建筑热工学(日照防潮) 重庆大学

1、1第5章 建筑热工学5.1 建筑保温5.2 建筑防热5.3 建筑日照5.4 建筑防潮25.3 建筑日照 本节要点：本节要点： 1. 日照基本规律； 2. 日照标准; 3. 日照设计方法。 35.3.1日照基本规律 一一、 地球运行规律地球运行规律 公转, 自转4 (1) 地球公转 一年365天 黄道面: 地球绕太阳运行的轨道平面 地轴与黄道面成 6633倾斜。 太阳赤纬角 : 太阳光线与赤道平面的夹角。5 夏至日 太阳赤纬角 =2327 6 夏至日 太阳赤纬角 =2327 7 夏至日 太阳赤纬角 =2327 北半球昼长夜短 南半球昼短夜长 8 夏至日 太阳赤纬角=2327 北半球昼长夜短 南半

2、球昼短夜长 北极圈永昼 南极圈长夜 910 冬至日 太阳赤纬角 =2327 北半球昼短夜长 南半球昼长夜短 北极圈长夜 南极圈永昼 11 春分、秋分 太阳赤纬角 =0 南北半球昼夜等长 12 地球公转的日期 赤纬角 : 2327 2327 13季 节日 期赤 纬 日期季节夏 至6月21日或22日2327芒种6月6日左右22307月7日左右小暑小满5月21日左右20007月21日左右大暑立夏5月6日左右15008月8日左右立秋谷雨4月21日左右11008月21日左右处暑清明4月5日左右6009月8日左右白露春分3月21日或22日09月22日或23日秋分惊蛰3月6日左右60010月8日左右寒露雨水

3、2月21日左右110010月21日左右霜降立春2月4日左右150011月7日左右立冬大寒1月21日左右200011月21日左右小雨小寒1月6日左右223012月7日左右大雪232712月22日或23日冬至 一年二十四节气的太阳赤纬角 14 (2) 地球自转 一天24小时 太阳时: 以太阳位于正南向为12时规定的时间系统 时角: 0 360 15 (3) 日照规律基本参数 地球公转: 赤纬角 (2327 2327) 地球自转: 时角 (0 360) 地面位置: 纬度 (0 90) 16 二二、 太阳在天空中的位置太阳在天空中的位置 太阳高度角hs 太阳方位角As 17 一天中: 正午 As =0

4、 , hs 最大 上午、下午 As , hs 对称分布 hs18 一年中: 春分、秋分: 90As 90 As 范围: 180 hs19 一年中: 春分、秋分: 90As 90 As 范围: 180 hs20 一年中: 冬至日: 90 As 90 As 范围: 180 hs22 三三、 太阳太阳高度角高度角hs和和方位角方位角As计算计算 sinhs=sin sin + coscoscos位置 日期 时间hs , As 23 1.太阳高度角hs计算 (1) 南向hs 南向: = 0sinhs=sin sin+cos coscossinhs=sin sin+cos cos =cos () =co

5、s ( )hs =90 24 (1) 南向hs : hs =90 重庆(=2935) 冬至日 = 2327 hs =90 2935( 2327) =3658 夏至日 = 2327 hs =90 2935 2327 =8352 秋、春分 = 0 hs =90 2935 0 =602525 (1) 南向hs : hs =90 重庆(=2935) 冬至日 = 2327 hs =90 2935( 2327 ) =3658 夏至日 = 2327 hs =90 2935 2327 =835226sinhs=sin sin+cos coscos = 0 (2) 日出、日没时间T 日出、日没: hs = 0

6、日出、日没 时角 : cos =tan tan 日出、日没 时间 T :12时0时 时间360 24小时 15 1小时 1 4分27 日出、日没时角 : cos =tan tan 重庆(=2935) 冬至日 = 2327 cos =tan 2935 tan (2327)=0.246 = 75.728 日出、日没时角 : cos =tan tan 重庆(=2935) 冬至日: = 75.7 T=6时57分12时0时 =75.7 75.7 5时3分296时57分6时57分(17时3分)12时 日出、日没时角 : cos =tan tan 重庆(=2935) 冬至日 : T=6时57分 0时30 日

7、出、日没时角 : cos =tan tan 重庆(=2935) 春、秋分 : = 0, = 90 T=6时 6时6时(18时)12时0时31 日出、日没时间T : 重庆(=2935) 冬至日 : T=6时57分 春、秋分 : T=6时 夏至日 : T=5时3分 12时0时特点: T春+T秋= T冬+T夏=1232 2.太阳方位角As计算 日出、日没 : hs = 0 cossincossA33 日出、日没 As: 重庆(=2935) 冬至日 = 2327 As= 62.8= 6248 cossincossA4575. 03529cos) 2723sin(cossAs62486248冬至34 日

8、出、日没 As: 重庆(=2935) 冬至日: As= 6248 春、秋分 : As= 90 夏至日 : As= 11712 s冬至夏至秋、春分特点: As春+As秋= As冬+As夏=18035s冬至夏至 终年阴影区终日阴影区365.3.2日照标准 一一、 背景背景 工业革命以来出现了城市拥挤, 居住条件恶化, 流行病漫延等环境问题。 城市改造, 城市环境建设, 田园城市 1932年第四届国际建筑师大会提出: 居住建筑在冬季至少应有2小时的日照 美国公众健康协会要求: 至少有一半的居住用房在冬至日中午有12小时日照 各国制定了相应法规, 规定了居住建筑日照要求。 37 二二、 日照标准日照标

9、准 城市居住区规划设计规范GB5018093 住宅建筑规范GB 503682005 住宅建筑日照标准建筑气候区划、气候区气候区、气候区大城市中小城市大城市中小城市日照标准日大寒日冬至日日照时数（h）231有效日照时间（h）816915计算起点底层窗台面38 建筑气候分区 39 建筑日照分区 大寒日日照时数: 2(大城市) 3(中小城市) 日照时数: 3 (大城市大寒日) 1(中小城市冬至日) 冬至日日照时数: 1 40 日照标准特点: (1) 按不利原则规定 日照标准日: 冬至日, 大寒日 计算起点: 底层窗台面 建筑气候区划、气候区气候区、气候区大城市中小城市大城市中小城市日照标准日大寒日大

10、寒日冬至日冬至日日照时数（h）231有效日照时间（h）816915计算起点底层窗台面底层窗台面41 日照标准特点: (2) 在经济、人口集中的I, II, III, IV, VII气候区, 大城市的日照要求低于中小城市 比较: 日照时数 建筑气候区划、气候区气候区气候区气候区、气候区大城市中小城市大城市中小城市日照标准日大寒日冬至日日照时数（h）231有效日照时间（h）816915计算起点底层窗台面42 日照标准特点: (2) 在经济、人口集中的I, II, III, IV, VII气候区, 大城市的日照要求低于中小城市 比较: 日照有效时间带(太阳时) 建筑气候区划、气候区气候区气候区气候区

11、、气候区大城市中小城市大城市中小城市日照标准日大寒日冬至日日照时数（h）231有效日照时间（h）816915计算起点底层窗台面43 三三、 太阳时与标准时太阳时与标准时 太阳时T 与位置有关: 经度相同的位置, 太阳时相同44 时区划分: 按经度每15为一个时区, 共24个时区,每个时区以其中央子午线所在处的太阳时为标准时,每两个相邻时区的标准时相差1小时 45 0时区标准时: 英国伦敦格林威治时间 中国: 东5时区 东9时区 中国标准时=北京时间=东8时区标准时46 标准时与太阳时的关系: 经度L 太阳时T 北京时间T 120 T = T 北京市11617 ? 12时 L T 1 4分 47

12、 标准时与太阳时的关系: 经度L 太阳时T 北京时间T 120 T = T 北京市11617 11时45分12秒 12时 L T 1 4分 3.7 14.8分48 标准时与太阳时的关系: 经度L 太阳时T 北京时间T 120 T = T 北京市11617 11时45分12秒 12时 太阳时T与北京时间T 的换算: T = T +4(L120) 分 495.3.3日照设计 内容: 确定建筑的日照间距 计算建筑的日照时间 方法: (1) 棒影日照图 (2) 日照模型实验 (3) 日照分析软件 50 (1) 棒影日照图 51 (1) 棒影日照图 52 (2) 日照模型实验 53 (2) 日照模型实验

13、 54 (2) 日照模型实验 55 (3) 日照分析软件 56 (3) 日照分析软件 详见第8章介绍 57 5.3 建筑日照复习： 日照三参数: 赤纬角, 时角,纬度 太阳高度角hs和方位角As的变化特点及计算 日照标准及其特点 日照设计方法58思考题： 地球上哪些位置日照规律相同? 哪些位置太阳时相同? 一年中太阳方位角的变化范围在高纬度地区和低高纬度地区有何差别?59第5章 建筑热工学5.1 建筑保温5.2 建筑防热5.3 建筑日照5.4 建筑防潮605.4 建筑防潮 本节要点：本节要点： 1. 围护结构热湿分布； 2. 围护结构内部冷凝控制。 615.4.1建筑中的湿问题湿问题 (1)

14、内表面凝结 潮湿表面容易滋生霉菌及其他微生物繁殖，并会散布到室内空气中和物品上，使物品变质，影响环境卫生, 危害人体健康。 解决办法: 围护结构保温达到最小热阻要求 62 (2) 围护结构内部凝结 建筑材料受潮, 导致强度降低、变形、腐烂、脱落，降低使用质量，影响建筑物的耐久性。围护结构中的保温材料受潮，导致导热系数增大，保温能力降低。P室外室外 P室内室内635.4.2 围护结构内部冷凝围护结构内部冷凝 一、围护结构内部冷凝判定依据一、围护结构内部冷凝判定依据 凝结条件: P Ps 不凝结 凝结64 二、围护结构内部温度分布二、围护结构内部温度分布 根据 计算 e321qqqqqe32i,6

15、5 iiiei011tRttRei0iiittRRt1qq 66ei01ii2ttRRRtei0iiittRRtei021ii3ttRRRRtei0eeettRRt67 温度分布图解法 材料层的热阻越大，温度分布直线降落越陡 68 根据温度 得到饱和水蒸气分压力:e32i,se3s2ssi,PPPP69 三、围护结构内部水蒸汽分压力分布三、围护结构内部水蒸汽分压力分布 稳定传热传湿比较: 传热 传湿 热流强度q 单位:W/m2 蒸汽渗透强度 单位:g/(m2h) q =温差热阻R=d 热阻: 材料的导热系数 =蒸汽压力差蒸汽渗透阻H=d 蒸汽渗透阻: 材料的蒸汽渗透系数一般密实材料小,多孔透气

16、材料大700eiHPP 3210HHHH =蒸汽压力差蒸汽渗透阻12i1HPP 2322HPP 3e33HPP 71 计算 Pi 、P2 、 P3 、 Pe : (1) 由ti、te和i、 e ，计算出Pi 、Pe ti、te Psi 、Pse Pi = i Psi Pe =e Pse (2) 根据 = 1 1 = 2 2 = 3 3 计算 P2, P3 72PiP2 H1 = = P2P3 H2PiPe H0ei01i2PPHHPPei021i3PPHHHPP = 1 1 = 2 2 73 四、四、 围护结构湿分布计算步骤围护结构湿分布计算步骤 (1) 由ti、te ，计算i 、 1 、 e

17、 ; (2) 由i、1 、 e , 查表得Psi， Ps1 , Pse, (3) 由ti、te和i、 e ，计算Pi 、P1, Pe (4) 在围护结构剖面图上，以压力为纵坐标，连接Psi Ps1 , Pse 各点为一折线，即为饱和水蒸汽分压力Ps分布；同理，连接Pi 、P1, Pe各点为一折线，即为水蒸汽分压力P分布。 74 【例5-8】检查下图所示外墙是否会产生冷凝。 已知: ti=16，i =60%， te =4， e =50% 外墙构造： 120mm厚石灰砂浆内粉刷； 250mm厚加气混凝土（密度500kg/m3）； 3120mm厚砖墙。 【解】步骤如下: （1）计算各层热阻和水蒸汽渗

18、透阻 （2）计算室内、外空气的水蒸汽分压力 （3）计算各层的温度和水蒸汽分压力 （4）作出P与Ps分布图 75序号材料层d(m)RH1石灰粉刷0.020.810.0250.00012166.672加气混凝土0.050.190.2630.000199251.513砖墙0.120.810.1480.00006671799.10 （1）计算各层热阻和水蒸汽渗透阻436. 0R28.2217Hm2.K/Wm2hPa /g586. 004. 0436. 011. 00Rm2K/W28.22170Hm2hPa /g76 （2）计算室内、外空气的水蒸汽分压力 ti=16， Psi =1817 Pa 则 Pi

19、 = i Psi =181760%=1090.3 Pa te =4， Pse=437.3 Pa 则Pe =e Pse =437.350%=218.7 Pa77 （3）计算各层的温度和水蒸汽分压力 , Psi =1419.9 Pa , Ps2 =1347.9 Pa , Ps3 =726.6 Pa , Pse =492.0 Pa Pa Pa2 .12)416(586. 011. 016i4 .11)416(586. 0025. 011. 01624 . 2)416(586. 0263. 0025. 011. 01636 . 2)416(586. 004. 0586. 016e78.1024)7 .

20、2183 .1090(28.221767.1663 .10902P92.925)7 .2183 .1090(28.221751.25167.1663 .10903P78 （4）作出P与Ps分布图 P曲线与Ps曲线相交，说明墙体内部将出现冷凝 Psi =1419.9 Pa Ps2 =1347.9 Pa Ps3 =726.6 Pa Pse =492.0 Pa Pi = 1090.3 Pa P2 = 1024.8 Pa P3 = 925.9 Pa Pe =218.7 Pa79 五、五、 冷凝量估计冷凝量估计 冷凝界面: 最易出现冷凝，而且凝结最严重的界面 位于材料的蒸汽渗透系数由大变小的界面80 冷凝强度: 采暖期内总的冷凝量: 采暖期内保