第1.4章建筑防热课件

1、第1.4章 建筑防热夏季室内过热的原因及防热途径围护结构的隔热设计房间的自然通风1.4.1夏季室内过热的原因及防热途径1.4.1.1 夏季室内过热的原因室内热量的主要来源： 1 室外高气温通过室内、外空气对流将大量的热量传入室内； 2 太阳辐射热通过向阳的窗口直接进入室内； 3 邻近建筑物、地面、路面的反射辐射热及长波辐射热； 4 围护结构传入热量； 5 室内生产、生活及设备产生的余热。1.4.1.2 建筑防热的途径：1. 室内过热的原因: 室内过热的原因：主要是强烈的太阳辐射和较高的室外气温，室外风速、风向，空气湿度及环境特点也在某种程度上起作用。 夏季室内热量的主要来源：如图示。 2. 防

2、热途径: 减弱室外热作用：主要办法是正确选择房屋朝向和布局，防止日晒；同时绿化周围环境，降低环境辐射和气温，并对热风起冷却作用；外围护结构表面采用浅色，减少对太阳辐射吸收，从而减少结构的传热量。 窗口遮阳：主要是阻挡直射阳光从窗口透入，减少对人体的辐射，防止室内墙面、地面和家具表面被晒而导致室温升高。遮阳方式：利用绿化（中树或攀缘植物）；结合建筑构件处理（入出檐、雨蓬、外廊等）；采用临时性的布篷和活动的合金百叶；采用专门的遮阳板设施等。 围护结构的隔热和散热：对屋面、外墙（特别是西墙）进行隔热处理，减少传进室内的热量，降低围护结构的内表面温度。 合理地组织自然通风：自然通风是排除房间余热、改善

3、人体舒适感的主要途径。房屋朝向要力求接近夏季主导风向；选择合理布局形式，正确设计房屋的平面和剖面、房间开口的位置和面积，以及采用各种通风构造设施，以利房间通风散热。 尽量减少室内余热：室内余热主要是生活余热与家用电器的散热，对于后者则应选择发热量小的灯具与设备，并布置在通风良好的位置，以便迅速排到室外。 几种途径要综合处理，但主要是屋面、西墙隔热、窗口防辐射和房间自然通风，同时也必须同环境绿化等一起综合考虑。1.4.2 围护结构的隔热设计外围护结构隔热设计的原则：1. 屋顶隔热。外围护结构外表面受到的日晒时数和太阳辐射强度以水平面为最大，东西向其次，东南和西南又次之，南向较小，北向最小，所以屋

4、顶隔热极为重要，其次是西墙和东墙。2. 降低室外综合温度。其办法有: 结构外表面采用浅色平滑的粉刷和饰面材料。如：马赛克、小瓷砖等，以减少对太阳辐射的吸收。 在屋顶或墙面的外侧设置遮阳设施，可有效降低室外综合温度。3. 在外围护结构内部设置通风间层。通风间层与室外或室内相通，利用风压和热压的作用带走进入空气层内的一部分热量，从而减少传热室内的热量。4. 合理选择外围护结构的隔热能力。主要根据地区气候特点，房屋的使用性质和结构在房屋中的部位等因素来选择。5. 利用水的蒸发和植被对太阳能的转化作用降温。如：蓄水屋顶，植被屋顶。这些屋顶具有很好的隔热能力，但也增加了结构的荷载，而且如果蓄水屋顶防水处

5、理不当，还可能漏水、渗水。6. 屋顶和东、西外墙的内表面温度应通过验算，要求内表面最高温度应低于当地夏季室外计算最高温度，保证满足隔热设计标准。1.4.2.1 隔热设计标准根据民用建筑热工设计规范的规定，房间在自然通风情况下，建筑物的屋顶和东、西外墙的内表面最高温度，应满足下式要求：1.4.2.2 室外综合温度围护结构外表面受到3种不同方式的热作用：太阳辐射热的作用室外空气的传热自身长波辐射因此，围护结构实际接受的热量为：为了计算方便，长将三者对外围护结构的共同作用综合成一个单一的室外气象参数，这个假想的参数用所谓“室外综合温度”来表示： 室外综合温度除了以24小时为周期波动外，还有以下特点：

6、在夏季，同一地点，同一天中，各朝向的太阳辐射照度是不同的。在室外综合温度中，太阳辐射热当量温度表示围护结构外表面所吸收的太阳辐射热队室外热作用提高的程度；室外综合温度代表了室内外热作用的大小。（一）屋顶隔热：1.采用浅色外饰面，减小当量温度。2.增大热阻和热惰性：是一种从提高围护结构本身热阻和热惰性来提高隔热能力的处理方法。要注意材料层层次的排序，因排序不同也会影响衰减度，必须进行比较选择。（a）无隔热层，热工性能差。1.4.2.4 围护结构隔热措施：（b）加一层厚 泡沫混凝土，隔热效果显著。内表面 比（a）降低 ， 低 。对防水层要求高。（c）加一层蓄热系数大的粘土方砖（或混凝土板）。其粘土

7、方砖外表面 比卷材屋面降低 左右。 但自重大，傍晚蓄热层蓄存的热量仍继续向室内散发。 3. 通风隔热屋顶：1. 通风屋顶隔热性能及其作用： 我国南方地区气候炎热多雨，为了隔热防漏，创造了双层瓦通风屋顶和大阶砖通风屋顶。如图以大阶砖通风屋顶为例。如图是一个对比性实测结果。2. 通风屋顶传热过程与影响隔热的因素： 通风屋顶是当室外空气流经间层时，带走部分从面层传下的热量，从而减少透过基层传入室内的热量。如图11-4： 间层通风量愈大，带走的热量愈多。通风量大小与空气流动的动力，通风间层高度和通风间层内的空气阻力等因素有关。 风压和热压是间层内空气流动的动力 试验表明：在同样风力作用下，通风口朝向与

8、风向的偏角（即风的投射角）愈小，间层的通风效果愈好，故应尽量使通风口面向夏季主导风向。由于风压与风速的平方成正比，所以风速大的地区，利用通风屋顶效果显著。 试验还表明，将间层面层在檐口处适当向外挑出一段，能起兜风作用，可提高间层的通风效果。 热压的大小取决于进排气口的温差和高差，温差与高差愈大，热压愈大，通风量就愈大。 通风间层高度 试验表明：间层高度增高，对加大通风量有利，但增高到一定程度后，其效果渐趋缓慢。 如图几种通风屋顶在不同高度的空气间层情况下的热工效果。 由图可见，间层高度以2024cm左右为好。因此，一般情况下，采用矩形截面通风口，房屋进深为912m的双坡屋顶或平屋顶，其间层高度

9、可考虑取2024cm，坡顶可用其下限，平屋顶可用其上限；如为拱形或三角形的截面，其间层高度要酌量增大，平均高度也不宜低于20cm. 通风间层内的空气阻力。 室外空气流过间层的阻力有摩擦阻力和局部阻力。 为降低摩擦阻力，间层内表面不宜过分粗糙； 为降低局部阻力，进、出风口的面积与间层横界面的面积比要大。若进出风口有启闭装置，应尽量加大其开口面积，并注意使装置有利于导风，以减少局部阻力，增大通风量。 间层通风组织形式和隔热措施：组织方式：a.从室外进气（采用兜风檐口可加强风 压作用）； b.从室内进气； c.室内、室外同时进气。 另外，有的为提高热压作用，在水平的通风层中间，增设排风帽，造成进、出

10、风口的高度差，并且在帽顶的外表涂上黑色，加强吸收太阳辐射，以提高帽内的气温，有利于排风。 间层通风组织形式：隔热措施举例编号构 造间层高度（cm）外表面温度内表面温度室外气温最高（）平均（）最高（）平均（）最高出现时间最高（）平均（）1双层架空粘土瓦548.331.632.128.814：3033.326.62山型槽板上铺粘土瓦1552.032.430.027.815：0033.729.43双层架空水泥瓦954.534.136.430.014：0032.227.14钢筋混凝土这般下吊木丝板6356.032.829.15钢筋混凝土板上铺大阶砖2456.036.329.828.820：0035.5

11、31.36钢筋混凝土板上砌1/4砖拱6059.038.433.832.318：0034.931.37钢筋混凝土板上砌1/4砖拱装百叶6056.538.334.031.819：0035.531.3 水的比热大，而且蒸发也可带走大量热量，因此，利用水作为隔热材料，可取得很好的隔热效果。 重庆地区对同样结构的蓄水屋顶（水厚100mm）与不蓄水屋顶实测结果表明：蓄水后外表面温度比不蓄水低15，内表面低8；蓄水屋顶内、外表面温度的振幅仅为不蓄水的1/2；蓄水后通过屋顶传入室内的最大热量只是未蓄水时传入的1/3；蓄水后通过屋顶传入室内的平均热量只有未蓄水时的1/35。 水面上敷设铝箔或其它浅色漂浮物，或在

12、水面上种植漂浮植物水浮莲、水葫芦等将反射或吸收大量太阳辐射，能取得更好的隔热效果。4 水隔热屋顶： 蓄水屋顶的水层深度，从白天隔热和夜间散热的作用综合考虑，宜小于5cm而大于3cm。 水隔热屋顶要求屋顶有很好的防水质量，否则，易发生漏水现象。但从另外角度考虑，由于用水隔热后，大大降低了结构的平均温度和振幅，可以保护防水层，防止发生漏水现象。5 种植隔热屋顶： 在钢筋混凝土屋面板上铺土，再在上面种植作物，即为铺土种植屋顶。 铺土种植屋顶时利用植物的光合作用，叶面的蒸腾作用以及对太阳辐射热的遮挡作用，来减少太阳辐射热对屋面的影响。此外，土层也具有一定的蓄热能力，并能保持一定水分，通过水的蒸发吸热也

13、能提高隔热效果。 以蛭石、锯末或岩棉等作为介质代替土壤，再在上面种植作物，即为无土种植屋顶。 无土种植屋顶的重量为同厚度铺土种植屋顶的1/3，而保温隔热效果却提高3倍以上。 对有、无蛭石种植层的屋顶进行对比测定。（二） 墙体隔热： 外墙的室外综合温度较屋顶低，因此在一般的房屋建筑中，外墙隔热与屋顶相比是次要的。但对采用轻质结构的外墙或需空调的建筑中，外墙隔热仍需重视。 粘土砖墙；两面抹灰一砖墙；空斗墙；实砌砖墙。 为减轻墙体自重，减少墙体厚度，便于施工机械化，近年来大量采用空心砌块、大型板材和轻板结构等墙体。 轻型墙板有两种类型：一是用一种材料制成的单一墙板，如加气混凝土或轻骨料混凝土墙板；另

14、一种轻型外墙板是由不同材料或板材组合而成的复合墙板，其构造如图。 无论何种形式的外围护结构，采用浅色平滑的外粉饰，以降低对太阳辐射热的吸收率，隔热效果是非常明显的。1.4.3 房间的自然通风一、自然通风的组织二、建筑朝向、间距与建筑群的布局三、房屋的开口和通风措施四、建筑平面布置与刨面处理基本原则一、自然通风的组织1. 自然通风：由于建筑物的开口（门、窗、过道等） 处存在着空气压力差而产生的空气流动。 作用：利用室内外气流交换，可降低室温和排除湿气，保证房间正常气候条件与新鲜洁净的空气；同时，房间有一定空气流动，可加强人体的对流和蒸发散热，改善人们的工作和生活条件。2. 造成空气压力差的原因：

15、热压和风压 热压：取决于室内外空气温差所致的空气容重差和进 出气口的高度差。如图11-10。计算公式： ：进、排风口中心线间的垂 直距离； ：室内、外空气容重。 风压：风作用在建筑物上而产生的风压差。 如图11-11。计算公式： ：空气动力系数； ：风速； ：室外空气容重。3. 风向投射角：风向投射线与房屋墙面的法线交角。 从室内通风来说，风向投射角愈小则对房间通风愈有利，但屋后旋涡区较大，为保证后一排房屋的通风，两排房屋间距一般要求达到前幢建筑物高度的4-5倍，这样用地太多。 若有一定风向投射角，对室内风的流场范围和风速都有影响，如表11-3。4. 穿堂风的设计要求：一是气流路线应流经人的活

16、动范围，二是必须有必要的风速，最好达到0.3m/s以上。对有大量余热和有害物质的生产车间，组织自然通风除保证必要通风量，还应保证气流的稳定性和气流线路的短捷。5. 组织自然通风应着重考虑的问题：正确选择建筑的朝向和间距、合理的布置建筑群，选择合理的建筑平、剖面形式，合理的确定开口面积及位置、门窗装置的方法及通风的构造措施。二、建筑朝向、间距与建筑群的布局（一） 建筑朝向的选择（二）房屋的间距与建筑群布局（三） 房间的开口和通风措施（一）建筑朝向的选择：原则：首先争取房间自然通风，同时综合考虑防止太阳辐射以及防止夏季暴雨的袭击等。 应使房屋纵轴尽量垂直于夏季主导风向。例图所示广州地区各朝向太阳辐

17、射，风向及出现高温和暴雨袭击方向的范围。 间距和投射角：要根据风向投射角对室内环境的影响程度来选择合理的间距，同时也可结合建筑群体布局方式的改变以达到缩小间距的目的；综合考虑风的投射与房间风速、风流场和旋涡区的关系，选定投射角 左右较恰当，据此，房间间距以 为宜。建筑群布局和自然通风的关系：一般的平面布局形式主要有：行列式、错列式、斜列式、周边式等几种。如图。（二）房屋的间距与建筑群布局： 建筑高度对自然通风也有很大的影响，不仅高层建筑对室内通风有利，高低建筑物交错地排列也有利于自然通风。 开口位置与气流路线的关系：三、房屋的开口和通风措施：（一）房间开口的位置和面积：开口高低与气流路线的关系

18、： 入口位置相同而出口位置不同时，室内气流速度变化。如图11-16。 调节室内气流处理： 开口面积对气流影响：如图11-18。 据有关试验资料表明：当进、出口面积相同，室内平均风速随进、出风口的宽度增加而有显著增加，但当窗面积足够大时，例如已达室内宽度三分之一时，如再增加窗宽好处就不明显了； 当窗高超过1.1m之后，对人们活动区范围内的空气流通所起的作用就较小，室内气流场与进、出风口面积关系极大。当窗面积与地板面积之比较大时，则室内气流愈均匀，但当比值超过250/0后，空气流动基本上不受进、出风口面积影响。 当扩大面积有一定限度时，可在进气口采用调节百叶窗，以调节开口比，使室内增加流速或气流分布均匀。 门窗装置方法对室内自然通风的影响很大：窗扇的开启有挡风或导风作用，如图11-14中（c）进气口设置挡板后气流示意图。（二）门窗装置和通风构造措施： 挑檐的作用：如图11-19。 一般房屋建筑中窗扇常向外开启900，这种开启方法，当风向入射角较大时，使风受到很大阻挡。如图11-20。若增大开启角度，则可改善室内通风效果。 百叶窗、上悬窗及可部分开启的卷帘等不同窗户形式对室内气流模式的影