建筑热工学第五章建筑防热上

第5章建筑防热5-1室外热环境与防热途径5-2外围护结构的隔热设计原则和措施5-3房间的自然通风5-4窗口遮阳5-1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5-1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。5-2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）加一层嫁厚角泡饲沫混凝失土，隔斜热效果滨显著。巩内表面学比禁（a）降低，贿低凡。对防水绳层要求序高。（c）加一层乒蓄热系规数大的吗粘土方忘砖（或姻混凝土眠板）。偷其粘土朴方砖外笼表面比卷材屋违面降低左右。但自重泥大，傍抱晚蓄热归层蓄存量的热量弹仍继续土向室内栏散发。2.封溜闭空气间日层隔热：采用空蹈心板屋蜓面，利痰用封闭辞空气间春层隔热氏，可减踩轻自重持，解决启隔热和姥散热矛郊盾。封闭空珍气间层踢内传热使方式主北要是辐电射换热闹，可在途间层内衣铺设反舒射系数虑大，辐酷射系数简小的材周料，如的铝箔。如图奥（e）间层设搅铝箔后舰，结构征内表面境温度比摆（d）降低但，效果较条显著。如图久（f）外表面铺仪白色光滑闭的无水石宋膏，结果圆结构内表固面温度比掀（d）低上，比毒（e）低邀，说杜明选择屋途顶面层材置料和颜色挤的重要性接。（二）通填风屋顶：1.通卫风屋顶隔涂热性能及苦其作用：我国南垃方地区乘气候炎嘱热多雨渣，为了扩隔热防侮漏，创因造了双贯层瓦通维风屋顶亏和大阶折砖通风庸屋顶。芝如图以大阶砖羽通风屋顶丑为例。如储图是一个弄对比性实遥测结果。2.通担风屋顶传膏热过程与疲影响隔热久的因素：通风屋平顶是当迫室外空剧气流经厕间层时若，带走间部分从供面层传攀下的热桥量，从怕而减少绝透过基公层传入腔室内的咳热量。峰如图5-4：间层通捎风量愈颠大，带跨走的热猜量愈多炎。通风吃量大小纲与空气项流动的堂动力，辛通风间患层高度崇和通风弄间层内节的空气湖阻力等检因素有勇关。风压和款热压是局间层内对空气流敏动的动行力试验表打明：在愁同样风乓力作用请下，通霸风口朝届向与风受向的偏右角（即匹风的投科射角）市愈小，知间层的狼通风效面果愈好雄，故应尽量系使通风铅口面向座夏季主矛导风向。由于炉风压愈披风速的雾平方成档正比，眯所以风土速大的陷地区，甩利用通客风屋顶覆效果显膊著。试验还表蜓明，将间层疤面层在瘦檐口处竿适当向器外挑出馅一段，债能起兜啦风作用，可提高睡间层的通收风效果。热压的大辟小取决于欺进排气口昆的温差和秋高差，温糊差与高差详愈大，热森压愈大，采通风量就完愈大。通风间产层高度试验表明冠：间层高络度增高，飞对加大通羡风量有利屠，但增高宝到一定程急度后，其烟效果渐趋海缓慢。如图几扬种通风染屋顶在谊不同高掩度的空弦气间层眨情况下否的热工似效果。由图可见坑，间层高络度以20掀～24cm左右为好祖。因此，燃一般情况凉下，采用德矩形截面锈通风口，嘴房屋进深偶为9～1膝2m的双坡环屋顶或库平屋顶抗，其间耕层高度册可考虑硬取20松～24cm，坡顶可用羊其下限，带平屋顶可葱用其上限著；如为拱醉形或三角炉形的截面仰，其间层但高度要酌隆量增大，滴平均高度家也不宜低赵于20cm.通风间害层内的校空气阻闸力。室外空气俯流过间层扛的阻力有摩擦阻力和局部阻尸力。为降低泳摩擦阻娃力，间乔层内表荡面不宜炒过分粗帆糙；为降低何局部阻蓬力，进希、出风肉口的面誉积与间慨层横界也面的面叹积比要捡大。若端进出风抱口有启闷闭装置厕，应尽粒量加大痰其开口桥面积，跑并注意垄使装置赖有利于班导风，妇以减少遮局部阻割力，增召大通风恳量。间层通贪风组织扯形式和屋隔热措邻施：组织方收式：a.从室外进般气（采用浇兜风檐口禁可加强风压作用永）；b.从室内进炸气；c.室内、室及外同时进跪气。另外，有返的为提高快热压作用杆，在水平串的通风层饶中间，增从设排风帽培，造成进嚷、出风口扫的高度差玩，并且在导帽顶的外林表涂上黑驶色，加强糖吸收太阳折辐射，以冈提高帽内算的气温，悔有利于排碰风。间层通灾风组织肺形式：隔热措施步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）耍阁楼屋芝顶：在提高京阁楼屋易顶隔热赖能力的颈措施中挂，加强起阁楼通呢风是一者种经济践而有效容的方法拦。如加乞大通风堂口的面习积，合残理布置最通风口骨的位置致等。通化风口可扯做成开亲闭式的精，夏季地开启，秩冬季关裤闭；组并织阁楼筑的自然厘通风也协应充分那利用风停压和热栏压的作何用。阁楼通性风形式龟有：山害墙上开乳口通风组，从檐舍口下进鹅气有屋计脊排气死，在屋木顶设老策虎窗通偶风等。孙如图5-6：水的比热同大，而且姥蒸发也可桥带走大量翻热量，因谁此，利用宝水作为隔障热材料，场可取得很玻好的隔热拜效果。重庆地区雕对同样结术构的蓄水楚屋顶（水咽厚100mm）于不蓄水缎屋顶实测袋结果表明叠：蓄水后呢外表面温兽度比不蓄组水低15贱℃，内表鞠面低8℃黑；蓄水屋女顶内、外锣表面温度庙的振幅仅栏为不蓄水抛的1/2书；蓄水后愈通过屋顶柳传入室内询的最大热皱量只是未猜蓄水时传着入的1/践3；蓄水烫后通过屋页顶传入室肾内的平均程热量只有叛未蓄水时厉的1/3烈5。水面上敷培设铝箔或睛其它浅色端漂浮物，泰或在水面愉上种植漂仔浮植物水妈浮莲、水痒葫芦等将择反射或吸肺收大量太班阳辐射，州能取得更奖好的隔热避效果。（四）瓜蓄水屋阅顶：蓄水屋柄顶的水香层深度长，从白浮天隔热刻和夜间牺散热的恐作用综雹合考虑门，宜小杆于5cm而大于3cm。水隔热艘屋顶要印求屋顶咏有很好予的防水没质量，刮否则，起易发生长漏水现讨象。但倍从另外抄角度考积虑，由块于用水叨隔热后社，大大浑降低了滨结构的趟平均温迟度和振六幅，可皮以保护围防水层沾，防止督发生漏淋水现象想。（五）劝铺土（吩或无土喷）种植治屋顶：在钢筋混赔凝土屋面紫板上铺土埋，再在上怕面种植作启物，即为案铺土种植堵屋顶。铺土种植颗屋顶时利赤用植物的并光合作用仔，叶面的供蒸腾作用路以及对太宿阳辐射热败的遮挡作彻用，来减焦少太阳辐鼻射热对屋掀面的影响养。此外，魂土层也