建筑物理章二

第十一章建筑防热11-1室外热环境与防热途径11-2外围护结构的隔热设计原则和措施11-3房间的自然通风11-4窗口遮阳11-1室外热环境与防热途径一、室外热环境二、防热途径三、气候条件和地理环境对建筑的影响一、室外热环境：构成室外热环境的主要气候因素：太阳辐射、温度、湿度和风等。1.太阳辐射:

太阳辐射是房屋外部的主要热源：

如图：太阳辐射图解到达地面的太阳辐射又可分为：直接辐射和散射辐射。进入大气上界的太阳辐射100被气体分子与尘埃吸收15云吸收3因散射而反射5云反射21地面反射6总反射：32总吸收：68地面吸收50影响太阳辐射强度的因素：太阳高度角、大气透明度、地理纬度、云量和海拔高度等。2.风风：就是大气的流动。大气环流是各地气候差异的原因。风的种类：

季候风：由大气环流形成的风，在一年内随季节不同而有规律变换方向。例如：我国气候特点之一就是季风性强。地方风：由于地面上水陆分布，地势起伏，表面覆盖等地方性条件不同而引起小范围内的大气环流。如：水陆风，山谷风，庭院风，巷道风，这些都是由于局部受热不均而引起的，其特点是日夜交替变向。风的描述：风通常是以水平运动为主的空气运动。风的描述包括风向和风速。风玫瑰图能直观反映一个地方的风速和风向。如下图。(a)为某地夏季七月的风向频率分布；(b)为各方位的风速。3.气温:气温：指空气的温度。一般气象学上所指气温是距地面高处的空气温度。影响气温的主要因素：入射到地面上的太阳辐射热量，地形与地表面的覆盖以及大气环流的热交换作用等。其中，太阳辐射起决定作用。气温变化：四季变化（年变化）、日变化和随地理纬度的变化。4.空气湿度:空气湿度：表示大气湿润程度。一般用相对湿度表示。相对湿度的日变化通常与气温的日变化相反：如图11-1我国各地的相对湿度：受海洋气候影响，南方大部分地区相对湿度一年内夏季最大，秋季最小；华南和东南沿海一带因春季海洋气团入侵，且此时温度还不高，形成较大相对湿度，大约以3-5月为最大，秋季最小，南方地区在夏季之交气候潮湿，室内地面常出现泛潮现象。5.降水:指从地球表面蒸发出去的大量水汽进入大气层，经凝结后又降到地面上的液态或固态水分。如：雨、雪、冰、雹等。二、防热途径：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。外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。房间自然通风：自然通风是排除房间余热、改善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。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。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。三、气候条件和地理环境对建筑的影响：无论在房屋布局，细部处理和建筑形式等方面，都因气候条件和地理环境不同而具有不同的手法和地方特点。例1。云南省西双版纳一带的民居。气候类型（英）环境特点设计要点寒冷地区寒冷保温表面积小、窗小、墙保温（爱斯基摩）温和地区夏热冬寒隔热保温通风朝阳大玻璃窗夏日遮阳干热地区风沙暴晒干燥消除温差内院型、设前廊、厚重墙湿热地区潮湿暴晒通风冷却遮阳、穿堂风、房间高大例2。干热地区的传统住宅。11-2外围护结构的隔热设计原则和措施一、外围护结构隔热设计的原则二、外围护结构的隔热措施一、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。二、外围护结构隔热措施：（一）屋顶隔热（二）通风屋顶（三）阁楼屋顶（四）蓄水屋顶（五）铺土（或无土）中指屋顶（六）外墙隔热（一）屋顶隔热：1.实体材料层屋顶隔热：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。如图（a）、（b）、（c）（a）无隔热层，热工性能差。（b）加一层井厚其泡逆沫混凝个土，隔填热效果违显著。叠内表面衰比石（a）降低，刺低丹。对防水层岁要求高。（c）加一层蓄翠热系数大洲的粘土方只砖（或混雕凝土板）踏。其粘土佩方砖外表颜面比卷材屋走面降低左右。但自重大趁，傍晚蓄器热层蓄存创的热量仍昆继续向室亲内散发。2.封动闭空气间悉层隔热：采用空所心板屋应面，利薄用封闭案空气间芽层隔热凯，可减歪轻自重连，解决馒隔热和恢散热矛潮盾。封闭空五气间层主内传热准方式主抛要是辐掠射换热边，可在径间层内醉铺设反循射系数属大，辐胳射系数翠小的材送料，如蔽铝箔。如图旅（e）间层设铝皮箔后，结链构内表面狂温度比（d）降低私，训效果较壳显著。如图（f）外表面铺侄白色光滑义的无水石锣膏，结果浩结构内表棋面温度比沾（d）低财，比（e）低跳，说明梳选择屋松顶面层赵材料和尸颜色的执重要性观。（二）虑通风屋造顶：1.别通风屋廊顶隔热浪性能及茄其作用兰：我国南方胖地区气候睛炎热多雨运，为了隔版热防漏，摧创造了双论层瓦通风赢屋顶和大湿阶砖通风袄屋顶。如历图以大阶砖惜通风屋顶妖为例。如插图是一个怨对比性实慎测结果。2.通悲风屋顶传胶热过程与泄影响隔热坑的因素：通风屋顶克是当室外桃空气流经与间层时，夸带走部分扰从面层传口下的热量纯，从而减锯少透过基摩层传入室浮内的热量奔。如图1叼1-4：间层通风化量愈大，削带走的热绿量愈多。愁通风量大身小与空气触流动的动茶力，通风病间层高度挖和通风间遍层内的空铜气阻力等锅因素有关惰。风压和猛热压是捷间层内欺空气流胖动的动些力试验表明炭：在同样单风力作用乒下，通风蜘口朝向与件风向的偏盖角（即风美的投射角野）愈小，留间层的通芳风效果愈饰好，故应尽量使宽通风口面炎向夏季主威导风向。由于风借压愈风速趁的平方成猴正比，所逐以风速大移的地区，讯利用通风亭屋顶效果麻显著。试验还表旬明，将间层面哀层在檐口侧处适当向轿外挑出一往段，能起功兜风作用，可提高睁间层的通伴风效果。热压的妹大小取户决于进宴排气口读的温差肤和高差义，温差仪与高差坚愈大，邮热压愈完大，通绒风量就梁愈大。通风间层柱高度试验表明椒：间层高孝度增高，荐对加大通蒜风量有利沟，但增高重到一定程闭度后，其鼠效果渐趋彼缓慢。如图几锦种通风拥屋顶在锄不同高切度的空芳气间层决情况下适的热工锐效果。由图可见束，间层高台度以20斑～24cm左右为垄好。因找此，一波般情况在下，采炒用矩形摘截面通陆风口，束房屋进星深为9京～12m的双坡灭屋顶或期平屋顶跃，其间偏层高度教可考虑寨取20稍～24cm，坡顶可用丽其下限，疤平屋顶可随用其上限杂；如为拱短形或三角姥形的截面胜，其间层存高度要酌忙量增大，偶平均高度抽也不宜低来于20cm.通风间层硬内的空气棕阻力。室外空气红流过间层泻的阻力有摩擦阻力和局部阻力。为降低摩拼擦阻力，箱间层内表搁面不宜过悲分粗糙；为降低裕局部阻寺力，进观、出风舌口的面汤积与间娘层横界粥面的面妈积比要睬大。若洗进出风们口有启犁闭装置驰，应尽拳量加大竿其开口折面积，尤并注意意使装置尘有利于善导风，塌以减少戏局部阻世力，增堂大通风孟量。间层通军风组织眼形式和卡隔热措板施：组织方式控：a.从室外守进气（韵采用兜漂风檐口柔可加强煌风压作用）蒸；b.从室内镇进气；c.室内、室倚外同时进狡气。另外，有道的为提高捆热压作用袖，在水平册的通风层轮中间，增报设排风帽虽，造成进略、出风口缓的高度差便，并且在格帽顶的外主表涂上黑乎色，加强云吸收太阳楼辐射，以匀提高帽内驼的气温，危有利于排如风。间层通库风组织蛛形式：隔热措洋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6356.0——32.8——29.1—5钢筋混凝土板上铺大阶砖2456.036.329.828.820：0035.531.36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（三）灵阁楼屋殖顶：在提高浸阁楼屋捆顶隔热隶能力的钟措施中沸，加强伐阁楼通虽风是一听种经济准而有效茅的方法思。如加阀大通风吵口的面蒜积，合蹦理布置插通风口旋的位置追等。通碌风口可恢做成开打闭式的肺，夏季峡开启，变冬季关子闭；组从织阁楼竖的自然摊通风也竿应充分浊利用风加压和热塌压的作渣用。阁楼通风淋形式有：船山墙上开区口通风，殖从檐口下脏进气有屋静脊排气，迅在屋顶设吼老虎窗通竞风等。如侍图11-补6：水的比热促大，而且迅蒸发也可妄带走大量倡热量，因诱此，利用以水作为隔还热材料，愧可取得很标好的隔热复效果。重庆地区学对同样结域构的蓄水少屋顶（水子厚100mm）于不蓄驳水屋顶剂实测结殿果表明饥：蓄水逝后外表矿面温度榨比不蓄冤水低1壤5℃，成内表面样低8℃挺；蓄水金屋顶内妥、外表姑面温度群的振幅片仅为不筐蓄水的杰1/2用；蓄水端后通过臣屋顶传痕入室内灭的最大揭热量只家是未蓄建水时传参入的1幻玉/3；至蓄水后燥通过屋赔顶传入停室内的卖平均热哈量只有怪未蓄水厅时的1青/35让。水面上敷呢设铝箔或南其它浅色张漂浮物，惊或在水面寻上种植漂擦浮植物水讽浮莲、水超葫芦等将缺反射或吸姿收大量太翠阳辐射，耕能取得更斩好的隔热歪效果。（四）蓄佣水屋顶：蓄水屋顶障的水层深湖度，从白章天隔热和丙夜间散热块的作用综讲合考虑，祝宜小于5cm而大于3cm。水隔热筑屋顶要坟求屋顶键有很好败的防水运质量，止否则，吸易发生命漏水现保象。但盼从另外喷角度考勒虑，由串于用水思隔热后忍，大大继降低了厅结构的桨平均温模度和振优幅，可虚以保护季防水层伏，防止倾发生漏飞水现象桃。（五）铺找土（或无垂土）种植碰屋顶：在钢筋混之凝土屋面监板上铺土钟，再在上猎面种植作仍物，即为嚷铺土种植末屋顶。铺土种给植屋顶丝式时利用锹植物的晓光合作侮用，叶糊面的蒸君腾作用见以及对滩太阳辐忧射热的蹦遮挡作线用，来砍减少太葛阳辐射笑热对屋恶面的影乌响。此屿外，土膝层也具鲁有一定思的蓄热辛能力，袖并能保菜持一定望水分，俘通过水暗的蒸发煌吸热也厌