建筑热环境课件

建筑热环境室外热环境:指建筑气候，要素主要有气温、空气湿度、风速与风向、降水、日照与太阳辐射、蒸发等。室内热环境:指室内空气温度、室内湿度、室内空气流动的速度以及维护结构内表面之间的辐射热等因素综合组成的一种室内环境。主要内容：建筑保温、建筑室内湿环境控制、建筑日照、建筑防热、建筑中的太阳能利用、建筑节能等。热环境控制的目的：如何在节约资源和能源的前提下，满足人们的室内热舒适需求。第九章热工基本知识2温度场：某一瞬间，物体内所有各点的温度分布为温度场。

⑴稳定温度场：温度场内各点温度不随时间变化。⑵不稳定温度场：温度场内各点温度随时间发生变化。3等温面:温度场中同一时刻由温度相同的各点相连所形成的面，使用等温面可以形象表示温度场内的温度分布。不同温度的等温面绝不相交。4温度梯度：温度差△t与沿法线方向两个等温面之间距离△n的比值的极限。5热流密度（热流强度）：单位时间内，通过等温面上单位面积的热量，单位为w/m²。室外热环境（室外热气候）太阳辐射、气温、湿度、风、降雨（二）室外温度⒈室外温度：指距离地面1.5m处百叶箱内的空气温度。⒉变化规律：室外温度由于受到太阳温度的影响，它的年变化、日变化规律都是周期性的。年变化规律：北半球最高气温出现在7月（大陆）8月（海洋、岛屿）日变化规律：日最低温度出现在6：00~7：00左右，日最高气温出现在14：00左右。（三）空气湿度⒈湿度：空气中水蒸气的含量。通常使用相对湿度表示空气中的湿度。⒉变化规律：年变化规律：最热月相对湿度最小，最冷月相对湿度最大，季风区例外。日变化规律：晴天时，日相对湿度最大值出现在4：00~5：00左右，日相对湿度最小值出现在13：00~15：00左右。（四）风（2）风速

0

无风0.0-0.2

烟直上

平静

0.0

1

软风0.3-1.5

烟示风向微波峰无飞沫

0.1

2

轻风1.6-3.3

感觉有风小波峰未破碎

0.2

3

微风3.4-5.4

旌旗展开小波峰顶破裂

0.6

4

和风5.5-7.9

吹起尘土小浪白沫波峰

1.0

5

劲风8.0-10.7

小树摇摆中浪折沫峰群

2.0

6

强风10.8-13.8

电线有声大浪到个飞沫

3.0

7

疾风13.9-17.1

步行困难破峰白沫成条

4.0

8

大风17.2-20.7

折毁树枝浪长高有浪花

5.5

9

烈风20.8-24.4

小损房屋浪峰倒卷

7.0

10

狂风24.5-28.4

拔起树木海浪翻滚咆哮

9.0

11

暴风28.5-32.6

损毁普遍波峰全呈飞沫

11.5

12

飓风32.7-

摧毁巨大海浪滔天

14.0本表所列风速是指平地上离地10米处的风速值

（四）风（五）降水⒈降水量(单位：mm)：降落到地面的雨以及雪、雹等融化后，未经蒸发或渗透流失而累积在水平面上的水层厚度。⒉降水强度(单位：mm/d)：小雨<10ml中雨10~25ml大雨25~50mm暴雨50~100mm中国建筑热工分区气候分区主要指标辅助指标热工设计要求最冷月平均温度（℃）最热月平均温度（℃）日平均气温≤5℃的天数（天）日平均气温≥25℃的天数（天）严寒地区≤-10≥145必须充分满足冬季保温要求，一般可不考虑夏季防热寒冷地区0~-1090~145应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热夏热冬冷地区0~1025~300~9040~110必须满足夏季防热要求，适当兼顾冬季保温夏热冬暖地区>1025~29100~200必须满足夏季防热要求，一般可不考虑冬季保温温和地区0~1318~250~90部分地区应注意冬季保温，一般可不考虑夏季防热传热的基本方式导热系数的影响因素:

材质、干密度、含湿量（解释这几个名词）材质对导热的影响:λ值小于0.3W/(m·k)材料称为绝热材料,可作保温、隔热之用，以充分发挥其材料的特性。干密度对导热的影响：干密度越大导热性越好，即λ越大。（最佳干密度的概念）含湿量：含湿量加大则导热系数值增大。导热(热传导)注意前提条件传热的基本方式对流指由流体（液体、气体）中温度不同的各部分相互混合的宏观运动而引起的热传递对象。由于引起流体的对象不同，对流类型可分为：⒈自由对流：由温度差形成的对流。⒉受迫对流：由外力作用形成的对流。受迫对流在热传递热量的强度方面要大于自由对流。注意：对流系数αc不是常数，而是一个取决于许多因素：气流的状况（自然对流还是受迫对流）构件的状态（水平还是竖直）（竖直小于水平）传热方向（由下而上还是由上而下）（由上而下小于由下而上）对流室内热环境（室内热气候）人体所需的热环境热舒适：指人对环境的冷热程度感觉满意，不因过冷或过热而感到不适。（人体内产生的热量与向环境散发的热量相等。）在室内环境中所发生的热量有人体新陈代谢产生的热量qm、对流换热量qc、人体蒸发散热量qe、辐射换热量qr，得失热量▽q是上面四部分的综合结果。▽q=qm±qc±qr

–

qe▽q>0体温将升高▽q<0体温将下降

▽q=0人体处于平衡状态（三）对室内热环境的要求湿空气是干空气和水蒸汽的混合物。在温度和压力一定的条件下，一定空气所能容纳的水蒸气量是有限度的，湿空气中水蒸汽含量未达到这一限度时叫未饱和湿空气，达到限度时叫饱和湿空气。(一)湿空气(二)空气湿度⒈绝对湿度：每平方米空气中所含水蒸气的质量，单位：g/m³。未饱和湿空气的绝对湿度f,饱和空气的绝对湿度fmax。⒉水蒸气分压力P：湿空气中含有的水蒸气所呈现的压力Pa。未饱和湿空气的水蒸气分压力用符号P表示，饱和蒸气用Pmax

。⒊相对湿度

湿空气(三)露点温度td判断维护结构表面是否结露。当围护结构内表面的温度低于露点温度时，内表面将产生结露。

热工基本知识平壁的稳定传热：一维稳定传热的主要特征为:通过平壁的q（﹖）处处相等；同一材质的平壁内部各界面间温度分布呈直线关系（﹖

）。（绘图示意）组合稳定传热则通过加权平均求平均热阻；封闭空气层的热阻主要以对流的形式表现。

热工基本知识平壁的稳定传热：总之，在传热过程中材料的温度降落与各层的热阻呈正比。热工基本知识热阻：反映热量通过平壁时遇到的阻力。用R表示，R=d/λ.因此，因此材料的厚度一定时，该材料的R与其λ成反比。同样温度下，热阻越大，通过材料层的热量就越少。要想增加热阻，可以加大平壁的厚度或选用热导率小的材料。热工基本知识平壁的稳定传热中结构总热阻的计算：

R0=Ri+∑R+Rag+Re(解释各部分含义，理解公式)

热工基本知识

计算结构总热阻围护结构建筑保温综合处理原则：⒈充分利用太阳能；⒉防止冷风不利影响；⒊选择合理的建筑形体和平面形式；⒋使房间具有良好的热特性与合理的供热系统。围护结构的保温设计

保温设计的内容包括维护结构保温设计和建筑方案设计中的保温综合处理措施。一、建筑保温的综合处理措施：(一)建筑形体、朝向(二)防止冷风渗透(三)限制窗墙面积比二、维护结构保温设计(一)保温材料与保温构造(二)维护结构异常部位的保温

建筑物的体型、朝向、窗墙比、冷风渗透比都会对建筑物的损失有很大影响。(一)建筑形体、朝向：控制建筑物体量，合理选择建筑朝向。⒈建筑形体：同样体积的建筑物，在其各外维护结构的传热情况均相同时，外维护结构面积越大，则建筑物传热耗热量越大。从热环境角度来讲，建筑物的形体可用传热系数来表示⒉建筑朝向：

需要满足建筑保温要求地区的建筑应朝向尽量朝南（向阳），争取日照。建筑布局应使建筑立面避开冬季主导方向。

(二)防止冷风渗透：⑴提高窗户的密封性，减小窗料的转角半径，使窗框和窗扇搭接严密等措施，可以显著减小窗户的冷风渗透。⑵主要出入口设置。建筑物主要出入口不要朝向当地冬季主导风方向，主入口设置门斗、热风幕等避风措施。⑶竖向交通井的设施会产生“烟囱效应”，不能折兑建筑主要出入口或保证一定距离。⑷利用周围场地的地形、树木和其他建筑物来挡风。(三)窗墙面积比限制：

窗墙面积比需要适当增大时，那么就应该相应地增大围护结构的传热阻。

二、维护结构保温设计(一)保温材料与保温构造形态材质材料纤维状无机质天然石棉纤维人造矿物纤维（矿渣棉、岩棉、玻璃棉、硅酸铝棉）有机质天然软质纤维板（木纤维板、草纤维板）微孔状有机质天然硅藻土人造硅酸钙、碳酸镁气泡状有机质天然软木人造泡沫聚苯乙烯塑料、泡沫聚氨脂烯塑料、泡沫酚醛树脂、泡沫尿素树脂、泡沫橡胶、钙塑绝热板、聚乙烯无机质人造膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、加气混凝土、泡沫玻璃、泡沫硅玻璃、火山灰微珠、泡沫黏土层状金属人造铝箔主要绝热体分类(二)保温构造方案⑴单一材料结构：⑵复合保温结构：发展外保温维护决够是我国建筑保温的方向，优越性：①热桥处的热损失减少；②对防止或减少保温层内部产生水蒸气凝结十分有利；③使房间的热稳定性好；④使墙或屋顶的主要部分受保护，大大降低温度应力的起伏；⑤

特别适合旧房节能改造(三)围护结构异常部位的保温设计：⒈窗户的保温⑴提高窗框的保温性能⑵改善玻璃不通风的保温能力⑶新型窗户的应用：①低辐射玻璃窗②变色调光玻璃窗③屏蔽式玻璃窗④真空窗⑤中空玻璃窗⑥蜂窝窗⑦气凝胶窗⑧动力窗⒉热桥保温⒊其他异常部位保温室内湿环境控制围护结构受潮：吸湿受潮、冷凝受潮、淋水受潮室内湿空气调节利用建筑设计手段来调湿：自然通风除湿、利用建筑维护结构内表面来调节湿度。利用设备来调节室内空气湿度：空调机除湿、除湿机除湿、机械通风、加湿器除湿机除湿：①利用冷却方法（井水、制冷机的冷却水）使水蒸气在露点温度下凝结分离。②利用压缩的方法，提高水蒸气压力，使之饱和成液态水分离出来。③液体吸湿剂的方法。④使用吸附剂的方法。建筑防潮设计⑴围护结构内部蒸气渗透⑵围护结构内部冷凝受潮判断⑶表面结露的防止和控制①利用保温材料，增加维护结构传热阻，进而提高其表面温度。②保证室内表面空气气流畅通，加强自然通风。③选择具有一定调湿能力的内墙材料。④高湿环境应考虑有组织引导表面冷凝水。⑷内部冷凝的防止和控制

①利用保温材料或空气间层来提高结构内部温度。②隔气层：在保温层水蒸气流入的一侧设置空气层。③通风间层或泄气沟道。建筑防热建筑防热设计途径：主要任务：尽量减少传入室内的热量并使室内的热量尽快散发出去，以改善室内的热环境。途径：⑴合理安排建筑朝向，单体的平、剖面设计及门窗的设置，应有利于自然通风，并尽量避免主要房间受东、西日晒。⑵正确外围围护结构的材料及隔热形式。屋顶及东、西向外墙，多种隔热措施处理。⑶组织良好的自然通风。⑷采取合理、有效的遮阳措施。东西向窗户是遮阳设计的重点。在建筑设计中宜结合外廊、阳台、挑檐等处理方法达到遮阳的目的。利用绿化、设置活动的或固定的遮阳措施也也可实现有效的遮阳。围护结构隔热设计：围护结构隔热设计的原则：⑴隔热设计重点顺序为：屋顶>东西墙>南墙>北墙。根据热工规范的要求，屋顶、东西墙的内表面最高温度应低于当地夏季室外计算温度最高值。⑵围护结构外表面宜用浅色处理。⑶采用屋顶遮阳和外墙遮阳可有效降低室外热作用。⑷通风屋面和通风墙可充分隔热，快速散热。⑸用蓄水屋面和植被屋面隔热效果显著。

⒈屋顶隔热措施：炎热地区屋顶构造可分为绝热层隔热屋顶、通风间隔热屋顶、吊顶隔热屋顶、阁楼隔热屋顶、蓄水隔热屋顶和植被隔热屋顶等几类。屋顶为浅色表面，如浅色粉刷、涂层、面砖等，对实体绝热层应同时考虑热阻和热惰性指标。用单设铝箔的封闭空气间层作隔热层，铝箔应设置在高温一侧。通风屋顶长度不宜大于10m，间层高度以20cm左右为宜，基层上应有6cm隔热层，檐口应采用兜风构造。蓄水屋顶水面应有水生植物或浅色漂浮物，水深为15~20cm。种植屋面可以是有土或无土植被屋面，有土覆盖时，土壤厚度为10cm左右。新动向：研究表明，用含水多孔材料常用加气混凝土，厚度为10cm左右。⒉外墙隔热措施：一般的自然通风建筑物，