發(fā)生結露或結霜現(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

9、 建筑保溫設計包括建筑方案設計中的保溫綜合處理和外圍護結構保溫構造設計。 （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，外圍護結構傳熱情況相同時，外圍護結構的面積愈小，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)能設計標準中規(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。需增加圍護結構熱阻。夏熱冬冷區(qū)，條式建筑s值不大于，點式建筑s值不大于。 建筑熱環(huán)境 建筑物理環(huán)境基礎 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）建筑圍護結構保溫設計 a

10、、最小傳熱阻 b、圍護結構主體部位保溫構造 c、圍護結構異常部位的保溫構造建筑熱環(huán)境 建筑物理環(huán)境基礎 3、建筑防潮設計 (1）建筑物受潮的危害：a、外圍護結構結構受潮，會降低保溫能力；b、降低結構的使用質量和耐久性；c、影響室內的衛(wèi)生狀況。 (2）圍護結構內部冷凝受潮判斷 Ps 140dB: 耳內出血 1、吸聲材料與吸聲結構分類： (1) 按吸聲原理分：多孔吸聲材料、共振吸聲結構、特殊吸聲結構。 (2) 按材料結構分：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 2、噪聲控制）噪聲的危害與評價）居住區(qū)內交通干道噪聲控制）建筑室內噪聲控制）隔振設計2.建筑聲環(huán)境 建筑物理環(huán)境基礎 、室內音質設計音質設計是建筑設計的關鍵。）廳堂音質的評價標準）廳堂音質設計策略）混響時間設計）擴聲設計2.建筑聲環(huán)境 建筑物理環(huán)境基礎 案例分析：浮云板克雷斯基大禮堂（劍橋，馬薩諸塞州）、室內空氣質量概