建筑防熱課件

建筑防熱11-1室外熱環(huán)境與防熱途徑11-2外圍護結(jié)構(gòu)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(gòu)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(nèi)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(nèi)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(nèi)夏季最大，秋季最??；華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(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(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；同時綠化周圍環(huán)境，降低環(huán)境輻射和氣溫，并對熱風起冷卻作用；外圍護結(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。

外圍護結(jié)構(gòu)的隔熱和散熱：對屋面、外墻（特別是西墻）進行隔熱處理，減少傳進室內(nèi)的熱量，降低圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面溫度。

房間自然通風：自然通風是排除房間余熱、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風向；選擇合理布局形式，正確設計房屋的平面和剖面、房間開口的位置和面積，以及采用各種通風構(gòu)造設施，以利房間通風散熱。

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）；采用臨時性的布篷和活動的合金百葉；采用專門的遮陽板設施等。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，同時也必須同環(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。例1。云南省西雙版納一帶的民居。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(nèi)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)的傳統(tǒng)住宅。11-2外圍護結(jié)構(gòu)的隔熱設計原則和措施一、外圍護結(jié)構(gòu)隔熱設計的原則二、外圍護結(jié)構(gòu)的隔熱措施一、外圍護結(jié)構(gòu)隔熱設計的原則：1.屋頂隔熱。外圍護結(jié)構(gòu)外表面受到的日曬時數(shù)和太陽輻射強度以水平面為最大，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)設置遮陽設施，可有效降低室外綜合溫度。3.在外圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部設置通風間層。通風間層與室外或室內(nèi)相通，利用風壓和熱壓的作用帶走進入空氣層內(nèi)的一部分熱量，從而減少傳熱室內(nèi)的熱量。4.合理選擇外圍護結(jié)構(gòu)的隔熱能力。主要根據(jù)地區(qū)氣候特點，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，還可能漏水、滲水。6.屋頂和東、西外墻的內(nèi)表面溫度應通過驗算，要求內(nèi)表面最高溫度應低于當?shù)叵募臼彝庥嬎阕罡邷囟龋ＷC滿足隔熱設計標準。二、外圍護結(jié)構(gòu)隔熱措施：（一）屋頂隔熱（二）通風屋頂（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.實體材料層屋頂隔熱：是一種從提高圍護結(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，因排序不同也會影響衰減度，必須進行比較選擇。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)鋪設反射系數(shù)大，輻射系數(shù)小的材料，如鋁箔。如圖（e）間層設鋁箔后，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）通風屋頂：1.通風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)造了雙層瓦通風屋頂和大階磚通風屋頂。如圖以大階磚通風屋頂為例。如圖是一個對比性實測結(jié)果。2.通風屋頂傳熱過程與影響隔熱的因素：

通風屋頂是當室外空氣流經(jīng)間層時，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：

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

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

通風間層高度試驗表明：間層高度增高，對加大通風量有利，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，采用矩形截面通風口，房屋進深為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、出風口的面積與間層橫界面的面積比要大。若進出風口有啟閉裝置，應盡量加大其開口面積，并注意使裝置有利于導風，以減少局部阻力，增大通風量。

間層通風組織形式和隔熱措施：組織方式：a.從室外進氣（采用兜風檐口可加強風壓作用）；b.從室內(nèi)進氣；c.室內(nèi)、室外同時進氣。另外，有的為提高熱壓作用，在水平的通風層中間，增設排風帽，造成進、出風口的高度差，并且在帽頂?shù)耐獗硗可虾谏?，加強吸收太陽輻射，以提高帽?nèi)的氣溫，有利于排風。

間層通風組織形式：隔熱措施舉例編號構(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，加強閣樓通風是一種經(jīng)濟而有效的方法。如加大通風口的面積，合理布置通風口的位置等。通風口可做成開閉式的，夏季開啟，冬季關(guān)閉；組織閣樓的自然通風也應充分利用風壓和熱壓的作用。閣樓通風形式有：山墻上開口通風，從檐口下進氣有屋脊排氣，在屋頂設老虎窗通風等。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的1/35。水面上敷設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)乃畬由疃龋瑥陌滋旄魺岷鸵归g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行對比測定。（六）外墻隔熱：外墻