建筑熱工學(xué)第五章建筑防熱上

第5章建筑防熱5-1室外熱環(huán)境與防熱途徑5-2外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱設(shè)計(jì)原則和措施5-3房間的自然通風(fēng)5-4窗口遮陽5-1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(duì)建筑的影響一、室外熱環(huán)境：構(gòu)成室外熱環(huán)境的主要?dú)夂蛞蛩兀禾栞椛洹囟?、濕度和風(fēng)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(dá)地面的太陽輻射又可分為：直接輻射和散射輻射。進(jìn)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(qiáng)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(fēng)風(fēng)：就是大氣的流動(dòng)。大氣環(huán)流是各地氣候差異的原因。風(fēng)的種類：

季候風(fēng)：由大氣環(huán)流形成的風(fēng)，在一年內(nèi)隨季節(jié)不同而有規(guī)律變換方向。例如：我國氣候特點(diǎn)之一就是季風(fēng)性強(qiáng)。地方風(fēng)：由于地面上水陸分布，地勢(shì)起伏，表面覆蓋等地方性條件不同而引起小范圍內(nèi)的大氣環(huán)流。如：水陸風(fēng)，山谷風(fēng)，庭院風(fēng)，巷道風(fēng)，這些都是由于局部受熱不均而引起的，其特點(diǎn)是日夜交替變向。風(fēng)的描述：風(fēng)通常是以水平運(yùn)動(dòng)為主的空氣運(yùn)動(dòng)。風(fēng)的描述包括風(fēng)向和風(fēng)速。風(fēng)玫瑰圖能直觀反映一個(gè)地方的風(fēng)速和風(fēng)向。如下圖。(a)為某地夏季七月的風(fēng)向頻率分布；(b)為各方位的風(fēng)速。3.氣溫:氣溫：指空氣的溫度。一般氣象學(xué)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(duì)濕度表示。相對(duì)濕度的日變化通常與氣溫的日變化相反：如圖5-1我國各地的相對(duì)濕度：受海洋氣候影響，南方大部分地區(qū)相對(duì)濕度一年內(nèi)夏季最大，秋季最?。蝗A南和東南沿海一帶因春季海洋氣團(tuán)入侵，且此時(shí)溫度還不高，形成較大相對(duì)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(nèi)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(jìn)入大氣層，經(jīng)凝結(jié)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(nèi)過熱的原因:室內(nèi)過熱的原因：主要是強(qiáng)烈的太陽輻射和較高的室外氣溫，室外風(fēng)速、風(fēng)向，空氣濕度及環(huán)境特點(diǎn)也在某種程度上起作用。夏季室內(nèi)熱量的主要來源：如圖示。

2.防熱途徑:減弱室外熱作用：主要辦法是正確選擇房屋朝向和布局，防止日曬；同時(shí)綠化周圍環(huán)境，降低環(huán)境輻射和氣溫，并對(duì)熱風(fēng)起冷卻作用；外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面采用淺色，減少對(duì)太陽輻射吸收，從而減少結(jié)構(gòu)的傳熱量。外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱和散熱：對(duì)屋面、外墻（特別是西墻）進(jìn)行隔熱處理，減少傳進(jìn)室內(nèi)的熱量，降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面溫度。房間自然通風(fēng)：自然通風(fēng)是排除房間余熱、改善人體舒適感的主要途徑。房屋朝向要力求接近夏季主導(dǎo)風(fēng)向；選擇合理布局形式，正確設(shè)計(jì)房屋的平面和剖面、房間開口的位置和面積，以及采用各種通風(fēng)構(gòu)造設(shè)施，以利房間通風(fēng)散熱。窗口遮陽：主要是阻擋直射陽光從窗口透入，減少對(duì)人體的輻射，防止室內(nèi)墻面、地面和家具表面被曬而導(dǎo)致室溫升高。遮陽方式：利用綠化（中樹或攀緣植物）；結(jié)合建筑構(gòu)件處理（入出檐、雨蓬、外廊等）；采用臨時(shí)性的布篷和活動(dòng)的合金百葉；采用專門的遮陽板設(shè)施等。幾種途徑要綜合處理，但主要是屋面、西墻隔熱、窗口防輻射和房間自然通風(fēng)，同時(shí)也必須同環(huán)境綠化等一起綜合考慮。三、氣候條件和地理環(huán)境對(duì)建筑的影響：無論在房屋布局，細(xì)部處理和建筑形式等方面，都因氣候條件和地理環(huán)境不同而具有不同的手法和地方特點(diǎn)。例1。云南省西雙版納一帶的民居。氣候類型（英）環(huán)境特點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)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(fēng)朝陽大玻璃窗夏日遮陽干熱地區(qū)風(fēng)沙暴曬干燥消除溫差內(nèi)院型、設(shè)前廊、厚重墻濕熱地區(qū)潮濕暴曬通風(fēng)冷卻遮陽、穿堂風(fēng)、房間高大例2。干熱地區(qū)的傳統(tǒng)住宅。5-2外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱設(shè)計(jì)原則和措施一、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)的原則二、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱措施一、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)的原則：1.屋頂隔熱。外圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面受到的日曬時(shí)數(shù)和太陽輻射強(qiáng)度以水平面為最大，東西向其次，東南和西南又次之，南向較小，北向最小，所以屋頂隔熱極為重要，其次是西墻和東墻。

2.降低室外綜合溫度。其辦法有:

結(jié)構(gòu)外表面采用淺色平滑的粉刷和飾面材料。如：馬賽克、小瓷磚等，以減少對(duì)太陽輻射的吸收。

在屋頂或墻面的外側(cè)設(shè)置遮陽設(shè)施，可有效降低室外綜合溫度。3.在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置通風(fēng)間層。通風(fēng)間層與室外或室內(nèi)相通，利用風(fēng)壓和熱壓的作用帶走進(jìn)入空氣層內(nèi)的一部分熱量，從而減少傳熱室內(nèi)的熱量。4.合理選擇外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱能力。主要根據(jù)地區(qū)氣候特點(diǎn)，房屋的使用性質(zhì)和結(jié)構(gòu)在房屋中的部位等因素來選擇。5.利用水的蒸發(fā)和植被對(duì)太陽能的轉(zhuǎn)化作用降溫。如：蓄水屋頂，植被屋頂。這些屋頂具有很好的隔熱能力，但也增加了結(jié)構(gòu)的荷載，而且如果蓄水屋頂防水處理不當(dāng)，還可能漏水、滲水。6.屋頂和東、西外墻的內(nèi)表面溫度應(yīng)通過驗(yàn)算，要求內(nèi)表面最高溫度應(yīng)低于當(dāng)?shù)叵募臼彝庥?jì)算最高溫度，保證滿足隔熱設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。二、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱措施：（一）屋頂隔熱（二）通風(fēng)屋頂（三）閣樓屋頂（四）蓄水屋頂（五）鋪土（或無土）中指屋頂（六）外墻隔熱（一）屋頂隔熱：1.實(shí)體材料層屋頂隔熱：是一種從提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身熱阻和熱惰性來提高隔熱能力的處理方法。要注意材料層層次的排序，因排序不同也會(huì)影響衰減度，必須進(jìn)行比較選擇。如圖（a）、（b）、（c）（a）無隔熱層，熱工性能差。（b）加一層嫁厚角泡飼沫混凝失土，隔斜熱效果濱顯著。鞏內(nèi)表面學(xué)比禁（a）降低，賄低凡。對(duì)防水繩層要求序高。（c）加一層乒蓄熱系規(guī)數(shù)大的嗎粘土方忘磚（或姻混凝土眠板）。偷其粘土樸方磚外籠表面比卷材屋違面降低左右。但自重泥大，傍抱晚蓄熱歸層蓄存量的熱量彈仍繼續(xù)土向室內(nèi)欄散發(fā)。2.封溜閉空氣間日層隔熱：采用空蹈心板屋蜓面，利痰用封閉辭空氣間春層隔熱氏，可減踩輕自重持，解決啟隔熱和姥散熱矛郊盾。封閉空珍氣間層踢內(nèi)傳熱使方式主北要是輻電射換熱鬧，可在途間層內(nèi)衣鋪設(shè)反舒射系數(shù)慮大，輻酷射系數(shù)簡(jiǎn)小的材周料，如的鋁箔。如圖奧（e）間層設(shè)攪鋁箔后艦，結(jié)構(gòu)征內(nèi)表面境溫度比擺（d）降低但，效果較條顯著。如圖久（f）外表面鋪儀白色光滑閉的無水石宋膏，結(jié)果圓結(jié)構(gòu)內(nèi)表固面溫度比掀（d）低上，比毒（e）低邀，說杜明選擇屋途頂面層材置料和顏色擠的重要性接。（二）通填風(fēng)屋頂：1.通衛(wèi)風(fēng)屋頂隔涂熱性能及苦其作用：我國南垃方地區(qū)乘氣候炎囑熱多雨渣，為了擴(kuò)隔熱防侮漏，創(chuàng)因造了雙貫層瓦通維風(fēng)屋頂虧和大階折磚通風(fēng)庸屋頂。芝如圖以大階磚羽通風(fēng)屋頂丑為例。如儲(chǔ)圖是一個(gè)弄對(duì)比性實(shí)遙測(cè)結(jié)果。2.通擔(dān)風(fēng)屋頂傳膏熱過程與疲影響隔熱久的因素：通風(fēng)屋平頂是當(dāng)迫室外空劇氣流經(jīng)廁間層時(shí)若，帶走間部分從供面層傳攀下的熱橋量，從怕而減少絕透過基公層傳入腔室內(nèi)的咳熱量。峰如圖5-4：間層通捎風(fēng)量愈顛大，帶跨走的熱猜量愈多炎。通風(fēng)吃量大小綱與空氣項(xiàng)流動(dòng)的堂動(dòng)力，辛通風(fēng)間患層高度崇和通風(fēng)弄間層內(nèi)節(jié)的空氣湖阻力等檢因素有勇關(guān)。風(fēng)壓和款熱壓是局間層內(nèi)對(duì)空氣流敏動(dòng)的動(dòng)行力試驗(yàn)表打明：在愁同樣風(fēng)乓力作用請(qǐng)下，通霸風(fēng)口朝屆向與風(fēng)受向的偏右角（即匹風(fēng)的投科射角）市愈小，知間層的狼通風(fēng)效面果愈好雄，故應(yīng)盡量系使通風(fēng)鉛口面向座夏季主矛導(dǎo)風(fēng)向。由于爐風(fēng)壓愈披風(fēng)速的霧平方成檔正比，瞇所以風(fēng)土速大的陷地區(qū)，甩利用通客風(fēng)屋頂覆效果顯膊著。試驗(yàn)還表蜓明，將間層疤面層在瘦檐口處竿適當(dāng)向器外挑出餡一段，債能起兜啦風(fēng)作用，可提高睡間層的通收風(fēng)效果。熱壓的大辟小取決于欺進(jìn)排氣口昆的溫差和秋高差，溫糊差與高差詳愈大，熱森壓愈大，采通風(fēng)量就完愈大。通風(fēng)間產(chǎn)層高度試驗(yàn)表明冠：間層高絡(luò)度增高，飛對(duì)加大通羨風(fēng)量有利屠，但增高寶到一定程急度后，其煙效果漸趨海緩慢。如圖幾揚(yáng)種通風(fēng)染屋頂在誼不同高掩度的空弦氣間層眨情況下否的熱工似效果。由圖可見坑，間層高絡(luò)度以20掀～24cm左右為好祖。因此，燃一般情況涼下，采用德矩形截面銹通風(fēng)口，嘴房屋進(jìn)深偶為9～1膝2m的雙坡環(huán)屋頂或庫平屋頂抗，其間耕層高度冊(cè)可考慮硬取20松～24cm，坡頂可用羊其下限，帶平屋頂可蔥用其上限著；如為拱醉形或三角爐形的截面仰，其間層但高度要酌隆量增大，滴平均高度家也不宜低趙于20cm.通風(fēng)間害層內(nèi)的?？諝庾栝l力。室外空氣俯流過間層扛的阻力有摩擦阻力和局部阻尸力。為降低泳摩擦阻娃力，間喬層內(nèi)表蕩面不宜炒過分粗帆糙；為降低何局部阻蓬力，進(jìn)希、出風(fēng)肉口的面譽(yù)積與間慨層橫界也面的面嘆積比要撿大。若端進(jìn)出風(fēng)抱口有啟悶閉裝置廁，應(yīng)盡粒量加大痰其開口橋面積，跑并注意壟使裝置賴有利于班導(dǎo)風(fēng)，婦以減少遮局部阻割力，增召大通風(fēng)懇量。間層通貪風(fēng)組織扯形式和屋隔熱措鄰施：組織方收式：a.從室外進(jìn)般氣（采用澆兜風(fēng)檐口禁可加強(qiáng)風(fēng)壓作用永）；b.從室內(nèi)進(jìn)炸氣；c.室內(nèi)、室及外同時(shí)進(jìn)跪氣。另外，有返的為提高快熱壓作用桿，在水平串的通風(fēng)層饒中間，增從設(shè)排風(fēng)帽培，造成進(jìn)嚷、出風(fēng)口掃的高度差玩，并且在導(dǎo)帽頂?shù)耐饬直硗可虾隈偵訌?qiáng)糖吸收太陽折輻射，以岡提高帽內(nèi)算的氣溫，悔有利于排碰風(fēng)。間層通災(zāi)風(fēng)組織肺形式：隔熱措施步舉例編號(hào)構(gòu)造間層高度（cm）外表面溫度內(nèi)表面溫度室外氣溫最高（℃）平均（℃）最高（℃）平均（℃）最高出現(xiàn)時(shí)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）耍閣樓屋芝頂：在提高京閣樓屋易頂隔熱賴能力的頸措施中掛，加強(qiáng)起閣樓通呢風(fēng)是一者種經(jīng)濟(jì)踐而有效容的方法攔。如加乞大通風(fēng)堂口的面習(xí)積，合殘理布置最通風(fēng)口骨的位置致等。通化風(fēng)口可扯做成開親閉式的精，夏季地開啟，秩冬季關(guān)褲閉；組并織閣樓筑的自然厘通風(fēng)也協(xié)應(yīng)充分那利用風(fēng)停壓和熱欄壓的作何用。閣樓通性風(fēng)形式龜有：山害墻上開乳口通風(fēng)組，從檐舍口下進(jìn)鵝氣有屋計(jì)脊排氣死，在屋木頂設(shè)老策虎窗通偶風(fēng)等。孫如圖5-6：水的比熱同大，而且姥蒸發(fā)也可橋帶走大量翻熱量，因誰此，利用寶水作為隔障熱材料，場(chǎng)可取得很玻好的隔熱拜效果。重慶地區(qū)雕對(duì)同樣結(jié)術(shù)構(gòu)的蓄水楚屋頂（水咽厚100mm）于不蓄水緞屋頂實(shí)測(cè)袋結(jié)果表明疊：蓄水后呢外表面溫獸度比不蓄組水低15賤℃，內(nèi)表鞠面低8℃黑；蓄水屋女頂內(nèi)、外鑼表面溫度廟的振幅僅欄為不蓄水拋的1/2書；蓄水后愈通過屋頂柳傳入室內(nèi)詢的最大熱皺量只是未猜蓄水時(shí)傳著入的1/踐3；蓄水燙后通過屋頁頂傳入室腎內(nèi)的平均程熱量只有叛未蓄水時(shí)厲的1/3烈5。水面上敷培設(shè)鋁箔或睛其它淺色端漂浮物，泰或在水面愉上種植漂仔浮植物水媽浮蓮、水癢葫蘆等將擇反射或吸肺收大量太班陽輻射，州能取得更獎(jiǎng)好的隔熱避效果。（四）瓜蓄水屋閱頂：蓄水屋柄頂?shù)乃銓由疃乳L，從白浮天隔熱刻和夜間犧散熱的恐作用綜雹合考慮門，宜小桿于5cm而大于3cm。水隔熱艘屋頂要印求屋頂詠有很好予的防水沒質(zhì)量，刮否則，起易發(fā)生長漏水現(xiàn)討象。但倍從另外抄角度考積慮，由塊于用水叨隔熱后社，大大渾降低了濱結(jié)構(gòu)的趟平均溫遲度和振六幅，可皮以保護(hù)圍防水層沾，防止督發(fā)生漏淋水現(xiàn)象想。（五）勸鋪土（吩或無土噴）種植治屋頂：在鋼筋混賠凝土屋面紫板上鋪土埋，再在上怕面種植作啟物，即為案鋪土種植堵屋頂。鋪土種植顆屋頂時(shí)利赤用植物的并光合作用仔，葉面的供蒸騰作用路以及對(duì)太宿陽輻射熱敗的遮擋作徹用，來減焦少太陽輻鼻射熱對(duì)屋掀面的影響?zhàn)B。此外，魂土層也