绿色建筑集-深绿01热环境原理

市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign建筑热环境分主讲人：韦2011-03-

市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第一热工基本知第二章护结构的传热原理及计算第三章建筑保温 第五章建筑防热市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第一节室内气一、影响室内气候的室内气候：由①气温②温度③气流④热辐射（各壁面室内外热湿作用、建筑规划与设计、材料性能及构造方式、设备措施等室外热湿作用： 辐射、空气的温湿度、风、雪等（属于室内的气候因素）。室内热湿作用：室内空气温湿度、生产和生活散发的热量与水分（于室内的）市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign室内热辐（一般民用建筑）室内热辐射主要指房间内各表面对的热辐射作用（对工业建筑和采暖设备的房间还应计入设备的热辐射）室内热辐射的强弱通常用“平均辐射温度”（Tmrt）表“平均辐射温度”：即室内 辐射热交换有影响的表面温度的平均 T1A1T2A2LLTn

A1

LLT1,T2LLTn各表面温度(KAALLA各表面面积(m2 市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign室内空一般民用建筑，按房间的使用要求而对房间温度有相应冬季室内温度一般应有16～22℃夏季空调房间的气温多规定为24～28℃，并以此作为室内计算温度。室内空气湿相对湿度为50%～60%较为适宜。在多数情况下：即气温在～25℃时，相对湿度在30%～70%变化 热感觉影响不大。室内风室内风速在0.3～1m/s内，愉室内风速在>1.5m/s，不舒市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign二、人的热舒适qqmqwqrq qm qw qc q0时q0时q0市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第二节传热基本传热方式导热：是由温度不同的持点（分子，原子，自由电子）在热运动中引起的热能传递过介质：固体、液体、气导热机理气体为分子液体为分子振动或固体为持点对流换热：（只在气体或液体中进行）相对运动、相互掺和而传递热能的方式。辐射换热：电磁波的形式传递热能，凡温度高于绝对度的物体，都市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign一、辐射换（一）基本知热辐射波长的波谱主要集中有红外线区段的0.78～20μm市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign黑体黑体的全辐射本领

Eb

( Eb黑体的全辐射本领(W2Cb黑体的辐射系数常数(5.68WmTb黑体表面的绝对温度(K)2

市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign灰体、黑灰体的辐EC(TE灰体的全辐射本领(WC灰体的辐射系数常数(5.68Wm2K4T灰体表面的绝对温度(K市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign辐射系数：表征物体向外发射辐射的能力黑度或称发射率即物体的辐射系数与黑体的辐射系数即黑体的1,其它物体的均小于同一物体在不同温度下的辐射本领是不同市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesignP8中的表1-1为材料的黑度、辐射系数、吸收系数（ 的辐射）市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign反射系大多数不透明的物体，对外来入射的辐射只有吸收和反射，那么不同的物体不仅对外来辐射的总吸收系数不同，而且对不同波长辐射的单色吸收射的不同波长辐射呈现不同的反射特性。玻璃的普通玻璃一般被认为透材料，但其只对波长0.2～2.5m和近红外线有很高的透过率，而对波长为4μm以上的远红外线的透过率很低。在建筑中可以通过玻璃获取大量的 辐射，使室内温度提高而一般常温物体所发射的辐射多为远红外线，不易透过玻璃，从而可以提高室内温度，这种现象称为玻璃的室应。市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesignqrr(12)式中qr为单位面积的表面与周围各表面在单位时间内通辐射的换热量,Wm2单位时间内通过辐射的换热量W/(m2K));表面F的温度(C0 :与F进行辐射换热的其他表面平均温度C (T1)4(T2

12市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign二、对流和表面对流（一）自然对流和受迫（二）表面对流市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign表面对流换热所交换的热量一般用下式qccr(式中q为单位面积,单位时间内表面对流换热量,Wm2cac为对流换热系数,W/(m2K);壁面温度(C0市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign自然对流2垂直平壁:ac1.984tW K2水平壁当热流由下而上时ac2.54受迫对流对于风表面ac2.5对于外表面:ac 6)式中:V表示风速,m/s;常数项表示自然温差较小(一般在3C)时取常数项的低值温差愈大常数项的取值应愈大.市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign三、表面热转移壁面与周围空间的（包括空气与可以“看得见的物体）流换热。即qqrqcar(t)ac(t)qr辐射换热量qc对流换热量式中:q表面热转移量Wa表面热转移系数(aracarac壁面温度

ac)(t)a(计算中:a可由规范中查得,见书中P23表21,2市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign四、导热（结构传热一定传热：当平壁各点温度市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign单层匀质平壁在 定传热时的热流强度q

i)(ie i高温度表面当材料层厚度为1m两表面温差为1K时，在l小时内通市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesignPwPd式中Pw湿空气的压力PaPd干空气的分压力PaP水蒸气的分压力PaPw Ps(饱和蒸气压,随空气温度的升高而变大这因为在一定的大气压力下湿空气的温度越高,其一定容中所能容纳的水蒸气越多,因而水蒸气所呈现的压力也越大市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign二、空气湿湿度表示空气的干湿程绝对湿度f(g/m3)、饱和绝对湿度fmax相对湿

P市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第二章建筑围护结构的传热原理及计室内外温度的计算模恒定的热作用。这种计算模型通常用于暖房屋冬季条周期热作用市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第一节稳定传一、平壁的稳定传热量从室内空间传至室外空间要经历三内表面的吸壁体材料层的外表面的放市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesignqi=ai(ti-θi)式中:ai——内表面的热转移系数，W／(m2&K壁体材料层的导

1(d d1 2(d d2 3(3de3d外表面的放 qe=ae(θe–市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesignq(ti)1()2()

3()

t

q(tii)(i2)(23)(3e)(tee q (tite

1d1d2d3 市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign对于多层材料组成的平壁，传热q (tite1 d q1(tt)或qK(tt)其中 RK RK 单位时间通过平壁全表面Q=qHF式中：Q——总传热量，W；q——热流强度，W/m2；市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesignR0——平壁的总传热阻，它表示热量从平壁一侧空间传至另平壁的热量越 1 d R

Ri——平壁内表面的热转Re——平壁内表面的热转移R——平壁本身各材料层的传热阻之和K0——壁体的总传热系数，它的意义是当围护结构两侧空气温差(tI-te)＝1K(或1℃)时，在单位时间内通过壁体单市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign二、分部热阻的阻R③外表面的热转移阻Re。(一)表面热转移

②壁体本身的

r rc式中:Rsf——表面热转移阻，对于内表面写成Ri外表面写成Re，(㎡αc——表面的对流换热系数，W／(㎡αr——表面的辐射换热系数，W／(㎡市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(二)材料层的热单一材料层的热

R式中d——材料层的厚λ——该层材料的导热系数，W／(m·K)组合材料层的热R F1F2F3LF1F2F3

L式中：F1、F2、F3……在垂直热流方向的表面市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign封闭空空气间层有垂直、水平，导热、对流和辐射三种传23市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign壁体内表面温度tRi(ttR R0

mRi 平壁内任一层的内表面温度mtim1,2,3,LLnm

j ii

teRjR1R2R3LLRmj壁体外表面温度 tRe(tt)或 tR0Re(ttRR RR 市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第三章筑保第一节建筑保温基本原则严寒区(I区)：日平均气温≤十5℃的天数，累年平均在145寒冷区(Ⅱ区)：日平均气温≤十5℃的天数，累年平均90—144温热区(Ⅲ区)：日平均气温≤十5℃的天数，累年平均不908炎热区(Ⅳ区)：累年最热月平均气温超过十28市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign基本原一、充分利 二、防止冷风的不利两方面:一是冷风渗透；二是作用在围护结构外四、使房间具有良好的热特性与合理的市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第二节 护结构的保温设一、 护结构的保温要

'

tite内表面R最小总热阻R

0 (tite)n

m2K0

Rj——内表面热转移阻，㎡[Δt]——室内气温与外壁内表面之间的允许温差，℃。市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign温差修正系数n(当计算顶棚、隔墙等不直接接触室外空气的结构序围护结构及其所处情n1外墙、平屋顶及一面外露2通风间层平屋顶的基层、地层顶闷顶及与室外空气相通的室上面的楼3多层建筑的顶局部建筑的底层部建筑的顶层部不采暖室上面的楼板4当外墙上有窗户外墙无窗且位于室外地坪以上外墙无窗且位于室外地坪以下5与有窗不采暖房间相邻与无窗不采暖房间相邻的隔6与有采暖管道的设备层相邻的顶与有采暖管道的设备层相邻7伸缩缝、沉降缝抗震缝市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesignti的取值一般居住建筑高级居住建筑、医疗和福利建筑、托幼建筑取20工业企业的辅助建筑按《工业企业卫生标准》取值以生产工艺要求为主的厂房或试验室，ti范取值市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesignti的取值按热惰性指标D值将围护结构分成四类，分别取te热惰性指标DⅠteⅡ4.1～6.0te=0.6twⅢ1.6～4.0te=0.3twⅣte注：①热惰性指标D值应按下面介绍的方②tw和temin分别为采暖室外计算温度和累年最低一③冬季室外计算温度te应取整市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign围护结构的热惰性指标D值:表征材料层受到波动热作用的背波面若波动热作用在外侧则指其内表面上围护结构的热惰性指标D值的计算单一材料层的DＲ：材料层的热阻Ｓ：材料的蓄热系数［W多层壁的DＤ=D1+D2+·····+市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign序建筑物和间类型1等6426374ti7市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign2、绝热3市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(一)容重[γ(㎏／m3)]对导热系“孔隙率

NV1式中V1——孔隙所占的体积；玻璃棉与容重市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(二)湿度对导热系数的“重量湿度”:重量湿度是指试样中所合水分的重状态下试样重量的百分w G1w

ωw——材料的重G1——湿试样的重量G2——绝干状态时试样市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign“体积湿度”:v

V1式中ωv——体积湿度与重量湿度的换v

100% 式中γ——材料的1000——水的容重市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(三)保温材料的绝热材料：有有无机材料，如膨胀矿渣 混凝土、气温凝土、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、浮石及浮石混凝、硅酸盐制品、矿棉、有机的，如软木、木丝板、甘蔗板、稻。 市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign三、围护结构保温构造(一)单设保温单设保温层构造11234市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(二)封闭空气间层保市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(三)保温与承重相结市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign下图为一个20±0.1℃6一铝箔纸板，781一混凝土；23一聚氨 市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign。市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign外保温结构及（）减少热桥处的暖热桥与冷热轿的热外保温暖热桥，(b)内保温适于旧市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign四、地板保温设计的(一)人脚与地板直接接触传吸热指数B是与热阻R不同的另一个热工指标。B越大，从人脚吸取根据B值地面划分为三类木地面、塑料地面等属于I水泥砂浆地面等属水磨石地面则属Ⅲ类 [W／(m2·h- [W／(m2·h-市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(二）沿地板与外墙周边局部保温市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第三节传热异常部位的设计要一、窗户窗户保温性能低的原因:窗户的类KW/m2K）R。(m2K1234S6常用的各类窗户的总传热系数K。和总传热阻R。的值(单层窗的K。约为1砖墙K。的三倍我国规定 积比：北向不大于0.20；东、西向不大于0.25(单层窗)0.30(双层窗)；南向不大于（ 积比系指窗户洞口面积与房间立面单元面积的比值市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(一)提高气密性，减少市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(二)提高窗框保温性采用空心型材和塑料构件获得好保效果窗隙用保温、 塑等填密。(三)改善玻璃部分的保 层甚至三层窗增加窗扇层数（空气间层的厚度以2-3cm为最好）采用空心玻璃市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign二、热桥热桥就是热量容易通过的地方（如框架填充墙的梁、柱，加气混凝土砌块墙中的砖柱都是砖）θ’i＜θiθ’t：热桥内表面温θ’e：热桥外表市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign几种典型热桥市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign其内表面温度均可按下列公式计

(RR't

(tite)RiR R 式中θ’i——ti——市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign1234θ’iii'ii

tiR R 0市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign贯通式热桥保温处保温层的厚度d(RR' 式中：d——热桥保温层的厚λ——热桥保温材料的导热R。——主体部分的热R’。——热桥部分的热阻，m·K／W当a＞δ时，l＞2.0δ市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign非贯通式热桥保温处市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign三、其它传热异常部位匀质外墙内表面温度θ’ii'i

(titeRiR0

式中:ti——te——按规定Ri——建议取ξ——比例系数，根据墙体主体部分总热阻RR。＝0.50—

市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign (

tetite ad t t 根据最小附加热阻值，选择材料，确定构市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign延伸到外墙皮以外约20cm市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第四 护结构的湿状护结构的湿度状况主要决定于下列用于结构中的材料的原始施工过程中进土壤渗透到围雨、雪作用使用管理中的从空气中吸收表面和内部冷本章主要研究关于凝结水使围护结构受潮的问题市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign护结构受潮的两种情况：即表面凝结与内部凝结表面凝结：就是在护结构表面上出现凝结水，其原因是由于水蒸汽含量较多而温度高的空气遇到冷的表面所致。内部凝结：是当水蒸汽通过护结构时，遇到结构内部某个冷区温度达到或低于时，水蒸汽即形成凝市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第一节材料的吸市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign0—20℃时不同相对湿度下的平衡湿度的材料名 在不同相对湿度下的重量湿度(％)市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第二 护结构中的水分迁一、围护结构的传湿稳定传湿：在稳定条件下单纯的水蒸汽渗透过程亦即在计算中，室内外空气的水蒸汽分压力都取为定值，不随时间而变：不考虑围护结构内部液态水分的转移，蒸汽渗透强度的计算H 1(PPH 0蒸汽渗透强度g/(m2H0围护结构的总蒸汽渗透阻mPi室内空气的水蒸汽分压力Pe室外空气的水蒸汽分压力

hPa/市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign围护结构的总蒸汽渗透按下式确定 H LL

d2

L 式中

m1,2,3LLn.市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign蒸汽渗透系数μ油μ＝1.35×10-玻璃μ＝4．88×10—静止空μ＝6.08×10—垂直空气间层μ＝1.01×10-3玻璃和金属不围护结构内外表面的水蒸汽分压力近似地取为Pi和市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign围护结构内任一层内界面上的水蒸汽分mHPP (PP)H H0m2,3,4LLnm式中Hj从室内一侧算起,j

P市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign二、内部冷凝的判别围护结构内部出现冷凝现象根据(ti、t根据(ti、te和Pi和判判别围护结构内部冷凝情(a)无内部冷凝，(b市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign估算冷凝强度和采暖期保温层材料湿度冷凝强0

2

PAPs,cPs,cPB PA分压力较高一侧空气的水蒸汽分压力Pa;PA分压力较低一侧空气的水蒸汽分压力Pa;Ps,c冷凝界面处的饱和水蒸汽分压力Pa;HH

aa市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign采暖期内总的冷凝量的近似估算Wc,0

采暖期内保温层材料湿度的增量24c1000di

di保温层的厚度i保温材料的容重kgm市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第三节防止和控制冷凝的一、防止和控制表面冷产生冷凝的原因：空气湿度过高或壁面正常湿度的房高湿房间二、防止和控制内部冷(一)材料层次布置对结构内部湿状况的影市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign内部可能出现冷凝 界面:隔汽层内表面和砖砌体表面“a”界面的检验：由界面a的温度θa，查得此温度下的饱分压力Ps,a若分压力差（PiPs,a)<（Ps,aPe出现冷凝“b”界面的检验：由界面b的温度θb，查得饱和水蒸汽分压力Ps,b若分压力差（Pi-Ps,b)<（Ps,b–Pe)不出现冷凝市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(二)设置隔汽(a)市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign设隔汽层注意保证围护结构内部正常温状况所必需的蒸汽渗透阻。表4-2[Δω％。采暖期间保温材料湿度的允许增量(量量湿度 1 500一700kg／m342 300-500kg／m363543562市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign计算冷凝界面内侧所需的蒸汽渗Hi,min

Pi

式中：Hi,min——冷凝计算界面内侧所需的蒸汽渗透阻，(m·h·PaΔω——采暖期保温材料湿度的允许增量，％；按表4—2 市深绿建筑设ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign HH--2-4-市深绿建筑设Shenzhe