建筑物理章二

第十一章建筑防熱11-1室外熱環(huán)境與防熱途徑11-2外圍護結構的隔熱設計原則和措施11-3房間的自然通風11-4窗口遮陽11-1室外熱環(huán)境與防熱途徑一、室外熱環(huán)境二、防熱途徑三、氣候條件和地理環(huán)境對建筑的影響一、室外熱環(huán)境：構成室外熱環(huán)境的主要氣候因素：太陽輻射、溫度、濕度和風等。1.太陽輻射:

太陽輻射是房屋外部的主要熱源：

如圖：太陽輻射圖解到達地面的太陽輻射又可分為：直接輻射和散射輻射。進入大氣上界的太陽輻射100被氣體分子與塵埃吸收15云吸收3因散射而反射5云反射21地面反射6總反射：32總吸收：68地面吸收50影響太陽輻射強度的因素：太陽高度角、大氣透明度、地理緯度、云量和海拔高度等。2.風風：就是大氣的流動。大氣環(huán)流是各地氣候差異的原因。風的種類：

季候風：由大氣環(huán)流形成的風，在一年內隨季節(jié)不同而有規(guī)律變換方向。例如：我國氣候特點之一就是季風性強。地方風：由于地面上水陸分布，地勢起伏，表面覆蓋等地方性條件不同而引起小范圍內的大氣環(huán)流。如：水陸風，山谷風，庭院風，巷道風，這些都是由于局部受熱不均而引起的，其特點是日夜交替變向。風的描述：風通常是以水平運動為主的空氣運動。風的描述包括風向和風速。風玫瑰圖能直觀反映一個地方的風速和風向。如下圖。(a)為某地夏季七月的風向頻率分布；(b)為各方位的風速。3.氣溫:氣溫：指空氣的溫度。一般氣象學上所指氣溫是距地面高處的空氣溫度。影響氣溫的主要因素：入射到地面上的太陽輻射熱量，地形與地表面的覆蓋以及大氣環(huán)流的熱交換作用等。其中，太陽輻射起決定作用。氣溫變化：四季變化（年變化）、日變化和隨地理緯度的變化。4.空氣濕度:空氣濕度：表示大氣濕潤程度。一般用相對濕度表示。相對濕度的日變化通常與氣溫的日變化相反：如圖11-1我國各地的相對濕度：受海洋氣候影響，南方大部分地區(qū)相對濕度一年內夏季最大，秋季最?。蝗A南和東南沿海一帶因春季海洋氣團入侵，且此時溫度還不高，形成較大相對濕度，大約以3-5月為最大，秋季最小，南方地區(qū)在夏季之交氣候潮濕，室內地面常出現(xiàn)泛潮現(xiàn)象。5.降水:指從地球表面蒸發(fā)出去的大量水汽進入大氣層，經凝結后又降到地面上的液態(tài)或固態(tài)水分。如：雨、雪、冰、雹等。二、防熱途徑：1.室內過熱的原因:室內過熱的原因：主要是強烈的太陽輻射和較高的室外氣溫，室外風速、風向，空氣濕度及環(huán)境特點也在某種程度上起作用。夏季室內熱量的主要來源：如圖示。

2.防熱途徑:減弱室外熱作用：主要辦法是正確確選擇房屋朝向和和布局，防止日曬曬；同時綠化周圍圍環(huán)境，降低環(huán)境境輻射和氣溫，并并對熱風起冷卻作作用；外圍護結構構表面采用淺色，，減少對太陽輻射射吸收，從而減少少結構的傳熱量。。外圍護結構的隔熱熱和散熱：對屋面、外墻（（特別是西墻）進進行隔熱處理，減減少傳進室內的熱熱量，降低圍護結結構的內表面溫度度。房間自然通風：自然通風是排除除房間余熱、改善善人體舒適感的主主要途徑。房屋朝朝向要力求接近夏夏季主導風向；選選擇合理布局形式式，正確設計房屋屋的平面和剖面、、房間開口的位置置和面積，以及采采用各種通風構造造設施，以利房間間通風散熱。窗口遮陽：主要是阻擋直射射陽光從窗口透入入，減少對人體的的輻射，防止室內內墻面、地面和家家具表面被曬而導導致室溫升高。遮遮陽方式：利用綠綠化（中樹或攀緣緣植物）；結合建建筑構件處理（入入出檐、雨蓬、外外廊等）；采用臨臨時性的布篷和活活動的合金百葉；；采用專門的遮陽陽板設施等。幾種途徑要綜合處處理，但主要是屋屋面、西墻隔熱、、窗口防輻射和房房間自然通風，同同時也必須同環(huán)境境綠化等一起綜合合考慮。三、氣候條件和地地理環(huán)境對建筑的的影響：無論在房屋布局，，細部處理和建筑筑形式等方面，都都因氣候條件和地地理環(huán)境不同而具具有不同的手法和和地方特點。例1。云南省西雙雙版納一帶的民居。。氣候類型（英）環(huán)境特點設計要點寒冷地區(qū)寒冷保溫表面積小、窗小、墻保溫（愛斯基摩）溫和地區(qū)夏熱冬寒隔熱保溫通風朝陽大玻璃窗夏日遮陽干熱地區(qū)風沙暴曬干燥消除溫差內院型、設前廊、厚重墻濕熱地區(qū)潮濕暴曬通風冷卻遮陽、穿堂風、房間高大例2。干熱地區(qū)的的傳統(tǒng)住宅。11-2外圍護結構的隔熱熱設計原則和措施施一、外圍護結構隔隔熱設計的原則二、外圍護結構的的隔熱措施一、外圍護結構隔隔熱設計的原則：：1.屋頂隔熱。外圍護結構外表表面受到的日曬時時數(shù)和太陽輻射強強度以水平面為最最大，東西向其次次，東南和西南又又次之，南向較小小，北向最小，所所以屋頂隔熱極為為重要，其次是西西墻和東墻。2.降低室外綜綜合溫度。其辦法有:結構外表面采采用淺色平滑的粉粉刷和飾面材料。。如：馬賽克、小小瓷磚等，以減少少對太陽輻射的吸吸收。

在在屋頂或墻面的外外側設置遮陽設施施，可有效降低室室外綜合溫度。3.在外圍護結結構內部設置通風風間層。通風間層與室外或或室內相通，利用用風壓和熱壓的作作用帶走進入空氣氣層內的一部分熱熱量，從而減少傳傳熱室內的熱量。。4.合理選擇外外圍護結構的隔熱熱能力。主要根據(jù)地區(qū)氣氣候特點，房屋的的使用性質和結構構在房屋中的部位位等因素來選擇。。5.利用水的蒸蒸發(fā)和植被對太陽陽能的轉化作用降降溫。如：蓄水屋頂，，植被屋頂。這些些屋頂具有很好的的隔熱能力，但也也增加了結構的荷荷載，而且如果蓄蓄水屋頂防水處理理不當，還可能漏漏水、滲水。6.屋頂和東、西外墻墻的內表面溫度應應通過驗算，要求內表面最高溫溫度應低于當?shù)叵南募臼彝庥嬎阕罡吒邷囟?，保證滿足隔熱設計計標準。二、外圍護結構隔隔熱措施：（一）屋頂隔熱熱（二）通風屋頂頂（三）閣樓屋頂頂（四）蓄水屋頂頂（五）鋪土（（或無土）中指屋屋頂（六）外墻隔熱熱（一）屋頂隔熱：：1.實體材料層層屋頂隔熱：是一種從提高圍護護結構本身熱阻和和熱惰性來提高隔隔熱能力的處理方方法。要注意材料料層層次的排序，，因排序不同也會會影響衰減度，必必須進行比較選擇擇。如圖（a）、（b）、（（c）（a）無隔熱層，熱工性性能差。（b）加一層厚泡泡沫混凝土，隔隔熱效果顯著。內內表面比比（a）降低，低。。對防水層要求高。。（c）加一層蓄熱系數(shù)大大的粘土方磚（或或混凝土板）。其其粘土方磚外表面面比卷材屋面降低左右。但自重大，傍晚蓄蓄熱層蓄存的熱量量仍繼續(xù)向室內散散發(fā)。2.封閉空氣間間層隔熱：采用空心板屋面，，利用封閉空氣間間層隔熱，可減輕輕自重，解決隔熱熱和散熱矛盾。封閉空氣間層內傳傳熱方式主要是輻輻射換熱，可在間間層內鋪設反射系系數(shù)大，輻射系數(shù)數(shù)小的材料，如鋁鋁箔。如圖（e）間層設鋁箔后，結結構內表面溫度比比（d）降低，，效果較顯著。。如圖（f）外表面鋪白色光滑滑的無水石膏，結結果結構內表面溫溫度比（d）低，比比（e）低，說說明選擇屋頂面層層材料和顏色的重重要性。（二）通風屋頂：：1.通風屋頂隔隔熱性能及其作用用：我國南方地區(qū)氣候候炎熱多雨，為了了隔熱防漏，創(chuàng)造造了雙層瓦通風屋屋頂和大階磚通風風屋頂。如圖以大階磚通風屋頂頂為例。如圖是一一個對比性實測結結果。2.通風屋頂傳傳熱過程與影響隔隔熱的因素：通風屋頂是當室外外空氣流經間層時時，帶走部分從面面層傳下的熱量，，從而減少透過基基層傳入室內的熱熱量。如圖11-4：間層通風量愈大，，帶走的熱量愈多多。通風量大小與與空氣流動的動力力，通風間層高度度和通風間層內的的空氣阻力等因素素有關。風壓和熱壓是間層層內空氣流動的動動力試驗表明：在同樣樣風力作用下，通通風口朝向與風向向的偏角（即風的的投射角）愈小，，間層的通風效果果愈好，故應盡量使通風口面面向夏季主導風向向。由于風壓愈風速速的平方成正比，，所以風速大的地地區(qū)，利用通風屋屋頂效果顯著。試驗還表明，將間層面層在檐口口處適當向外挑出出一段，能起兜風風作用，可提高間層的通通風效果。熱壓的大小取決于于進排氣口的溫差差和高差，溫差與與高差愈大，熱壓壓愈大，通風量就就愈大。通風間層高度試驗表明：間層高高度增高，對加大大通風量有利，但但增高到一定程度度后，其效果漸趨趨緩慢。如圖幾種通風屋頂頂在不同高度的空空氣間層情況下的的熱工效果。由圖可見，間層高高度以20～24cm左右為好。因此，，一般情況下，采采用矩形截面通風風口，房屋進深為為9～12m的雙坡屋頂或平屋屋頂，其間層高度度可考慮取20～～24cm，坡頂可用其下限，，平屋頂可用其上上限；如為拱形或或三角形的截面，，其間層高度要酌酌量增大，平均高高度也不宜低于20cm.通風間層內的空氣氣阻力。室外空氣流過間層層的阻力有摩擦阻力和局部阻力。為降低摩擦阻力，，間層內表面不宜宜過分粗糙；為降低局部阻力，，進、出風口的面面積與間層橫界面面的面積比要大。。若進出風口有啟啟閉裝置，應盡量量加大其開口面積積，并注意使裝置置有利于導風，以以減少局部阻力，，增大通風量。間層通風組織形式式和隔熱措施：組織方式：a.從室外進氣（采用用兜風檐口可加強強風壓作用）；b.從室內進氣；c.室內、室外同時進進氣。另外，有的為提高高熱壓作用，在水水平的通風層中間間，增設排風帽，，造成進、出風口口的高度差，并且且在帽頂?shù)耐獗硗客可虾谏?，加強吸吸收太陽輻射，以以提高帽內的氣溫溫，有利于排風。。間層通風組織形式式：隔熱措施舉例編號構造間層高度（cm）外表面溫度內表面溫度室外氣溫最高（℃）平均（℃）最高（℃）平均（℃）最高出現(xiàn)時間最高（℃）平均（℃）1雙層架空粘土瓦548.331.632.128.814：3033.326.62山型槽板上鋪粘土瓦1552.032.430.027.815：0033.729.43雙層架空水泥瓦954.534.136.430.014：0032.227.14鋼筋混凝土這般下吊木絲板6356.0——32.8——29.1—5鋼筋混凝土板上鋪大階磚2456.036.329.828.820：0035.531.36鋼筋混凝土板上砌1/4磚拱6059.038.433.832.318：0034.931.37鋼筋混凝土板上砌1/4磚拱裝百葉6056.538.334.031.819：0035.531.3（三）閣樓屋頂：：在提高閣樓屋頂隔隔熱能力的措施中中，加強閣樓通風風是一種經濟而有有效的方法。如加加大通風口的面積積，合理布置通風風口的位置等。通通風口可做成開閉閉式的，夏季開啟啟，冬季關閉；組組織閣樓的自然通通風也應充分利用用風壓和熱壓的作作用。閣樓通風形式有：：山墻上開口通風風，從檐口下進氣氣有屋脊排氣，在在屋頂設老虎窗通通風等。如圖11-6：水的比熱大，而且且蒸發(fā)也可帶走大大量熱量，因此，，利用水作為隔熱熱材料，可取得很很好的隔熱效果。。重慶地區(qū)對同樣結結構的蓄水屋頂（（水厚100mm）于不蓄水屋頂實測測結果表明：蓄水水后外表面溫度比比不蓄水低15℃℃，內表面低8℃℃；蓄水屋頂內、、外表面溫度的振振幅僅為不蓄水的的1/2；蓄水后后通過屋頂傳入室室內的最大熱量只只是未蓄水時傳入入的1/3；蓄水水后通過屋頂傳入入室內的平均熱量量只有未蓄水時的的1/35。水面上敷設鋁箔或或其它淺色漂浮物物，或在水面上種種植漂浮植物水浮浮蓮、水葫蘆等將將反射或吸收大量量太陽輻射，能取取得更好的隔熱效效果。（四）蓄水屋頂：：蓄水屋頂?shù)乃畬由钌疃?，從白天隔熱熱和夜間散熱的作作用綜合考慮，宜宜小于5cm而大于3cm。水隔熱屋頂要求屋屋頂有很好的防水水質量，否則，易易發(fā)生漏水現(xiàn)象。。但從另外角度考考慮，由于用水隔隔熱后，大大降低低了結構的平均溫溫度和振幅，可以以保護防水層，防防止發(fā)生漏水現(xiàn)象象。（五）鋪鋪土（或或無土））種植屋屋頂：在鋼筋混混凝土屋屋面板上上鋪土，，再在上上面種植植作物，，即為鋪鋪土種植植屋頂。。鋪土種植植屋頂時時利用植植物的光光合作用用，葉面面的蒸騰騰作用以以及對太太陽輻射射熱的遮遮擋作用用，來減減少太陽陽輻射熱熱對屋面面的影響響。此外外，土層層也具有有一定的的蓄熱能能力，并并能保持持一定水水分，通通過水的的蒸發(fā)吸吸熱也能能提高隔隔熱效果果。以蛭石、、鋸末或或巖棉等等作為介介質代替替土壤