建筑熱工學(xué)課件

建筑熱工學(xué)基本知識(shí)溫度T=t+273.16F=32+9/5t溫度：分子平均平動(dòng)動(dòng)能。絕對溫標(biāo)k，絕對零度，水的三相點(diǎn)，溫度計(jì)，超導(dǎo)。國際單位制SI基本單位7-1傳熱的基本方式傳熱的特點(diǎn)：傳熱發(fā)生在有溫度差的地方，并且總是自發(fā)地由高溫處向低溫處傳遞。

實(shí)際傳熱過程溫度場傳熱有三種基本方式（如圖7-1）：1.導(dǎo)熱2.對流3.輻射一、導(dǎo)熱：（傳熱）定義：指溫度不同的物體直接接觸時(shí)，靠物質(zhì)微觀粒子（分子、原子、自由電子等）的熱運(yùn)動(dòng)引起的熱能轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。導(dǎo)熱可在固體、液體、和氣體中發(fā)生，但只有在密實(shí)的固體中才存在單純的導(dǎo)熱過程。在建筑熱工學(xué)中，大量課題涉及非金屬固體材料的導(dǎo)熱，有時(shí)也涉及空氣、水分或金屬導(dǎo)熱問題。二、對流：定義：對流只發(fā)生在流體中，是因溫度不同的各部分流體之間發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，互相摻合而傳遞熱能的。促使流體產(chǎn)生對流的原因：1.本來溫度相同的流體，因其中某一部分受熱（或冷卻）而產(chǎn)生溫度差，形成對流運(yùn)動(dòng)，稱為“自然對流”。2.因受外力作用（如風(fēng)吹、泵壓等）迫使流體產(chǎn)生對流，稱為“受迫對流”。工程上遇到的一般是流體流過一個(gè)固體壁面時(shí)發(fā)生的熱量交換過程，稱為“對流換熱”。單純的對流換熱不存在，總伴隨有導(dǎo)熱發(fā)生。三、輻射：定義：輻射指依靠物體表面向外發(fā)射熱射線（能產(chǎn)生顯著效應(yīng)的電磁波）來傳遞能量的現(xiàn)象。自然界中凡溫度高于絕對零度（0K）的物體，都能發(fā)射輻射熱，同時(shí)，也不斷吸收其它物體投射來的輻射熱。特點(diǎn)：輻射換熱時(shí)有能量轉(zhuǎn)化：熱能--

輻射能-

熱能參與換熱的物體無須接觸。如圖，輻射熱的反射、吸收與透射。例：普通窗玻璃的保溫能力、吸熱玻璃

實(shí)際傳熱過程：例：冬季，室內(nèi)通過外墻向室外傳熱是包含三種基本傳熱方式的復(fù)雜過程。如圖所示：對流輻射導(dǎo)熱對流輻射

溫度場：熱量傳遞的動(dòng)力是溫度差，研究傳熱時(shí)必須知道物體的溫度分布。對某一物體或某一空間來說，某一瞬時(shí)，物體內(nèi)各點(diǎn)的溫度總計(jì)叫溫度場。物體內(nèi)各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間變化，稱為穩(wěn)定溫度場；反之，則為不穩(wěn)定溫度場。在穩(wěn)定溫度場內(nèi)發(fā)生的熱量傳遞過程為穩(wěn)定傳熱過程；在不穩(wěn)定溫度場內(nèi)發(fā)生的熱量傳遞過程為不穩(wěn)定傳熱過程。7-2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程一、平壁導(dǎo)熱

二、對流換熱

三、輻射換熱一、平壁導(dǎo)熱：定義：指通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料傳熱。經(jīng)過單層平壁導(dǎo)熱經(jīng)過多層平壁導(dǎo)熱經(jīng)過單層平壁導(dǎo)熱：設(shè)一單層勻質(zhì)平壁（如圖7-2），厚d平壁內(nèi)、外溫度為θi

、θe（設(shè)θi>θe,且均不隨時(shí)間變化）。單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱流量，稱為熱流強(qiáng)度。（7-3）這是一穩(wěn)定導(dǎo)熱問題，實(shí)踐證明，通過壁體的熱流量Q滿足下面關(guān)系式：說明：熱阻：在同樣溫差條件下，熱阻越大，通過材料層的熱量越少；增加熱阻的方法：加大平壁厚度或選用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料。導(dǎo)熱系數(shù)：當(dāng)材料層單位厚度內(nèi)的溫差為10C時(shí)，在1小時(shí)內(nèi)通過1m2

表面積的熱量。影響的最大因素是：容重和濕度。材料導(dǎo)熱系數(shù)W/(m?K)特點(diǎn)氣體0.006~0.6最小液體0.07~0.7次之金屬2.2~420最大非金屬0.3~3.5常用建材保溫隔熱材料<0.25礦棉、泡沫塑料、珍珠巖、蛭石等不同狀態(tài)的物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)相差很大經(jīng)過多層平壁導(dǎo)熱：設(shè)三層材料組成多層壁（如圖7-3），各材料層之間緊密配合，各層厚為d1、d2、d3，導(dǎo)熱系數(shù)分別為

1、

2、

3，平壁內(nèi)、外溫度為

i、

e（設(shè)

i>

e,且均不隨時(shí)間變化），可用

2、

3表示層間接觸面的溫度。將多層壁視為三個(gè)單層壁，分別算出通過每層壁的熱流強(qiáng)度為：穩(wěn)定導(dǎo)熱條件下有：由以上四式解得：（7-4）n層多層壁的導(dǎo)熱計(jì)算公式：各層接觸面的溫度：多層壁內(nèi)第層與第層之間接觸面溫度：二、對流換熱：層流邊界層：由于摩擦力作用，在緊貼固體壁面處有一平行于固體壁面流動(dòng)的流體薄層，叫“層流邊界層”。對流換熱系數(shù)對流換熱熱阻對流換熱過程：（如圖7-4）傾斜直線區(qū)—層流邊界層；拋物線區(qū)—流體核心部分

；水平線區(qū)—過度區(qū)。對流換熱計(jì)算公式：確定對流換熱系數(shù)：對流換熱系數(shù)包含了影響對流換熱強(qiáng)度的一切因素。建筑熱工學(xué)中常遇到的對流換熱問題都是指固體壁面與空氣間的換熱，據(jù)具體情況選用表7-1公式：三、輻射換熱：本質(zhì)：物體表面向外輻射出的電磁波在空間傳播；電磁波的波長可從到數(shù)公里；不同波長的電磁波落到物體上可產(chǎn)生各種不同的效應(yīng)（如圖7-5）；紅外線：波長范圍；熱射線：波長范圍；熱輻射：熱射線的傳播過程。1、輻射換熱的本質(zhì)和特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）輻射換熱中伴隨有能量形式的轉(zhuǎn)化：一物體內(nèi)能電磁波另一物體內(nèi)能；（2）電磁波可在真空中傳播，故輻射換熱不需有任何中間介質(zhì)，也不需冷熱物體直接接觸；（3）一切物體，不論溫度高低都在不停地對外輻射電磁波，輻射換熱是兩物體互相輻射的結(jié)果。高溫低溫物體對外來射線的反應(yīng)遵循與可見光相同的規(guī)律。設(shè)有能量為I0

的熱射線投射到物體表面，則其中Ir

被反射，Ia

被吸收，It

可能透過物體。（如圖7-6）2、輻射能的吸收、反射和透射：反射系數(shù)吸收系數(shù)透射系數(shù)由能量守恒：或一般，固體和液體都是不透明的，即

h

=0因此

h+h=1所以，凡是善于反射的物體一定不善于吸收（磨光的鋁、鎳鉻板、研磨的黃銅

h

＝0.02～0.04〕，反之亦然。嚴(yán)格說，物體對不同波長的外來輻射的吸收、反射及透射的性能不同。絕對白體（簡稱白體）：能將外來輻射全部反射的物體；絕對黑體（簡稱黑體）：能將外來輻射全部吸收的物體；絕對透明體（透熱體）：能將外來輻射全部透過的物體。玻璃窗的特性7-3濕空氣的物理性質(zhì)一、水蒸氣分壓力

二、空氣濕度

三、露點(diǎn)溫度一、水蒸氣分壓力：濕空氣：指干空氣與水蒸氣的混合物。道爾頓分壓定律：在溫度和壓力一定的條件下，一定容積的干空氣所能容納的水蒸氣量是有一定限度的。水蒸氣的含量未達(dá)到限度的濕空氣，叫未飽和濕空氣；達(dá)到限度時(shí)則叫飽和濕空氣。飽和蒸汽壓（或最大水蒸氣分壓力）：處于飽和狀態(tài)的濕空氣中水蒸氣所呈現(xiàn)的壓力。飽和蒸汽壓用表示；未飽和水蒸氣分壓力用表示。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，飽和蒸汽壓隨溫度的升高而增大。二、空氣濕度：濕度：空氣的干濕程度。絕對濕度：每立方米空氣中所含水蒸氣的重量。絕對濕度一般用表示；飽和空氣的絕對濕度用飽和蒸氣量表示。相對濕度：一定溫度和大氣壓下，濕空氣的絕對濕度與同溫同壓下的飽和蒸氣量的百分比。表示為e/E.100%三、露點(diǎn)溫度：露點(diǎn)溫度：（設(shè)不人為地增加或減少空氣含濕量，而只用干法加熱或降溫空氣）某一狀態(tài)的空氣，在含濕量不變的情況下，冷卻到它的相對濕度時(shí)所對應(yīng)的溫度，稱為該狀態(tài)下空氣的露點(diǎn)溫度，用表示。若從往下繼續(xù)降溫，則空氣中容納不了原有水蒸氣，迫使部分水蒸氣凝結(jié)成水珠（露水）析出。定溫定壓下，一定的空氣，其一定；空氣所能容納的最大水蒸氣含量以及與之相對應(yīng)的最大水蒸氣分壓力，也都一定；所以，相對濕度當(dāng)然也一定。空調(diào)冷凝水電冰箱內(nèi)的霜降雨過程作業(yè)：傳熱的基本方式有哪些，它們分別有哪些特點(diǎn)？為減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱，可采用哪些措施？試列舉生活中外墻內(nèi)表面結(jié)露現(xiàn)象實(shí)例，并說明結(jié)露原因。

穩(wěn)定傳熱8-1平壁的穩(wěn)定傳熱傳熱過程：室內(nèi)、外熱環(huán)境通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)而進(jìn)行的熱量交換過程，包含導(dǎo)熱、對流及輻射方式的換熱，是一種復(fù)雜的換熱過程。穩(wěn)定傳熱過程：溫度場不隨時(shí)間而變的傳熱過程。如圖8-1，設(shè)由三層平壁組成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，平壁厚度分別為d1、d2、d3，導(dǎo)熱系數(shù)分別為

1、

2、

3，圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣及其它物體表面溫度分別為ti、te（設(shè)ti>te），室內(nèi)通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)向室外傳熱的整個(gè)過程要經(jīng)過三個(gè)階段：2）。平壁材料層的導(dǎo)熱：1）。內(nèi)表面吸熱：3）。外表面的散熱：2）。平壁材料層的導(dǎo)熱：1）。內(nèi)表面吸熱：內(nèi)表面吸熱是對流換熱與輻射換熱的綜合過程。3）。外表面的散熱：外表面的散熱是平壁把熱量以對流及輻射的方式傳給室外空氣及環(huán)境。討論的問題屬于一維穩(wěn)定傳熱過程，則有聯(lián)立上面四式得若寫成熱阻形式得說明：平壁總傳熱系數(shù)：物理意義：當(dāng)時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過平壁單位表面積的傳熱量，單位：平壁的總傳熱阻：物理意義：表示熱量從平壁一側(cè)空間傳到另一側(cè)空間時(shí)所受到的總阻力。單位：平壁內(nèi)、外表面及壁體內(nèi)各層溫度的計(jì)算：8-2分部熱阻的確定一、表面熱轉(zhuǎn)移阻

二、材料層熱阻

1。單一材料層熱阻

2。組合材料層熱阻

3。封閉空氣間層熱阻一、表面熱轉(zhuǎn)移阻：公式：表面對流換熱系數(shù)表面輻射換熱系數(shù)在建筑熱工設(shè)計(jì)中，一般都直接采用表8-1的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：二、材料層熱阻：1、單一材料層熱阻：指整層由一種材料做成。如加氣混凝土、膨脹珍珠巖及其制品、磚砌體、鋼筋混凝土、粉刷等。（導(dǎo)熱系數(shù)見書后附錄4）

熱阻計(jì)算：

2、組合材料層熱阻：如圖8-2

平行于熱流方向沿材料層中不同材料的界面將其分隔成若干部分。如圖中、、等部分，分別按上式計(jì)算、、；最后按下式確定其加權(quán)平均熱阻：3、封閉空氣間層的熱阻：在空氣間層中的傳熱過程中，導(dǎo)熱、對流和輻射三種傳熱方式都存在，其傳熱過程包括對流換熱和輻射換熱（如圖8-3）空氣間層中的熱阻主要取決于間層兩個(gè)界面上的邊界層厚度和界面之間的輻射換熱程度。在有限空間內(nèi)的對流換熱強(qiáng)度與間層的厚度、間層的設(shè)置方向和形狀、間層的密閉性等因素有關(guān)。（如圖8-4）通過間層的輻射換熱量與間層表面材料的輻射性能和間層的平均溫度高低有關(guān)。圖8-5，說明空氣間層內(nèi)，在單位溫差下通過不同傳熱方式所傳遞的各部分熱量的分配情況。對于普通空氣間層，在總的傳熱量中，輻射換熱占的比例很大。因此，要提高空氣間層的熱阻，首先要設(shè)法減少輻射傳熱量。在實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算中，空氣間層的熱阻一般采用表8-2和表8-3所示計(jì)算數(shù)據(jù)。減少輻射換熱量，最有效的是在間層壁面吐貼輻射系數(shù)小的反射材料，目前采用的主要是鋁箔。例題P108試計(jì)算某屋頂結(jié)構(gòu)的熱阻（夏）鋼筋混凝土：=1.74(W/mK)加氣混凝土：=0.19(W/mK)水泥砂漿：=0.93(W/mK)油氈防水層：=0.17(W/mK)注意：不使用書中的單位，全部采用國際單位。1、由附錄4查各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)2、求各層熱阻(1)鋼筋混凝土空心板熱阻R空：取計(jì)算單元，沿垂直熱流方向分三層計(jì)算。R1=R3=0.035/1.74=0.02(m2K/W)空氣間層由空氣層、鋼筋混凝土、填縫組成?？諝忾g層熱阻0.16(m2K/W),鋼筋混凝土熱阻0.13/1.74=0.075(m2K/W)砂漿部分熱阻0.13/0.93=0.140(m2K/W)R空=0.02+0.13+0.02=0.17(m2K/W)(2)加氣混凝土保溫層熱阻R氣砼=0.08/0.19=0.421(m2K/W)（3）水泥砂漿抹平層熱阻R砂漿=0.02/0.93=0.022(m2K/W)（4）油氈防水層熱阻R油氈=0.01/0.17=0.059(m2K/W)3、屋頂結(jié)構(gòu)總熱阻內(nèi)表面熱轉(zhuǎn)移阻Ri=0.11(m2K/W)外表面轉(zhuǎn)移阻Re=0.05(m2K/W)總熱阻R=0.11+0.17+0.421+0.022+0.059+0.05=0.832(m2K/W)8-3平壁內(nèi)部溫度的計(jì)算及圖解法一、平壁內(nèi)部溫度的計(jì)算

二、壁體內(nèi)部溫度的圖解法一、平壁內(nèi)部溫度的計(jì)算：意義：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面溫度及內(nèi)部溫度也是衡量和分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的重要數(shù)據(jù)。為判斷表面和內(nèi)部是否會(huì)產(chǎn)生冷凝水，就需要對所設(shè)計(jì)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度核算。以圖8-1所示三層平壁結(jié)構(gòu)為例。據(jù)穩(wěn)定傳熱條件下，通過平壁的熱流量與通過平壁各部分的熱流量相等有，即解得壁體內(nèi)表面溫度為又據(jù)有解得由此推知，對于多層平壁內(nèi)任一層的內(nèi)表面溫度為在穩(wěn)定傳熱條件下，每一材料層內(nèi)的溫度分布是直線，在多層平壁中成一條連續(xù)的折線。材料層內(nèi)的溫度降落程度與各層的熱阻成正比，材料層的熱阻越大，在該層內(nèi)的溫度降落也越大。二、壁體內(nèi)部溫度的圖解法：根據(jù)：其中：、、和是常量，所以是變量的一次函數(shù)，若以熱阻為橫坐標(biāo)畫出壁體的截面圖，則溫度分布為一直線。具體方法：（如圖8-7）實(shí)際上，圍護(hù)結(jié)構(gòu)所受到的環(huán)境熱作用，不論是室內(nèi)或室外，都在隨時(shí)間變化，因此，圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度和通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱流量也必然隨時(shí)間發(fā)生變化。這種傳熱過程叫不穩(wěn)定傳熱。若外界熱作用隨著時(shí)間呈現(xiàn)周期性的變化，則出現(xiàn)周期性不穩(wěn)定傳熱。在建筑熱工中研究的變化熱作用，都帶有一定的周期波動(dòng)性，如室外氣溫和太陽輻射熱的晝夜、小時(shí)變化，在一段時(shí)間內(nèi)可以近似地看作每天出現(xiàn)重復(fù)性的周期變化；冬天當(dāng)采用間歇采暖時(shí)，室內(nèi)氣溫也會(huì)引起周期性的波動(dòng)。作業(yè)：某空心混凝土砌塊如圖所示試求該單排孔砌塊作為垂直墻體時(shí)的隔熱熱阻（設(shè)空氣間層厚50mm，長150mm）。設(shè)室內(nèi)溫度25℃，室外溫度-25℃，用圖解法求各界面溫度。如果在混凝土內(nèi)有3根直徑20mm的鋼筋貫穿該砌塊，其熱阻如何變化？

建筑保溫

概述：我國《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范GB50176-93》按下列條件，將全國劃分成五個(gè)建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)：嚴(yán)寒區(qū)：最冷月平均溫度≤－10℃，日平均氣溫≤5

℃的天數(shù)，在145天以上的地區(qū)；寒冷區(qū)：最冷月平均溫度0～－10℃，日平均氣溫≤5

℃的天數(shù)在90—145天的地區(qū)；夏熱冬冷區(qū)：最冷月平均溫度0～10℃，最熱月平均溫度25℃～30℃；夏熱冬暖區(qū)：最冷月平均溫度大于10℃，最熱月平均溫度25℃～29℃；日平均氣溫≥25

℃的天數(shù)在100—200天，夏季防熱、冬季可不保溫；溫和地區(qū)：最冷月平均溫度0～13℃，最熱月平均溫度18℃～25℃。日平均氣溫≤5

℃的天數(shù)在0—90天9-1建筑保溫綜合處理的基本原則

（保溫措施）1、充分利用太陽能：

日照對建筑保溫的重要意義：(1)太陽能能量密度高；（2）太陽能為清潔能源；（3）太陽能廉價(jià)；（4）太陽能有利于人體健康；（5）太陽能的利用非?，F(xiàn)實(shí)。2、防止冷風(fēng)的不利影響：

風(fēng)對室內(nèi)氣候的影響有兩方面：一是通過門窗口或其它孔隙進(jìn)入室內(nèi)，形成冷風(fēng)滲透；二是作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面上，使對流換熱系數(shù)變大，增強(qiáng)外表面的散熱量。

防止冷風(fēng)的措施：應(yīng)爭取不使大面積外表面朝向冬季主導(dǎo)風(fēng)向，當(dāng)受條件限制不可避免時(shí)，也應(yīng)在迎風(fēng)面上盡量少開門窗或其它孔洞，嚴(yán)寒地區(qū)還應(yīng)設(shè)置門斗。

另外，還要綜合考慮房間密閉性和透氣性的關(guān)系。

3、選擇合理的建筑體型、朝向

建筑師處理體型與平面設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)考慮功能要求，必須正確處理體型，平面形式與保溫的關(guān)系；否則，不僅增加采暖費(fèi)用，浪費(fèi)能源，而且必然影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工質(zhì)量。盡量減少表面積以減少熱量的散失，球形、圓形、方形、多邊形、多層。4、使房間具有良好的熱特性與合理的供熱系統(tǒng)：

熱特性應(yīng)適合使用要求。例如：全天使用的房間應(yīng)有較大的熱穩(wěn)定性，以防止室外溫度下降或間斷供熱時(shí)，室溫波動(dòng)太大；對于只白天使用或只有一段時(shí)間使用的房間，要求在開始供熱后，室溫能較快上升到所需標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)室外氣溫晝夜波動(dòng)，特別是寒潮期間連續(xù)降溫時(shí)，為使室內(nèi)氣候能維持所需的標(biāo)準(zhǔn)，要有合理的供熱系統(tǒng)。5、窗的設(shè)置和保溫

玻璃窗的熱阻遠(yuǎn)小于其它維護(hù)結(jié)構(gòu)，是保溫重點(diǎn)部位。

（1）增加窗的層數(shù)；

（2）改善窗框和玻璃的傳熱性能。

6、熱橋處理

建筑保溫條件薄弱的局部：墻轉(zhuǎn)角、圈梁、窗過梁、檐口等處。9-2外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計(jì)一、對外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫要求

二、低限熱阻的確定

三、絕熱材料

四、圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造方案的選擇一、對外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫要求：

圍護(hù)結(jié)構(gòu)對室內(nèi)氣候的影響，主要是通過內(nèi)表面溫度體現(xiàn)的。內(nèi)表面溫度過低，不僅影響人體健康，還會(huì)出現(xiàn)表面結(jié)露，嚴(yán)重影響衛(wèi)生，加重結(jié)構(gòu)潮濕狀況，降低結(jié)構(gòu)耐久性。穩(wěn)定傳熱條件下，內(nèi)表面溫度僅決定于室內(nèi)外溫度和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總熱阻，越大則內(nèi)表溫度越高。就大量性工業(yè)和民用建筑，控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)露點(diǎn)溫度，以保證內(nèi)表面不致結(jié)露是起碼的要求。二、低限熱阻的確定：

說明：：冬季室內(nèi)計(jì)算溫度。民用建筑或其它以滿足人體生理衛(wèi)生需要為主的房屋，按衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)取值；工業(yè)廠房或有特殊要求的房間，按相應(yīng)規(guī)范取值。：冬季室外計(jì)算溫度。為使同類采用不同熱穩(wěn)定性圍護(hù)結(jié)構(gòu)的房間的室內(nèi)氣候狀況接近一致，不同結(jié)構(gòu)應(yīng)采用不同的室外計(jì)算溫度。低限熱阻是一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其確定方法應(yīng)由國家規(guī)范來規(guī)定?，F(xiàn)暫按下式確定：：考慮外表面位置的修正系數(shù)。由于計(jì)算低限熱阻公式中統(tǒng)一取當(dāng)?shù)氐氖彝鈿鉁氐挠?jì)算值，這對外墻、屋頂?shù)戎苯咏佑|大氣的圍護(hù)結(jié)構(gòu)來說符合實(shí)際，但對那些不直接接觸室外空氣的結(jié)構(gòu)來說則需要修正。如：頂棚的上部是悶頂空間，其溫度比室外氣溫要高一些。見表9-1：允許溫差。見表9-2。使用質(zhì)量要求較高的房間，小一些。相同的室內(nèi)外氣候時(shí)，按較小的確定的大一些，即使用質(zhì)量要求越高，圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)有更大的保溫能力。經(jīng)濟(jì)熱阻按最小傳熱阻，節(jié)省建造費(fèi)但增加采暖費(fèi)；無限增加熱阻，節(jié)省采暖費(fèi)但浪費(fèi)建造費(fèi)，存在最佳經(jīng)濟(jì)熱阻。世界發(fā)達(dá)國家外墻保溫標(biāo)準(zhǔn)逐漸提高。英國（氣候與上海相近）1973年前外墻傳熱系數(shù)1.6w/(m2k)，1974年后1.0w/(m2k)，1982年后0.6w/(m2k)，1988年后0.45w/(m2k)。與北京相近氣候的發(fā)達(dá)國家約為0.35w/(m2k)。我國北京為0.9w/(m2k)。三、絕熱材料：

絕熱材料：指那些絕熱性能較好，即導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料，通常把導(dǎo)熱系數(shù)小于0.25并能用于絕熱工程的材料。保溫材料：習(xí)慣上用于控制室內(nèi)熱量外流的材料。隔熱材料：防止室外熱量進(jìn)入室內(nèi)的材料。導(dǎo)熱系數(shù)是絕熱材料最重要、最基本的熱物理指標(biāo)。一定溫差下，導(dǎo)熱系數(shù)越小，通過一定厚度材料層的熱量越小；同樣，為控制一定熱流強(qiáng)度所需的材料層厚度也越小。影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素很多，如密實(shí)性，內(nèi)部孔隙的大小、數(shù)量、形狀，材料的濕度，材料骨架部分（固體部分）的化學(xué)性質(zhì)，以及工作溫度等。常溫下，影響最大的因素是容重和濕度。1。容重對導(dǎo)熱系數(shù)的影響容重：單位體積材料的重量?？紫堵剩翰牧现锌紫端嫉捏w積與材料整體體積的百分比

容重能很好地表明材料孔隙率的大小，一般情況下，容重較小，孔隙率越大。導(dǎo)熱系數(shù)隨孔隙率增加而減小，即容重越小，導(dǎo)熱系數(shù)也越小。但容重小到一定程度后，再加大孔隙率，則導(dǎo)熱系數(shù)不僅不再降低，還會(huì)變大，存在有最佳容重。例如圖9-2。原因是：孔隙率太大，不僅意味著孔隙的數(shù)量增多，而且孔隙也必然增大。其結(jié)果，孔壁溫差變大，輻射傳熱量加大，同時(shí)，大孔隙內(nèi)的對流傳熱也增多。特別是由于材料骨架所剩無幾，使許多孔隙互相貫通，使對流顯著增加。2。濕度對導(dǎo)熱系數(shù)的影響重量濕度：指試樣中所含水分的重量與絕干狀態(tài)下試樣重量的百分比體積濕度：濕試樣中水分所占體積與整個(gè)試樣體積的百分比重量濕度和體積濕度的換算：

材料受潮后，導(dǎo)熱系數(shù)顯著增大。原因是由于孔隙中有了水分后，附加了水蒸氣擴(kuò)散的傳熱量，此外還增加了毛細(xì)孔中的液態(tài)水分所傳導(dǎo)的熱量。一般情況下，水得導(dǎo)熱系數(shù)約為0.58，冰的導(dǎo)熱系數(shù)約為2.33，都遠(yuǎn)大于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)0.03。3。溫度對導(dǎo)熱系數(shù)的影響溫度愈高，導(dǎo)熱系數(shù)愈大。原因是當(dāng)溫度增高時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，此外，孔隙內(nèi)的輻射換熱也增強(qiáng)。

熱流方向?qū)?dǎo)熱系數(shù)也有影響

主要表現(xiàn)在各向異性材料，如木材、玻璃纖維等，當(dāng)熱流平行纖維方向，導(dǎo)熱系數(shù)較大，當(dāng)熱流方向垂直纖維時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)較小。絕熱材料按材質(zhì)構(gòu)造分有：多孔的、板（塊）狀的和松散狀的。從化學(xué)成分看有：無機(jī)材料，如膨脹礦渣、泡沫混凝土、加氣混凝土、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、浮石及浮石混凝土、硅酸鹽制品、礦棉、玻璃棉等；有機(jī)材料，如軟木、木絲板、甘蔗板、稻殼等；各種泡沫塑料；鋁箔等反輻射性能好的材料。材料的選擇要結(jié)合建筑物的使用性質(zhì)、構(gòu)造方案、施工工藝、材料的來源以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素，要按材料的熱物理指標(biāo)及有關(guān)的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行具體分析。絕熱材料的選擇：三、圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造方案的選擇：

1、單設(shè)保溫層由導(dǎo)熱系數(shù)很小的材料作保溫層起主要保溫作用。保溫層不起承重作用，所以選擇的靈活性較大，不論是板塊狀，纖維狀以至松散顆粒狀材料均可應(yīng)用。外粉墻磚砌體保溫層隔汽層內(nèi)粉墻單設(shè)保溫層結(jié)構(gòu)示例2、封閉空氣間層保溫

封閉的空氣層有良好的絕熱作用。空心砌塊保溫與承重結(jié)合構(gòu)造3、保溫與承重相結(jié)合

空心板、空心砌塊、輕質(zhì)實(shí)心砌塊等，既能載重又能保溫。4、混合型構(gòu)造當(dāng)單獨(dú)用某一種方式不能滿足保溫要求，或?yàn)檫_(dá)到保溫要求而造成技術(shù)經(jīng)濟(jì)上不合理時(shí)，往往采用混合型保溫構(gòu)造。例如既有實(shí)體保溫層，又有空氣層和承重層的外墻或屋頂結(jié)構(gòu)。如圖是一個(gè)200C的恒溫車間外墻構(gòu)造。123765841—混凝土；2—粘結(jié)劑；3—聚氨脂泡沫塑料；4—木纖維板；5—塑料薄膜；6—鋁箔紙板；7—空氣間層；8—膠合板涂油漆保溫層在承重層外側(cè)的優(yōu)點(diǎn)：

1、使墻或屋頂?shù)闹饕糠质艿奖Ｗo(hù)，大大降低溫度應(yīng)力的起伏，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。如圖9-5。此外，外保溫對減少防水層的破壞，也是有利的。

2、由于承重層材料的熱容量一般都遠(yuǎn)比保溫層大，所以這種布置方式對房間熱穩(wěn)定性有利。當(dāng)供熱不均勻時(shí)可保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的溫度不致急劇下降，從而使室溫不致很快下降。

3、保溫層放在外側(cè)時(shí)，將減少保溫層內(nèi)部產(chǎn)生水蒸氣凝結(jié)的可能性。

4、舊房改造，特別是為了節(jié)能而加強(qiáng)舊房的保溫型性時(shí)，外保溫處理效果最好。

倒鋪屋面：即防水層不設(shè)在保溫層上邊，而是倒過來設(shè)在保溫層底下。國外稱“UpsideDown”構(gòu)造法，簡稱USD構(gòu)造，如圖。結(jié)構(gòu)層覆蓋層保溫層防水層USD構(gòu)造方法示例9-3傳熱異常部位的設(shè)計(jì)要點(diǎn)一、地板保溫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

二、窗戶保溫

三、熱橋

四、其它傳熱異常部位保溫一、地板保溫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：

1。人腳與地板直接接觸傳熱以木地面和水磨石兩種地面為例，既是它們的表面溫度完全相同，但若赤腳站在水磨石地面上，就比站在木地面上涼得多。這是因?yàn)閮烧叩奈鼰嶂笖?shù)B不同造成的。木地面:B=10.5水磨石:B=26.82.沿外墻周邊局部保溫處理越靠近外墻，地板表面溫度越低，單位面積的熱損失越多。如圖為一采暖房屋地面及地板下土壤中的溫度分布。為改善外墻周邊地板的熱工狀況，可采用圖示的局部保溫措施。二、窗戶保溫：

窗戶保溫性能低的原因，主要是縫隙透氣；玻璃、窗框和窗樘等的熱阻太小。下表是常用的各類窗戶的總傳熱系數(shù)和總傳熱阻的值。1。提高氣密性，減少冷風(fēng)滲透。針對我國目前的情況，應(yīng)從以下幾方面來改善窗的保溫性能：2.提高窗框保溫性能。3。改善玻璃部分的保溫能力。例如：雙層窗、雙玻璃窗、空心玻璃磚等。三、熱橋保溫：

圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，一般都有保溫性能遠(yuǎn)低于主體部分的嵌入構(gòu)件，如外墻體中的剛或鋼筋混凝土骨架、圈梁；樓板、墻板中的肋條等，稱為熱橋。如圖。熱橋就是熱量容易通過的地方。熱橋保溫處理，理論上就是用某種導(dǎo)熱系數(shù)很小的保溫材料，附加到熱橋的適當(dāng)部位。四、其它傳熱異常部位保溫：

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的其它傳熱異常部位有：外墻角、外墻與內(nèi)墻交角、樓地板或屋頂與外墻交角等。如圖為一單一材料勻質(zhì)外墻角。如圖是加氣混凝土復(fù)合墻板外墻角的保溫處理。

作業(yè)：在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循哪些基本原則？影響絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素有哪些？外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫層放在外側(cè)有何好處？圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫構(gòu)造方案大致有哪幾種類型？

外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的濕狀況外圍護(hù)結(jié)構(gòu)由于冷凝而受潮可分兩種情況：表面凝結(jié)與內(nèi)部凝結(jié)。表面凝結(jié)，就是在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面上出現(xiàn)凝結(jié)水，其原因濕由于水蒸氣含量較多而溫度高的空氣遇到冷的表面所致；內(nèi)部凝結(jié)，是當(dāng)水蒸氣通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，遇到結(jié)構(gòu)內(nèi)部某個(gè)冷區(qū)溫度達(dá)到或低于露點(diǎn)時(shí)，水蒸氣即形成凝結(jié)水。10-1材料的吸濕材料的吸濕：把一塊干的材料試件置于濕空氣中，材料試件會(huì)從空氣中逐步吸收水分（空氣中的水蒸氣）而變潮，這種現(xiàn)象稱為材料的吸濕。材料的吸濕特性，可用材料的等溫吸濕曲線表征，如圖。平衡濕度：當(dāng)材料試件與某一狀態(tài)（一定的氣溫和一定的相對濕度）的空氣處于熱濕平衡時(shí)，亦即材料的濕度與周圍空氣溫度一致（熱平衡），試件的重量不再發(fā)生變化（濕平衡），這時(shí)的材料濕度稱為平衡濕度。020406080100材料的等溫吸濕曲線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。建筑材料吸收的水分，是靠著水分子與材料固體顆粒表面的材料分子之間的分子作用力，以及水的表面張力作用保持在材料內(nèi)部的。水分子與材料固體骨架之間的結(jié)合能量取決于材料含水量的多少。當(dāng)含水量很低時(shí)，水分子與材料的結(jié)合是非常牢固的。在嚴(yán)重受潮的材料中，結(jié)合就較弱，所以水分較易自由的遷移。10-2外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中蒸汽滲透一、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的水分遷移二、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的蒸汽滲透三、防止和控制冷凝的措施

一、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的水分遷移當(dāng)材料內(nèi)部存在壓力差（分壓力或總壓力）、濕度（材料含濕量）差和溫度差時(shí)，均能引起材料內(nèi)部所含水分的遷移，從高勢位面向低勢位面轉(zhuǎn)移。材料內(nèi)所包含的水分，可以以三種形態(tài)存在：氣態(tài)（水蒸氣）、液態(tài)（液態(tài)水）和固態(tài)（冰）。在材料內(nèi)部可以遷移的只是兩種相態(tài)：一種是氣態(tài)的擴(kuò)散方式遷移（又稱水蒸氣滲透）；一種是以液態(tài)水分的毛細(xì)滲透方式遷移。當(dāng)室內(nèi)外空氣的水蒸氣含量不等時(shí)，在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)就存在著水蒸氣分壓力差，水蒸氣分子將從壓力較高的一側(cè)通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)向低的一側(cè)滲透擴(kuò)散。若設(shè)計(jì)不當(dāng)，水蒸汽通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)在材料的孔隙中凝結(jié)成水或凍結(jié)成冰，造成內(nèi)部冷凝受潮。一、蒸汽滲透的計(jì)算：穩(wěn)態(tài)下純蒸汽滲透過程的計(jì)算與穩(wěn)定傳熱的計(jì)算方法完全相似的。如圖10-1穩(wěn)態(tài)條件下，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透量，與室內(nèi)外的水蒸氣分壓力差成正比，與滲透過程中受到的阻力成反比。即說明：：室內(nèi)、外空氣的水蒸氣分壓力；：蒸汽滲透強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的蒸汽量，。：總蒸汽滲透阻，。

任一分層的厚度：蒸汽滲透系數(shù)。表明材料的透氣能力，與材料的密實(shí)程度有關(guān)。材料孔隙率越大，透氣性越強(qiáng)。如：油氈靜止空氣玻璃棉玻璃和金屬不滲透蒸汽垂直空氣間層和熱流由下向上的水平間層圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面的水蒸氣分壓力可近似取為和圍護(hù)結(jié)構(gòu)任一層的內(nèi)界面上的水蒸氣分壓力計(jì)算公式：二、內(nèi)部冷凝：冷凝的危害：

當(dāng)水蒸氣接觸結(jié)構(gòu)表面時(shí)，若表面溫度低于露點(diǎn)溫度，水汽會(huì)在表面冷凝成水。表面冷凝水將有礙室內(nèi)衛(wèi)生，某些情況下還將直接影響生產(chǎn)和房間的使用。水蒸氣通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部材料的孔隙中冷凝成水珠或凍結(jié)成冰，這種內(nèi)部冷凝現(xiàn)象危害更大，是一種看不見的隱患。內(nèi)部出現(xiàn)冷凝水，會(huì)使保溫材料受潮，材料受潮后，導(dǎo)熱系數(shù)增大，保溫能力降低；此外，由于內(nèi)部冷凝水的凍融交替作用，抗凍性差的保溫材料便遭到破壞，從而降低結(jié)構(gòu)的使用質(zhì)量和耐久性。判斷圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否會(huì)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，可按下述步驟進(jìn)行：根據(jù)室內(nèi)外空氣的溫度和濕度確定水蒸氣分壓力和，然后計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層的水蒸氣分壓力，并作出的分布線。對于采暖房屋，設(shè)計(jì)中取當(dāng)?shù)夭膳诘氖彝饪諝獾钠骄鶞囟群推骄鄬穸茸鳛槭彝庥?jì)算參數(shù)。根據(jù)室內(nèi)外空氣溫度和，確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層的溫度，并作出相應(yīng)的最大水蒸氣分壓力的分布線。根據(jù)和線相交與否判定圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否出現(xiàn)冷凝。如圖10-2（a）所示，兩線不相交，說明內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生冷凝；若相交，則內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生冷凝，如圖10-2（b）.10-2防止和控制冷凝的措施一、蒸汽滲透的計(jì)算1.正常溫度的房間2.高濕房間二、內(nèi)部冷凝1.材料層次布置對結(jié)構(gòu)內(nèi)部濕狀況的影響2.設(shè)置隔氣層一、防止和控制表面冷凝的措施：產(chǎn)生表面冷凝的原因：室內(nèi)空氣濕度過高或壁面溫度過低，導(dǎo)致壁面溫度低于露點(diǎn)溫度而產(chǎn)生表面冷凝1。正常溫度的房間：設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)要考慮低限熱阻的要求，保證內(nèi)壁面溫度高于露點(diǎn)溫度，不會(huì)出現(xiàn)表面冷凝現(xiàn)象。2。高濕房間：浴室、游泳館、冷庫等高濕房間：一般指冬季室內(nèi)相對濕度高于，相應(yīng)室溫在以上的房間。對于高濕房間，容易產(chǎn)生表面冷凝和滴水現(xiàn)象，要預(yù)防結(jié)構(gòu)材料的銹蝕和腐蝕等有害的濕氣作用。室內(nèi)氣溫已接近露點(diǎn)溫度（如浴室、洗染間等），的高濕房間，應(yīng)力求避免在表面形成水滴掉下來，并防止表面凝滲入圍護(hù)結(jié)構(gòu)的深部，使結(jié)構(gòu)受潮。

為避免圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部受潮，高濕房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面應(yīng)設(shè)防水層；對于間歇性處于高濕條件的房間，為避免凝水形成水滴，圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面可增設(shè)吸濕能力強(qiáng)且本身又耐潮濕的飾面層或涂層。對于連續(xù)處于高濕條件，又不允許房頂內(nèi)表面的凝水滴到設(shè)備和產(chǎn)品上的房間，可設(shè)吊頂（吊頂空間應(yīng)與室內(nèi)空氣流通）將滴水有組織地引走，或加強(qiáng)屋頂內(nèi)表面的通風(fēng)，防止形成水滴。二、防止和控制內(nèi)部的冷凝：1.材料層次布置對結(jié)構(gòu)內(nèi)部濕狀況的影響：同一氣象條件下，使用相同材料，但材料層次布置不同，則會(huì)出現(xiàn)不同情況。如圖10-5。材料層布置應(yīng)盡量在水蒸氣滲透的通路上做到進(jìn)難出易。設(shè)計(jì)中也可據(jù)進(jìn)難出易原則分析和檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的構(gòu)造方案的內(nèi)部冷凝情況。如圖10-6所示外墻結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部可能出現(xiàn)冷凝的危險(xiǎn)界面是隔氣層內(nèi)表面和磚砌體內(nèi)表面。若界面a出現(xiàn)冷凝水:可增加外側(cè)的保溫能力，提高該界面的溫度，以防止出現(xiàn)冷凝；若界面b出現(xiàn)冷凝水：可采取兩種措施：一是提高隔氣層的隔氣能力，減少進(jìn)入該界面的水蒸氣量；二是在磚墻上設(shè)置泄氣口，使水蒸氣流很容易排出。2。設(shè)置隔氣層：采用隔氣層防止或控制內(nèi)部冷凝是目前設(shè)計(jì)中應(yīng)用最普遍的一種措施。為達(dá)到良好效果，設(shè)計(jì)中應(yīng)保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部正常濕狀況所必需的蒸汽滲透阻。

建筑防熱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(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(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。11-2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）加一層厚泡沫混凝土，隔熱效果顯著。內(nèi)表面比（a）降低，低。對防水層要求高。（c）加一層蓄熱系數(shù)大的粘土方磚（或混凝土板）。其粘土方磚外表面比卷材屋面降低左右。但自重大，傍晚蓄熱層蓄存的熱量仍繼續(xù)向室內(nèi)散發(fā)。2.封閉空氣間層隔熱：采用空心板屋面，利用封閉空氣間層隔熱，可減輕自重，解決隔熱和散熱矛盾。封閉空氣間層內(nèi)傳熱方式主要是輻射換熱，可在間層內(nèi)鋪設(shè)反射系數(shù)大，輻射系數(shù)小的材料，如鋁箔。如圖（e）間層設(shè)鋁箔后，結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度比（d）降低，效果較顯著。如圖（f）外表面鋪白色光滑的無水石膏，結(jié)果結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度比（d）低，比（e）低，說明選擇屋頂面層材料和顏色的重要性。（二）通風(fēng)屋頂：1.通風(fēng)屋頂隔熱性能及其作用：

我國南方地區(qū)氣候炎熱多雨，為了隔熱防漏，創(chuàng)造了雙層瓦通風(fēng)屋頂和大階磚通風(fēng)屋頂。如圖以大階磚通風(fēng)屋頂為例。如圖是一個(gè)對比性實(shí)測結(jié)果。2.通風(fēng)屋頂傳熱過程與影響隔熱的因素：

通風(fēng)屋頂是當(dāng)室外空氣流經(jīng)間層時(shí)，帶走部分從面層傳下的熱量，從而減少透過基層傳入室內(nèi)的熱量。如圖11-4：

間層通風(fēng)量愈大，帶走的熱量愈多。通風(fēng)量大小與空氣流動(dòng)的動(dòng)力，通風(fēng)間層高度和通風(fēng)間層內(nèi)的空氣阻力等因素有關(guān)。

風(fēng)壓和熱壓是間層內(nèi)空氣流動(dòng)的動(dòng)力試驗(yàn)表明：在同樣風(fēng)力作用下，通風(fēng)口朝向與風(fēng)向的偏角（即風(fēng)的投射角）愈小，間層的通風(fēng)效果愈好，故應(yīng)盡量使通風(fēng)口面向夏季主導(dǎo)風(fēng)向。由于風(fēng)壓愈風(fēng)速的平方成正比，所以風(fēng)速大的地區(qū)，利用通風(fēng)屋頂效果顯著。試驗(yàn)還表明，將間層面層在檐口處適當(dāng)向外挑出一段，能起兜風(fēng)作用，可提高間層的通風(fēng)效果。熱壓的大小取決于進(jìn)排氣口的溫差和高差，溫差與高差愈大，熱壓愈大，通風(fēng)量就愈大。

通風(fēng)間層高度試驗(yàn)表明：間層高度增高，對加大通風(fēng)量有利，但增高到一定程度后，其效果漸趨緩慢。如圖幾種通風(fēng)屋頂在不同高度的空氣間層情況下的熱工效果。由圖可見，間層高度以20～24cm左右為好。因此，一般情況下，采用矩形截面通風(fēng)口，房屋進(jìn)深為9～12m的雙坡屋頂或平屋頂，其間層高度可考慮取20～24cm，坡頂可用其下限，平屋頂可用其上限；如為拱形或三角形的截面，其間層高度要酌量增大，平均高度也不宜低于20cm.

通風(fēng)間層內(nèi)的空氣阻力。室外空氣流過間層的阻力有摩擦阻力和局部阻力。為降低摩擦阻力，間層內(nèi)表面不宜過分粗糙；為降低局部阻力，進(jìn)、出風(fēng)口的面積與間層橫界面的面積比要大。若進(jìn)出風(fēng)口有啟閉裝置，應(yīng)盡量加大其開口面積，并注意使裝置有利于導(dǎo)風(fēng)，以減少局部阻力，增大通風(fēng)量。

間層通風(fēng)組織形式和隔熱措施：組織方式：a.從室外進(jìn)氣（采用兜風(fēng)檐口可加強(qiáng)風(fēng)壓作用）；b.從室內(nèi)進(jìn)氣；c.室內(nèi)、室外同時(shí)進(jìn)氣。另外，有的為提高熱壓作用，在水平的通風(fēng)層中間，增設(shè)排風(fēng)帽，造成進(jìn)、出風(fēng)口的高度差，并且在帽頂?shù)耐獗硗可虾谏?，加?qiáng)吸收太陽輻射，以提高帽內(nèi)的氣溫，有利于排風(fēng)。

間層通風(fēng)組織形式：隔熱措施舉例編號(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）閣樓屋頂：在提高閣樓屋頂隔熱能力的措施中，加強(qiáng)閣樓通風(fēng)是一種經(jīng)濟(jì)而有效的方法。如加大通風(fēng)口的面積，合理布置通風(fēng)口的位置等。通風(fēng)口可做成開閉式的，夏季開啟，冬季關(guān)閉；組織閣樓的自然通風(fēng)也應(yīng)充分利用風(fēng)壓和熱壓的作用。閣樓通風(fēng)形式有：山墻上開口通風(fēng)，從檐口下進(jìn)氣有屋脊排氣，在屋頂設(shè)老虎窗通風(fēng)等。如圖11-6：水的比熱大，而且蒸發(fā)也可帶走大量熱量，因此，利用水作為隔熱材料，可取得很好的隔熱效果。重慶地區(qū)對同樣結(jié)構(gòu)的蓄水屋頂（水厚100mm）于不蓄水屋頂實(shí)測結(jié)果表明：蓄水后外表面溫度比不蓄水低15℃，內(nèi)表面低8℃；蓄水屋頂內(nèi)、外表面溫度的振幅僅為不蓄水的1/2；蓄水后通過屋頂傳入室內(nèi)的最大熱量只是未蓄水時(shí)傳入的1/3；蓄水后通過屋頂傳入室內(nèi)的平均熱量只有未蓄水時(shí)的1/35。水面上敷設(shè)鋁箔或其它淺色漂浮物，或在水面上種植漂浮植物水浮蓮、水葫蘆等將反射或吸收大量太陽輻射，能取得更好的隔熱效果。（四）蓄水屋頂：蓄水屋頂?shù)乃畬由疃?，從白天隔熱和夜間散熱的作用綜合考慮，宜小于5cm而大于3cm。水隔熱屋頂要求屋頂有很好的防水質(zhì)量，否則，易發(fā)生漏水現(xiàn)象。但從另外角度考慮，由于用水隔熱后，大大降低了結(jié)構(gòu)的平均溫度和振幅，可以保護(hù)防水層，防止發(fā)生漏水現(xiàn)象。（五）鋪土（或無土）種植屋頂：在鋼筋混凝土屋面板上鋪土，再在上面種植作物，即為鋪土種植屋頂。鋪土種植屋頂時(shí)利用植物的光合作用，葉面的蒸騰作用以及對太陽輻射熱的遮擋作用，來減少太陽輻射熱對屋面的影響。此外，土層也具有一定的蓄熱能力，并能保持一定水分，通過水的蒸發(fā)吸熱也能提高隔熱效果。以蛭石、鋸末或巖棉等作為介質(zhì)代替土壤，再在上面種植作物，即為無土種植屋頂。無土種植屋頂?shù)闹亓窟M(jìn)位同厚度鋪土種植屋頂?shù)?/3，而保溫隔熱效果卻提高3倍以上。對有、無蛭石種植層的屋頂進(jìn)行對比測定。（六）外墻隔熱：外墻的室外綜合溫度較屋頂?shù)?，因此在一般的房屋建筑中，外墻隔熱與屋頂相比是次要的。但對采用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的外墻或需空調(diào)的建筑中，外墻隔熱仍需重視。粘土磚墻；兩面抹灰一磚墻；空斗墻；實(shí)砌磚墻。為減輕墻體自重，減少墻體厚度，便于施工機(jī)械化，近年來大量采用空心砌塊、大型板材和輕板結(jié)構(gòu)等墻體。輕型墻板有兩種類型：一是用一種材料制成的單一墻板，如加氣混凝土或輕骨料混凝土墻板；另一種輕型外墻板是由不同材料或板材組合而成的復(fù)合墻板，其構(gòu)造如圖。無論何種形式的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用淺色平滑的外粉飾，以降低對太陽輻射熱的吸收率，隔熱效果是非常明顯的。

建筑日照12-1日照的基本原理一、日照的作用與建筑對日照的要求二、地球繞太陽運(yùn)行的規(guī)律三、太陽高度角和方位角的確定四、地方時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)一、日照的作用與建筑對日照的要求：日照：物體表面被太陽光直接照射的現(xiàn)象。日照時(shí)數(shù)：太陽照射的時(shí)數(shù)。日照率：實(shí)際日照數(shù)與同時(shí)間內(nèi)(如年、月、日)的最大可照射數(shù)的百分比。同一緯度的最大可照時(shí)數(shù)相同，但因各地云量及其遮擋太陽時(shí)間的不同，實(shí)際日照時(shí)數(shù)有所差異。1.日照的作用:

有利的一面：陽光照射，引起動(dòng)植物各種光生物學(xué)反應(yīng)，促進(jìn)生物體新陳代謝；紫外線預(yù)防和治療一些疾病（如感冒、支氣管炎、扁桃腺炎和佝僂病等），因此，建筑爭取適宜的日照，具有重大衛(wèi)生意義；陽光中含大量紅外線，冬季照射入室，產(chǎn)生輻射熱，提高室內(nèi)溫度，有良好的取暖和干燥作用；日照對建筑物的造型藝術(shù)也有一定的影響，能增強(qiáng)建筑物的立體感，不同角度的陰影給人的藝術(shù)感覺不同。不利的一面：過量的日照，特別是南方炎熱地區(qū)的夏季，易造成室內(nèi)過熱，對人體不利；陽光直射工作面上會(huì)產(chǎn)生眩光，損害視力，尤其在工業(yè)廠房中，工人會(huì)因室內(nèi)過熱與眩光而易疲勞，降低工作效率；直射陽光對物品有褪色、變質(zhì)等損壞作用；有些化學(xué)藥品被曬，還會(huì)發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。2.建筑對日照的要求據(jù)建筑的不同使用性質(zhì)而定:需要爭取日照的建筑：病房、幼兒活動(dòng)室和農(nóng)用日光室等，它們對日照各有特殊要求。需要避免日照的建筑有兩類：一類是防止室內(nèi)過熱；另一類是避免眩光和防止化學(xué)作用的建筑，如展覽室、閱覽室、精密儀器車間，以及某些工廠，實(shí)驗(yàn)室，藥品車間等。3.建筑日照設(shè)計(jì)的要求:應(yīng)考慮日照時(shí)間、面積及其變化范圍，以保證必需的日照或避免陽光過量射入以防室內(nèi)過熱。要相應(yīng)地采取建筑措施，正確選擇房屋的朝向、間距和布局形式，做好窗口的遮陽處理，且綜合考慮地區(qū)氣候特點(diǎn)，房間的自然通風(fēng)及節(jié)約用地等因素而防止片面性。二、地球繞太陽運(yùn)行的規(guī)律：1.地球的四季變化與太陽赤緯角:四季的形成：如圖12-1地球繞太陽一周的行程。太陽赤緯角：太陽光線與地球赤道面所夾的圓心角。是表征不同季節(jié)的一個(gè)數(shù)值。從赤道面算起，向北為正，向南為負(fù)。如圖12-2陽光直射地球的范圍。

為說明地球面上任一觀察點(diǎn)的位置，通常以該地鉛垂線對赤道面的夾角表示，即該地的地理緯度。3.位置和地理緯度:2.時(shí)間和時(shí)角:地球自轉(zhuǎn)一周為一天，24小時(shí)，不同的時(shí)間用不同的時(shí)角表示。地球自轉(zhuǎn)一周為，每小時(shí)時(shí)角就是，即，為時(shí)數(shù)。如圖太陽光線與地平面間的夾角叫太陽高度角，用表示；太陽光線在地平面上的投影線與地平面正南線所夾的角叫太陽方位角，用表示；4.太陽位置和太陽高度角、方位角:三、太陽高度角和方位角的確定：確定和的目的：為了進(jìn)行日照時(shí)數(shù)、日照面積、房屋朝向和間距以及房屋周圍陰影區(qū)范圍等問題設(shè)計(jì)。影響和的三個(gè)因素：赤緯（表明季節(jié)或日期變化）時(shí)角（表明時(shí)間變化）地理緯度（表明觀察點(diǎn)所在地方的差異）

四、地方時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)：地方時(shí)：當(dāng)?shù)仄骄枙r(shí)，日照設(shè)計(jì)所用的時(shí)間。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)：各個(gè)國家按所處地理位置的某一范圍，劃定所有地區(qū)的時(shí)間以某一中心子午線的時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。我國以東經(jīng)為依據(jù)作為北京時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)?shù)靥枙r(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)之間的近似計(jì)算公式：標(biāo)準(zhǔn)時(shí)地方太陽時(shí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所處的經(jīng)度地方時(shí)所處的經(jīng)度4的確定：自轉(zhuǎn)24小時(shí)，地球經(jīng)度，每轉(zhuǎn)為地方位置在中心經(jīng)度線以西，每差減在以東時(shí)，每差加。12-2棒影圖的原理及其應(yīng)用一、棒影日照圖的基本原理二、棒影日照圖的繪制步驟三、用棒影日照圖求解日照問題一、棒影日照圖的基本原理1.棒與影的關(guān)系：

設(shè)在地面上立一任意高的垂直棒。若已知某時(shí)刻太陽方位角和高度角，太陽照射棒的頂端在地面上投影，則有棒影的長度。如圖12-4。2.棒影日照圖：

利用棒與影的關(guān)系原理，可求一天的棒影變化范圍。例如：已知春、秋分日的和，可繪出其棒影軌跡圖。如圖12-5。棒影日照圖表示兩個(gè)內(nèi)容：位于觀察點(diǎn)的直棒在某一時(shí)刻的影的長度及方位角。某一時(shí)刻太陽的高度角及方位角。據(jù)同一時(shí)刻影的長度和方位角的數(shù)據(jù)，和由下式確定：二、棒影日照圖的繪制步驟：以廣州地區(qū)（北緯）冬至日為例：由計(jì)算法或圖解法求出廣州冬至日各時(shí)刻的方位角和高度角，據(jù)此求出影長及方位角。設(shè)棒高，其計(jì)算結(jié)果見表12-2。如圖12-6。棒影日照圖上注明緯度、季節(jié)日期、比例及指北方向等。三、用棒影日照圖求解日照問題：（一）建筑物陰影區(qū)和日照區(qū)的確定：1。建筑物陰影區(qū)的確定：例：求北緯地區(qū)一幢高平面呈凹形，開口部分朝北的平屋頂建筑物，夏至上午10點(diǎn)在周圍地面上的陰影區(qū)。2室內(nèi)日照區(qū)的確定：例：求廣州冬至日14點(diǎn)，正南朝向的室內(nèi)日照面積，設(shè)窗臺(tái)高，窗高，墻厚。（二）確定建筑物的日照時(shí)間和遮陽尺寸：這類問題，不能直接利用原有的棒影圖，而需改變指向，如圖12-8。1。日照時(shí)間的計(jì)算：例：求廣州冬至日正南朝向底層房間窗口點(diǎn)的日照時(shí)間，窗臺(tái)高，房間外圍房屋見圖。2。建筑朝向與間距的選擇：例：設(shè)北緯地區(qū)冬至日，在室內(nèi)需要有3小時(shí)（正午前后）以上的日照時(shí)數(shù)，需依要求確定建筑物朝向與間距。北緯40°地區(qū)冬至日正午時(shí)，太陽高度角為

房間的自然通風(fēng)一、自然通風(fēng)的組織二、建筑朝向、間距與建筑群的布局三、房屋的開口和通風(fēng)措施四、建筑平面布置與刨面處理基本原則一、自然通風(fēng)的組織1.自然通風(fēng)：由于建筑物的開口（門、窗、過道等）處存在著空氣壓力差而產(chǎn)生的空氣流動(dòng)。作用：利用室內(nèi)外氣流交換，可降低室溫和排除濕氣，保證房間正常氣候條件與新鮮潔凈的空氣；同時(shí)，房間有一定空氣流動(dòng)，可加強(qiáng)人體的對流和蒸發(fā)散熱，改善人們的工作和生活條件。2.造成空氣壓力差的原因：熱壓和風(fēng)壓熱壓：取決于室內(nèi)外空氣溫差所致的空氣容重差和進(jìn)出氣口的高度差。如圖11-10。計(jì)算公式：：進(jìn)、排風(fēng)口中心線間的垂直距離；：室內(nèi)、外空氣容重。風(fēng)壓：風(fēng)作用在建筑物上而產(chǎn)生的風(fēng)壓差。如圖11-11。計(jì)算公式：：空氣動(dòng)力系數(shù)；：風(fēng)速；：室外空氣容重。3.風(fēng)向投射角：風(fēng)向投射線與房屋墻面的法線交角。如圖11-12。從室內(nèi)通風(fēng)來說，風(fēng)向投射角愈小則對房間通風(fēng)愈有利，但屋后旋渦區(qū)較大，為保證后一排房屋的通風(fēng)，兩排房屋間距一般要求達(dá)到前幢建筑物高度的4-5倍，這樣用地太多。若有一定風(fēng)向投射角，對室內(nèi)風(fēng)的流場范圍和風(fēng)速都有影響，如表11-3。4.穿堂風(fēng)的設(shè)計(jì)要求：一是氣流路線應(yīng)流經(jīng)人的活動(dòng)范圍，二是必須有必要的風(fēng)速，最好達(dá)到0.3m/s以上。對有大量余熱和有害物質(zhì)的生產(chǎn)車間，組織自然通風(fēng)除保證必要通風(fēng)量，還應(yīng)保證氣流的穩(wěn)定性和氣流線路的短捷。5.組織自然通風(fēng)應(yīng)著重考慮的問題：正確選擇建筑的朝向和間距、合理的布置建筑群，選擇合理的建筑平、刨面形式，合理的確定開口面積及位置、門窗裝置的方法及通風(fēng)的構(gòu)造措施。二、建筑朝向、間距與建筑群的布局（一）建筑朝向的選擇（二）房屋的間距與建筑群布局