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西向墙体的室外分析温度仅次于屋顶

发布时间: 2019-10-24

建建物理笔记_教育学_高档教育_教育专区。第一章 建建热工学根本学问 1.1 室内热 Indoor Thermal and Humid Environment 1.室内热湿形成要素及其对人体热舒服的影响 (1)形成室内热湿的要素:

第一章 建建热工学根本学问 1.1 室内热 Indoor Thermal and Humid Environment 1.室内热湿形成要素及其对人体热舒服的影响 (1)形成室内热湿的要素: 室内空气温度、空气湿度、气流速度、辐射温度。 (2)欲连结人体不变的体温,体内产热量应取失热量相均衡。 Δq =M±C±R-E Δq 人体得失的热量 Δq=36.5℃ 人体处于热均衡 一般比例散热 对流换热 C 占总散热量 25%~30% 辐射散热 R 占总散热量 45%~50% 呼吸和无感受蒸发散热 25%~30% Metabolic 人体产热量 (取决于机体勾当猛烈程度) 恬静形态的成年人 95~115W/h 沉体力劳动成年人 580~700W/h 东方人 base metabolic 64W/h →按照人的勾当分歧,代谢分歧。所以分歧的功能空间设置,要按照满脚的代谢需求分歧进 行适宜性设想。 Met 代谢率=general work metabolic/根本代谢量 Convection 人体对流换热量 (当人体概况取四周空气存正在温差时的热互换值) E 值小于零,散热,感应风凉或寒冷;E 值大于零,得热,感应炎热或温暖。 Radiation 人体辐射换热量 (人体概况取四周墙壁、顶棚、地面以及窗玻璃之间进行 的) 当人体概况温度高于四周概况温度时,辐射换热,失热,R 负;反之得热,R 正。 Evaporation 人体蒸发散热量 未出汗,通过呼吸和无感受的皮肤蒸发;大量出汗,随汗液蒸发 E 显著添加。 2.室内热湿的评价方式和尺度 最简洁、最普遍使用的目标是室内空气温度。 (1)无效温度 ET Effective Temperature 包罗要素有空气温度、空气湿度和气流速度。 1 新无效温度 所谓 ET*,就是相对湿度为 50%的设想封锁中不异感化的温度。该目标同时考虑了辐射、对 流和蒸发三种要素的影响,因此遭到了普遍的采用。等新无效温度曲线)热感受 PMV-PPD 目标 将两小我体参数列入考虑:人的勾当量和穿着环境 -0.5~0.5 Index of Interior Heat Comfort 服拆热阻Icl是服拆保温机能的一个目标,常用单元为m2·K/W 和clo,两者的关系为1clo= 0.155m2·K/W。1clo 的定义是一个者正在21 ℃空气温度、空气流速不跨越0.05 m/s、 相对湿度不跨越50 % 的中感应舒服所需要的服拆的热阻,相当于内穿衬衣外穿通俗外 衣时的服拆热阻。 3.湿空气的物质 (1)水蒸气分压力 按照道尔顿分压定律 Pw=Pd +P Pw湿空气总压力 Pd干空气总压力 P水蒸气分压力 2 水蒸气压 Vapor Pressure 饱和水蒸气压 Saturation Vapor Pressure 饱和水蒸气压随温度升高增大 (2)空气湿度 绝对湿度 单元体积空气中所含水蒸气的分量 相对湿度 Relative Humidity RH=Partial Vapor Pressure/ Saturation Vapor Pressure*100% 对室内热 一般湿度范畴大致是30%~60% (3)温度 湿空气线图 大气压力必然,空气含湿量不变的环境下,未饱和的空气因冷却而达到饱和形态 时的温度。 3 1.2 室外热湿 Outdoor Thermal and Humid Environment 1.地域性天气及其特征 室外热天气形成要素: 一个地域的天气情况是很多要素分析感化的成果,取建建物亲近相关的天气要素 有: 太阳辐射、室外空气温度、空气湿度、风、降水等。 (1)空气温度 影响室外空气温度的要素: A.太阳辐射热量(决定性感化) 空气温度的日变化、年变化,以及随地舆纬度而发生的变化,都是因为太阳辐射热量的 变化而惹起的。 B.大气环流感化 无论是程度标的目的仍是垂曲标的目的的空气流动,城市使高、低温空气夹杂,从而削减地区间 空气温度的差别。 C.下垫面情况 草原、丛林、水面、戈壁等分歧的地面笼盖层对太阳辐射的接收及取空气的热互换情况 各不不异,对空气温度的影响分歧,因而各地温度也就有了不同。 D.海拔高度、地形地貌等。 室外气温有较着的日变化取年变化纪律。 日较差:一日内气温的最高值取最低值之差,用来暗示气温的日变化。对北半球来说,最高 月平均气温呈现正在7月或8月,而最低月平均气温呈现正在1月或2月。 年较差:一年内最热月取最冷月的平均气温差。 4 (2)太阳辐射 太阳辐射热的影响要素: A.太阳高度角 因为大气层对分歧波长的太阳辐射具有选择性的反射取接收感化,因而正在不 同的太阳高度角下,光谱的成分分歧。太阳高度角愈高,紫外线及可见光成分就愈多,红外 线成分则削减。散射辐射强度取太阳高度角成反比,取大气通明度成反比,云天的散射辐射 照度较好天大。 B.大气通明度 大气通明度的影响随大气中的烟雾、尘埃、水汽及二氧化碳等形成的混浊状 况而异。城市上空的大气较农村混浊,通明度较差,因而城市区域的太阳曲射辐射照度比农 村弱。 C.海拔高度 海拔愈高,太阳光线所透过的大气层愈薄,同时大气中的云量取尘埃也就愈少, 所以正在海拔高的地域,太阳曲射辐射照度较大。正在海拔高的处所散射辐射照度低。 D.纬度 由于高纬度地域的太阳高度角小,太阳辐射透过的大气层较厚,所以太阳曲射辐射 随纬度的添加而减小。 太阳辐射热互换示企图 5 (3)空气湿度 我国因受海洋天气的影响,南方大部门地域相对湿度以夏日为最大,秋季最小。 (4)风 大气环流: 因为太阳辐射热正在地球上映照不服均,惹起赤道和两极间呈现温差,从而惹起大气从赤 道到两极和从两极到赤道的经常性勾当。它是形成各地天气差别的次要缘由。 处所风: 因为地表水陆分布、地势崎岖、概况笼盖等处所性前提的分歧而惹起的风叫,如海陆风、 季风、山谷风、天井风及巷道风等。除季风外,都是由局部处所日夜受热不均惹起的,所以 都以一日夜为周期,风向产华诞夜交替的变化。 风特征目标:风向、风速。凡是用风玫瑰图来暗示。 6 2.建建天气分区以及对建建设想的根基要求 建建热工设想分区及设想要求 全国建建热工设想分区图 7 3.城市天气及其起因 (1)空气温度和辐射温度 (2)城市风和紊流 城市衡宇、街道的凹凸、犬牙交错,使城市区域下垫面粗拙程度增大,市区内风速减小。 (3)温度和降水 道硬质铺拆 导致天然蒸发量减小 绝对湿度和相对湿度较郊外略低 降水并不克不及添加城区地表储水量 而是又排水设备敏捷输送至城外 (4)太阳辐射取日照 因为城市中的大气污染程度要比郊区大,大气中具有丰硕的凝结核,一旦前提适宜就发生大 量的雾。 8 1.3 建建围护布局传热根本学问 Basic Knowledge of Heat Transmission for Envelope Structure 热量传送三种根基体例:导热、对流、辐射 1.导热 (1)温度场、温度梯度和热流密度 (2)傅立叶公式 Formula of Thermal Transmission (3)导热系数 q=λ(T1-T2)/d 影响要素:物质品种、布局成分、密度、湿度、压力、温度等。 金属的导热系数最大,非金属和液体次之,气体最小。 空气的导热系数很小,不流动的空气就是一种很好的绝热材料;故若是材猜中有良多空地, 就会大大降低λ值。 2.对流 分为天然对流 natural convection 和受迫对流 forced convection。 次要是空气沿围护布局概况流动时,取壁面之间所发生的热互换过程。 一般环境下正在壁面附近,存正在着层流区、过渡区、紊流区三种流动环境。 9 3.辐射 一般建建材料看做灰体 (1)物体概况临外来辐射的接收取反射特征 短波辐射,颜色起从导感化,白色对可见光反射能力最强 长波辐射,材性起从导感化 (2)物体之间的辐射换热 4.围护布局的传热过程 Absorption Conduction Emission 10 第二章 建建围护布局的传热计较取使用 2.1 不变传热 Steady Heat Transmission Phenomena 1.一维不变传热特征 平壁:当宽度取高度远弘远于厚度时,则通过平壁的热流可视为只要沿厚度一个标的目的,即 一维传热。当表里概况温度连结不变时,则通过平壁的传热环境亦不会随时间变化 Heat Conduction of Wall Heat Emission of Wall 2.单层平壁的导热和热阻 (1)单层匀质平壁的导热 11 热阻越大 围护布局保温结果越好 (2)多层平壁的导热取热阻 多层平壁:由几种分歧材料构成的平壁 计较总热阻: 算出每一层热流强度 q1 q2 q3 按照不变传热特征 q=q1=q2=q3 联立,R=R1+R2+R3 3.平壁的不变传热过程 4.封锁空气间层的热阻 建建设想中常操纵封锁空气间层做为围护布局的保温层 对通俗空气间层,提高其热阻,首要设法削减辐射换热量 将空气间层安插正在围护布局的冷层,降低间层平均温度;正在间层壁面上图贴辐射 系数小的反射材料,常用铝箔 12 第三章 建建保温取节能 3,1 建建保温取节能设想策略 (1)充实操纵太阳能 (2)防止凉风的晦气影响 (3)选择合理的建建体形和平面形式 (4)房间具有优良的热工特征、建建具有全体保暖和蓄热能力 (5)建建保温系统科学、节点构制设想合理 (6)建建物具有舒服、高效的供热系统 3.2 非通明围护布局的保温取节能 1.围护布局最小总传热阻简直定 ? ? R0?min ? ti ? te ?t nRi ti、te ? ? ? 冬季室内、外计较温度; Ri ? ? ?围护布局内概况热转移阻; n ? ? ? 温差批改系数,取决于围护布局外概况所处的,查表求得; ??t?? ? ? 答应温差?ti ? ?i ?,取决于房间的类型和要求,查表求得。 2.楼底面的保温节能 13 1、影响导热系数的要素 (1)密度: 密度小 孔隙率大 孔隙率大 导热系数小 (2)湿度: 3.3 保温材料取构制 14 材料受潮后,其导热系数将显著增大。 (3)保温材料的选择 2、保温构制类型 (1)保温、承沉合二为一 若是承沉材料或构件除具有脚够的力学机能外,同时还具有脚够的热阻值,就能二者合 为一体,例如混凝土空心砌块、轻质实心砌块等。这种体例构制简单、施工便利,多用于低 层或多层墙承式建建。 (2)单设保温层 正在衡宇建建中,因为承沉层必需采用强度高、力学机能好的材料或构件,但这些材料的 导热系数大,正在布局要求的厚度内,热阻远不克不及满脚保温的需要。为此,必需用导热系数较 小的材料做保温层,铺设或粘贴正在承沉层上。因为保温层取承沉层分隔设置,对保温材料选 择的矫捷性比力大,非论是板块状、纤维状以致松散颗粒材料,均可使用。 (3)复合构制 近些年来,新型、高效材料、新的手艺不竭呈现,当零丁用某一种体例不克不及满脚功能要 求(此中包含保温要求)时,或为达到这些要求而形成手艺经济不合理时,或者施工甚为坚苦 时,往往采用复合构制。如许既能充实操纵各类材料的特征,又能经济、无效地满脚包罗保 温机能要求正在内的各项功能要求。虽然构制可能复杂些,但正在方案比力中却有较着的手艺和 经济劣势。 正在复合布局中常采用单层或多层封锁空气间层取带反射材料的封锁空气间层。如许既可 无效地增大热阻、满脚保温机能的需要,也可减轻围护布局的自沉,使承沉布局更经济合理。 (4)封锁空气层 3、保温层的 15 (1)内保温——保温层设正在承沉层内侧 (2)外保温——保温层设正在承沉层外侧 (3)中保温或夹芯保温——保温层设正在承沉布局层两头 三种保温构制的特点比力: 4.倒铺屋面 5.热桥保温 正在建建热工学中,抽象地将容易传热的构件或部门称为“热桥”。下图为高效轻质保温 材料制成的轻板,此中的薄壁型钢骨架,就是板材的热桥。从图中能够看出,以热桥为核心 16 的一小部门,内概况层得到的热量比其他部位多,所以该处内概况温度比从体部门低一些。 正在外概况上则相反,因为传到热桥外概况处的热量比从体部门多,所以该处外概况温度要比 从体部额外概况温度高一些。当然,这里所说的热量指的是热流强度,而不是总热量。 热桥的: 热桥部门的内概况温度? i ? ? ? 围护布局从体内概况温度 i , 且:?i? ? ?i (1)热桥的特点: 按照以上阐发可知,热桥是围护布局中热量容易通过的构件或部位。因而,热桥的特点 是由比力才能表示出来的,只要相对概念。例如,正在钢筋混凝土框架填充墙中的钢筋混凝土 梁、柱都是砖墙的热桥;但如正在加气混凝土砌块墙中有砖砌的柱子,那么砖柱就成了加气混 凝土墙的热桥。 (2)热桥的类别: A.贯通式热桥 B.非贯通式热桥(内热桥、外热桥) (3)热桥的保温节制目标——热桥内概况温度 17 因为前述按最小总热阻设想的围护布局,只从体部门达到保温要求,并没有考虑热 桥的影响,所以,还要零丁校核热桥内概况能否会 因温渡过低而结露,以便决定能否需要采纳响应的 保温办法。 3.4 通明布局的保温取节能 通明围护布局正在外围护布局总面积中拥有相当的比例,一般正在 30%~60% 之间。 提高窗保温能力的办法: A. 顶风面(冬季从导风)不设或少设洞口; B. 节制各向墙面的开窗面积 《规范》以窗墙面积比为节制目标。窗墙面积比是暗示窗洞口面积取房间立面单位面积 (即房间层高取开间定位线围成的面积)的比值。并采暖栖身建建当墙体按最小总热阻设 计时,各朝向的窗墙面积比为: 18 北向不大于 0.20; 东、西向不大于 0.25(单层窗)或 0.30(双层窗); 南向不大于 0.35。 C. 提高窗的气密性,削减凉风渗入 我国相关尺度做了,若是达不到尺度的要求,则应采纳密封办法。实腹钢窗窗缝处 理方式,这种方式是将弹性较好的橡皮条固定正在窗框上,窗扇封闭时压紧正在密封条上,结果 优良。正在木窗上同时采用密封条和减压槽结果较好,风吹进减压槽时,构成涡流,使凉风和 尘埃的渗入削减。 正在提高窗户气密性的同时,并非气密程度愈高愈好,窗户过度气密对居室卫生情况和人 体健康都是晦气的。 D. 提高窗框的保温机能 通过窗框的热丧失,正在窗户的总热丧失中拥有必然的比例。它的大小次要取决于窗框 材料的导热系数。以木材或塑料做窗框时,其保温机能较好,热丧失较少;而用钢或铝合金 做窗框时,因为金属材料导热系数大,其热丧失亦响应增大。为此,为节约能源取提高建建 室内质量,宜推广使用塑料窗框。但非论用什么材料做窗框,都应将窗框取墙之间的缝 隙用保温砂浆或泡沫塑料等填充密封。此外,窗框不宜平墙体内概况安拆,而应设正在墙体的 两头部位,以防止窗洞口周边内概况温渡过低。 E. 添加玻璃部门的保温能力 玻璃的热阻很小,添加窗扇层数,可使层取层之间构成封锁空气间层,从而增大窗的热 阻。为了节流材料、简化构制,也可正在单层窗扇上安拆双层玻璃,两层玻璃之间构成封锁空 气层,从而加大了玻璃部门的热阻。这种窗常称双玻璃窗。玻璃之间空气层厚度以 20-30mm 为宜,既可有优良的保温机能,制价也不致过高。 19 玻璃上涂贴对辐射有选择性穿透及接收机能的材料(如二氧化锡、铟等),可使其最大限 度地向室内透射阳光,削减室内向室外辐射的热丧失,因此加强了窗户的保温能力,其结果 几乎相当于设置双层玻璃窗。 F. 窗帘的利用 正在窗的内侧或双层窗的两头挂窗帘是提高窗户保温能力的一种矫捷、简洁的方式。如正在 窗内侧挂铝箔隔热窗帘(正在玻璃纤维布或其他布质材料内侧贴铝箔)后,窗户的热阻值可比单 层玻璃提高 2.7 倍。此外,以各类适宜的保温材料制做各类形式的保温窗扇,正在白日、 夜晚关上,能够大大地削减通过窗户的热丧失。这一办法,近年来正在太阳能建建中获得了广 泛的使用。 3.5 被动式太阳能操纵设想 (1)自动式太阳能建建 正在操纵太阳能的同时,靠机械动力驱动,必然程度上也耗能。 (2)被动式太阳能建建 将建建物本身或某一部门、构件做为太阳能的集热、蓄热及散热“设备”, 而进行太阳能取建建用能的热运转形式。 A 间接受益型被动式太阳能建建 道理:通过建建洞口的合理设想,让太阳能(阳光)间接进入建建室 内空间,通过对流、辐射的体例取室内进行热互换,达到用能并节能目标。 B 集热墙被动式太阳能建建 道理如图。最早的集热墙采用 50cm 厚砼制成。目前集热墙正在材料选用上有较大变化, 如:砖、石墙;水墙;相变蓄热材料墙。 20 C 附加日光间式被动太阳能建建 正在建建的恰当或操纵建建的走廊(南外廊)、封锁阳台、门厅等辅帮房间,通过合 理设想使其成为太阳能暖房,达到取室内热互换的目标。这种形式国表里都有研究和使用, 其结果较好。利于建建制型的艺术处置;衡宇的操纵率提高;热丧失削减。 D 被动式太阳能建建 采用被动式太阳能采暖方案:当太阳辐射热透过日光室玻璃映照到墙面上时,墙面接收 热能,温度升高,并通过对流体例将热量传给日光室内的空气,使之温度升高,由上部启齿 流入室内;室内的低温空气由下部启齿流进日光室,不竭轮回流动的空气提高了室内气温, 从而改善了室内热。 21 留意问题: (1)日光室的朝向应选择本地日照时间长、太阳辐射强烈的方位,一般以东南、 南、西南向为宜; (2)日光室的玻璃应选择热光比大的玻璃,并应有较大的面积。这是由于玻璃 是短波热射线的透射体,而又是长波热射线的非透射体,能日光室的热量辐 射外逸; (3)墙面临太阳辐射热的接收至关主要,概况必然要用对太阳辐射热接收系数 大的材料; (4)上下通风口尺寸应恰当,过大、过小城市影响采暖结果; (5)正在利用上,当夜晚或无日辐射的时候,如日光室的气温低于室内气温,应 封闭上、下通风口,避免室内热量的丧失。 除操纵太阳能采暖之外,正在建建上还可设法操纵太阳能使建建物的各部门产 生较大的温差,以加强室内通风,也能取得较好的结果。 22 第四章 建建围护布局的传湿取防潮 4.1 建建围护布局的传湿 1.材料吸湿特征 材料的吸湿湿度正在相对湿度不异的前提下,随温度的降低而添加。 2.围护布局中的水分转移 当材料内部存正在压力差、湿度差、温度差时,都能惹起材料内部水分转移, 正在材料内部迁徙的只能是两种形态:一种是气态扩散的形式、一种是以液态水分 的毛细渗入形式。 23 3.内部冷凝的查验 查验内概况能否发生冷凝,本色上是查验该处的温度能否低于温度。 凡是,对一般湿度的房间,若围护布局按最小总热阻方式进行设想,从体部门一般不会 发生概况冷凝。但围护布局中的保温亏弱部位则应认实查验和慎沉处置。 为判断围护布局内部能否会呈现冷凝现象,可按下述步调查验: (1)按照室内、外空气的温湿度,确定水蒸汽分压力 Pi 和 Pe,并顺次计较 出围护布局各层的水蒸汽分压力,做出 P 分布线)按照室内、外空气温度 ti 和 te,确定围护布局各层的温度,并从附录 Ⅲ中查出响应的饱和水蒸汽分压力 Ps,做出 Ps 分布线)按照 P 线取 Ps 线订交取否来判断围护布局内部能否会呈现冷凝现象。 Ps 线取 P 线不订交,申明内部不会发生冷凝; Ps 线取 P 线两线订交,则内部会呈现冷凝。 24 4. 冷凝及冷凝强度 围护布局内部冷凝的判断 正在围护布局蒸汽渗入的路子中,若材料的蒸汽渗入系数呈现由大变小的界面, 水蒸汽正在此将碰到较大的障碍,最易发生冷凝现象。习惯上把这个最易呈现冷凝 并且凝结最严沉的界面,叫做围护布局内部的“冷凝界面”,如图。 4.2 围护布局的防潮 1.防止和节制概况冷凝 A.对于一般湿度的采暖房间,若围护布局已按最小总热阻设想,且保温亏弱 的部位也进行了查验和处置,一般环境下不会呈现概况冷凝现象。但利用中 应尽可能使围护布局内概况附近的气流利通,家具不宜紧靠外墙安插。为防 25 止供热不服均而惹起围护布局内概况温度的波动,围护布局内概况层宜采用 蓄热系数较大的材料,操纵它蓄存的热量起调理感化,削减呈现周期性冷凝 的可能。 B.对于高湿房间,一般是指冬季室内空气温度处于 18~20℃以上,而相对湿 度高于 75%的房间。此类建建应尽量防止概况显潮和滴水现象,免得布局 受潮和影响房间利用质量。当衡宇正在利用中处于短暂或间歇性高湿情况时, 为避免围护布局内概况冷凝水构成水滴下落,内概况可采用吸湿能力强又耐 潮湿的饰面层。正在凝结期,水分被饰面层所接收,待房间比力干燥时,水分 又从饰面层蒸发出去。 当衡宇正在利用中处于持续高湿形态时,为避免围护布局内部受潮,内概况应 设不透水饰面或增设防水层,以冷凝水渗入围护布局深部。对于那种连 续处于高湿前提下、又不答应内概况冷凝水滴落的房间,内概况正在采用不透 水材料层时,还应正在构制上采纳办法将概况冷凝水滴导流,并有组织地解除。 2.防止和节制内部冷凝 A.材料条理的安插使水蒸汽“进难出易” B.设置隔汽层 26 建建设想是一项分析性的手艺工做,虽然“进难出易”是合理构制的准绳, 但有时却难以完全遵照。此时为了消弭或削弱围护布局内部的冷凝现象,正在保温 层蒸汽渗入的一侧设置隔蒸汽层,使水蒸汽分压力急剧下降,从而避免内部冷凝 的发生。采用隔汽层防止和节制围护布局内部冷凝,是目前设想中使用最遍及的 一种办法。 C.设置通风间层或泄汽沟道 设置隔汽层虽能改善围护布局内部的湿情况,但有时并不必然是最妥帖的办 法,由于隔汽层的隔汽质量正在施工和利用过程中难以。为此,正在围护布局中 设置通风间层或泄汽通道。 3.防止夏日结露的办法 27 (1)架空层防结露(2)空气层防结露(3)材料层防结露(4)呼吸防结露(5) 密闭防结露(6)通风防结露(7)空调防结露 4.防止地面泛潮的办法 正在我国泛博南方地域,因为春季大量的降水,春夏之交气温骤升骤降,变化 幅度甚大,加之空气的湿度大,当空气温度俄然升高时,某些概况出格是地面的 温度将处于温度之下,于是呈现了泛潮现象。因为南方地域的天气前提取北 方地域显著分歧,建建情况也有很多区别,因而地面泛潮的防止办法也取采暖建 建不尽不异。 地面应具有必然的热阻,削减地面临土层的传热量; 地面表层材料的蓄热系数要小,当空气温度升高时,概况温度能随之波动; 概况材料有必然的吸湿感化,以“吞吐”表层偶尔凝结的水分。 水泥砂浆地面、混凝地盘面、水磨石地面等不满脚上述三个前提,故容易泛潮;而木地 面、粘土砖地面、三合地盘面根基满脚上述要求,一般也就不泛潮。值得留意的是,泛潮现 象也可能正在墙面、顶棚等概况呈现,所以正在一般非用水房间不宜采用不透汽材料做内饰面。 28 第五章 建建放热取节能 5.1 热天气特征取防热路子 1.热天气特征取我国炎热地域的范畴 湿热地域建建,总体安插矫捷。防热办法有 阳台、凉台、遮阳板、通风屋 顶等。 干热地域建建生土建建、内院、柱廊、空气层隔热等等。 2.室内过热的缘由和防热办法 29 (1)夏日室内过热的缘由 A.较高的室外气温; B.较强的太阳热辐射;C.室内出产、糊口产热; D.围护 布局隔热能力差。 (2)建建防热的分析处置办法 a 城市、区域以及建建的科学规划 b 房间的天然通风组织 c 围护布局的隔热取散热 d 窗口遮阳 f 较高的绿化率取合理的建建饰面处置 室内过热往往是多种要素形成的,因而,必需采纳分析办法才能取得较 好的结果。 30 5.2 屋顶取外墙的隔热设想 1. 隔热设想尺度 房间正在天然通风环境下,建建物的屋顶和东、西外墙的内概况最高温度应满 脚下式要求: ?max≤te.max 式中 ?max ——围护布局内概况最高温度(℃); te.max ——夏日室外计较温度最高值(℃)。 内概况温度的凹凸间接反映了围护布局的隔热机能;同时,内概况温度间接取室内平均 辐射温度相联系,即间接关系到内概况取室内人体的辐射换热,节制内概况最高温度,现实 上就节制了围护布局对人体辐射的最大值。 31 2. 室外分析温度 因为惹起室内温渡过热的室外天气要素次要是太阳热辐射和室外气温。 它们对围护布局的热感化体例虽然分歧,但对围护布局的影响成果倒是一样的, 即最终成果都使围护布局内概况温度升高。 为了便于进行围护布局的隔热计较和设想,有需要给定一个室外热感化参数。 围护布局所受热感化及室外分析温度的概念 室外分析温度除有周期波动外,还有以下特点: A.正在夏日,统一地址、统一天中,各朝向的太阳辐射照度是分歧的。即便房 屋各朝向的外概况情况不异,各朝向的室外分析温度也是纷歧样的。 B.正在室外分析温度中,太阳辐射热当量温度暗示围护布局外概况所接收的太 阳辐射热对室外热感化提高的程度。外概况太阳辐射热接收系数起着举脚轻沉的 感化。室外分析温度并非完全客不雅的参数,而是具有报酬要素的影响。 C.因为室外分析温度呈周期性波动变化,正在围护布局隔热设想的计较中,必 须确定其最大值、平均值及振幅。 3.外围护布局隔热计较 夏日天然通风的衡宇建建,其围护布局外概况遭到室外分析温度的周期性热 感化,内概况则处于室内空气周期性热感化下,这两种温度的波动周期都是 24h。 因而,应按双向周期性传热理论计较。当围护布局构制方案确定后,便可进行隔 32 热机能的验算,其目标是查验内概况最高温度能否满脚(规范)要求。 4. 外围护布局隔热设想准绳 (1)分清 从次,凸起沉点; 起首且主要的是屋顶;其次是西、东墙; … (2)选用淡色、滑润的材料做围护布局外饰面; (3)注沉建建遮阳的感化; (4)设置通风间层构制,分传播热量; (5)促使太阳能,削减建建及围护布局获取的热量。 5.外围护布局隔热办法及构制 围护布局隔热是防止夏日室内过热的主要路子。国内很多单元和学者进行了 行之有效的切磋取研究,取得了丰盛的。 (1)屋顶隔热 A.采用淡色外饰面,减小当量温度 当量温度反映了围护布局外概况接收太阳辐射热使室外热感化提高的程度,程度面接管 的太阳辐射热量最大。因而,要削减热感化,必需降低外概况太阳辐射热接收系数。屋面材 料的接收系数值对当量温度的影响很大。当采用太阳辐射热接收系数较小的屋面材料时,即 降低了室外热感化,从而达到隔热的目标。这种办法简洁合用,所增荷载小,无论是新建房 屋或者是改建的屋顶都合用。 B. 增大热阻取热惰性 围护布局总热阻的大小,关系到内概况的平均温度值,而热惰性目标值却对谐波的总衰 减度有着举脚轻沉的影响。凡是,平屋顶的次要构制条理是承沉层取防水层,还有一些辅帮 性条理。因而,屋顶的热阻取热惰性都不脚,以致其隔热机能达不到尺度的要求。为此,常 33 正在承沉层取防水层之间增设一层实体轻质材料,如炉渣混凝土、泡沫混凝土等,以增大屋顶 的热阻取热惰性。这种隔热构制体例的特点正在于,它不只具有隔热的机能,正在冬季也能起保 温感化,出格适合于夏热冬冷地域。不外,这种体例的屋面荷载较大,并且夜间也难以散热, 内概况温度的高温区段时间较长,呈现高温的时间也较晚。 C. 通风隔热屋顶 操纵屋顶内部通风带走面层传下的热量,达到隔热的目标,是这种屋顶隔热办法的简单 道理。这种屋顶的构制体例较多,既可用于平屋顶,也可用于坡屋顶;既可正在屋面防水层之 上组织通风,也可正在防水层之下组织通风,根基构制如下图所示。通风屋顶发源于南方沿海 地域平易近间的双层瓦屋顶,正在平屋顶衡宇中,以大阶砖通风屋顶最为风行。现以架空大阶砖通 风屋顶为例,申明这种屋顶的传热过程、构制要点及合用范畴。 当室外分析温度将热量传给间层的上层板面时,上层将所接管的热量向下传送,正在间层 中借帮于空气的流动带走部门热量,余下部门传人基层。因而,隔热结果若何,取决于间层 所能带走的热量,这取间层的气流速度、进气口温度和间层高度有亲近关系。 D. 蓄水隔热屋顶 34 操纵水隔热的屋顶有蓄水屋顶、淋水屋顶和喷水屋顶等分歧形式。水之所以能起隔热做 用,次要是水的热容量大,并且水正在蒸发时要接收大量的汽化热,从而削减了经屋顶传人室 内的热量,降低了屋顶的内概况温度,是行之无效的隔热办法之一,出格是蓄水屋顶正在南方 地域利用较多。 E. 种植隔热屋顶 正在屋顶上种植动物,操纵动物的光合感化,将热能为生化能;操纵动物叶面的蒸腾 感化添加蒸发散热量,均可大大降低屋顶的室外分析温度;同时,操纵动物培育提拔基质材料的 热阻取热惰性,降低内概况平均温度取沮度振幅。分析起来,达到隔热的目标。 (2)墙体隔热 35 正在南方炎热地域,西向墙体的室外分析温度仅次于屋顶。因而,西墙的隔热处置,对改 善室内热同样具有很主要的意义。 墙体隔热的机理取屋顶不异,只是墙体为竖向部件,正在构制上有其特殊体例。正在目前所 用的墙体材猜中,粘土砖实体墙是常见的一种。经很多单元多年的研究、实测,两面抹灰的 一砖厚墙体,尚能满脚当前一般建建西墙和东墙的隔热要求。因为其具有必然的防寒机能, 不只合用于夏热冬暖地域,也可用于夏热冬冷地域。 5.4 房间的天然通风 1、通风的效用 (1)可解除房间内畅留的余热、湿气、烟尘、气息等,连结室内空气 应有的干净度。 (2)通风可使室内具有必然的风速,从而添加人体的蒸发散热量,缓 解夏日的闷热感。 (3)低温气流对人体取房间起冷却感化,有益于改善炎热季候室内热。 2、通风的类型 空气的流动,必必要有动力,操纵机械能驱动空气(例如鼓风机、风扇),称 36 为机械通风;操纵天然要素构成的空气流动,称为天然通风。本节研究相关建建 中的天然通风问题。 3、天然通风的成因 A.热压感化 B. 风压感化 留意:上述两种 天然通风的 动力要素对分歧建 建物是纷歧 样的。跟着地域的不 同、地形的变 化、建建物的结构和 周边状 况的差别、室内的利用环境等发生很大的不同。如工场的热车间,常有不变的热压可操纵; 沿诲地带的建建物,往往风压值较大,因而房间通风优良。正在一般平易近用建建中,室内、外温 差不大,进、排气口高度附近,难以构成有实效的热压,次要依托风压组织天然通风。若室 外风速较小,或没有风时,通风必然难以畅达。因而,rb88备用网址,建建师要长于操纵天然通风道理,合 37 理地进行建建物的总体结构和设想建建物的门、窗洞口,并采纳需要的手艺办法,使通风成 为改善室内热的有益要素。 4、天然通风的要求 天然通风组织的环节是要让房间构成穿堂风。穿堂风即风从顶风面的进风口 吹入,穿过整个房间或房间的大部门区域,从背风面的出风口吹出。对穿堂风的 要求: (1)风场平均; (2)流线)穿过人经常勾当的区域。 5、天然通风组织的建建办法 ? 准确选择建建的朝向、间距; ? 合理安插建建组群及其空间形成; ? 确定合理的建建平面形式; ? 选择合理的建建平面形式; 计较确定洞口的面积、及构制 (1)建建朝向取间距 影响建建朝向、间距及总体结构的要素良多,通风、日照是此中的根基要素。 天然风具无方向的多变化性、时间上的不持续性及速度上的不不变性。就一个地域而言, 颠末多年的不雅测取阐发,得出了一些纪律,以风玫瑰图的体例暗示,因而,风玫瑰图成为自 然通风设想的根基根据。因为建建物顶风面最大的压力是正在取风向垂曲的面上,所以正在夏日 有从导风向的地域,应尽量使衡宇纵轴垂曲于从导风向。我国大部门地域夏日从导风向都是 38 南或南偏东,因此,正在保守建建中多为坐北朝南,即便正在现代建建中,也以南或南偏东为最 佳朝向。选择如许的朝向也有益于避免东、西晒,两者都能够兼顾。对于那些朝向不敷抱负 的建建,就应采纳无效办法妥帖处理上述两方面问题。 风向投射角 (2)建建群的结构 建建群的结构和天然通风的关系,能够从平面和空间两个方面考虑。一般建建群的平面 结构有行列式、错列式、斜列式、周边式等。如下图所示。 从通风的角度来看,以错列、斜列较行列式、周边式为好。当用行列式安插时,建建群 内部的流场因风向投射角分歧而有很大变化。错列和斜列可使风从斜领导人建建群内部,有 时亦可连系地形采用陈列的体例。周边式很难使风导入,这种安插体例只适于冬季寒冷 地域。 建建物的高度、长度和深度对天然通风有很大影响。 39 (3)建建的平面安插取剖面设想 建建平面取剖面的设想,除了满脚利用要求外,正在炎热地域应尽量做到有较好的天然 通风。为此,应遵照以下根基准绳: ? 次要房间应安插正在夏日顶风面,辅帮用房可安插正在背风面,并以建建构制取辅帮措 施改善通风结果。 ? 启齿的安插应尽量使室内气流场的分布平均,并力图风能吹过房间中的次要使 用部位。 ? 炎热期较长的地域洞口启齿面积宜大,以争取天然通风。夏热冬冷地域,门窗洞不 宜过大,可用调理启齿的法子,调理气流速度和流量。 ? 门、窗相对以贯通为最好,削减气流的曲折和阻力。纵向间隔墙正在恰当部位开 40 设通风口或者调理通风构制。 ? 操纵庭院、小厅、楼梯间等添加建建物内部的启齿面积,并操纵这些启齿指导气流, 组织天然通风。 (4)房间的启齿和通风构制办法 房间启齿尺寸的大小,间接影响风速及进风量。启齿大,则气流场较大;缩小启齿面积, 流速虽相对添加,但气流场缩小,如图(a)、(b)所示。因而,启齿大小取通风效率之间并不 存正在反比关系。据测定,当启齿宽度为开间宽度的 1/3—2/3、启齿面积为地板面积的 15% -25%时,通风效率最佳。图(c)暗示进风口大于出风口,成果加大了排出室外的风速;要想 加大室内风速,应加大排气口面积。如图(d)所示。 启齿的相对,非论是平面,仍是剖面的凹凸,都间接影响气流线 暗示几种启齿对室内气流的影响。因而,正在建建设想中应依对室内气流场的要求调整开 口,以取得优良的通风效率。 41 围护布局启齿对室内气流的影响 (a)平面图 (b)剖面图 正在衡宇建建中,某些建建构件对室内通风将发生影响。起首,门、窗安拆的体例对室内天然 通风的影响很大。窗扇的有挡风或导风感化,安拆适当,则能添加室内通风结果。一般 衡宇建建中的窗扇常向外成 90 角。这种体例,当风向入射角较大时,将使风遭到 ,如图(a)所示。如增大角度,则常可导风人室,如图(b)所示。 42 第六章 建建日照 6.1 日照的根基道理 6.2 棒影图的道理及其使用 1.根基概念 日照时数:太阳映照的时数 日照率:现实日照时数取同时间内的最大可照时数的百分比 太阳赤纬角:通过地心并取地轴垂曲的平面取地球概况订交而成的圆,便是地球 的赤道,太阳光线取地球赤道面所夹的圆心角 赤纬角从赤道面起算,向北为正,向南为负。 赤纬角变化于±23?27范畴内。 赤道坐标系——赤纬取时角 太阳高度角:太阳曲射光线 太阳方位角:太阳曲射光线正在地平面上的投影线取地平面正南向所夹的角,凡是 以南点 S 为 0?,向西为正值,向东为负值。 任何一个地域,正在日出、日没时,太阳高度角 hs=0?;一天中的正午,即本地太阳时 12 时, 太阳高度角最大,此时太阳位于正南(或正北),即太阳方位角 As=0?(或 180?)。 2.设想须知 需要避免日照的建建大致分为两类:一是防止过热,次要正在炎热地域;二是 避免眩光和防止起化学感化的建建。 过量的日照,出格是正在我国南方炎热地域的夏日,容易形成室内过热,恶化室内热; 若阳光曲射到工做面上,可能发生眩光。 (1)按地舆纬度、地形取前提,合理地确定城乡规划的道网方位、道宽 度、栖身区、栖身区安插形式和建建物的体形; (2)按照建建物对日照的要求及相邻建建的遮挡环境,合理地选择和确定建建物 的朝向和间距; (3)按照阳光通过采光口进入室内的时间、面积和太阳辐射照度等的变化环境, 确定采光口及建建构件的、外形及大小; (4)准确设想遮阳构件的形式、尺寸取构制。 遮阳一般令室内照度约降低 53%-73%。但遮阳设备也能曲射阳光,使室内照度的分布 平均,并防止发生眩光,有帮于视觉的一般工做。 有遮阳的房间,室内风速约削弱 22%—47%,并随遮阳的形式取构制而有所分歧。 经合理设想的遮阳构件对遮挡太阳辐射热的结果是很显著的。 闭窗时,遮阳对防止室沮上升的感化较较着。 44 遮阳设备对太阳辐射热的影响 遮阳对室内气温的影响 a)开窗 (b)闭窗 45 3.棒影图 W N h hs l h hs l O E As S 棒影日照图使用举例 求日照时间 (1)求建建物的暗影区 正在设想某建建物或规划建建群时,以栖身区为例,往往并不是孤立的一幢建建物,而 是正在其周边已有或将有其它建建物相邻。出格是近些年跟着经济的成长,城镇建建呈现了高 密度、高层化的趋向,建建物互相遮挡问题日渐凸起。因而,正在设想时也应控制建建物暗影 的变化。 (2)求建建物室内日照面积 太阳曲射光能够通过采光口照正在室内的墙面和地面上。为了领会室内的日照时间、日照 46 面积取变化范畴,对于设想窗口的、形式及尺寸以及进行室内设想、防止眩光等都有曲 接的关系。 (3)求建建物的日照时间 (4)建建朝向取间距 我国夏热冬冷地域和夏热冬暖地域一些次要城市的日照间距要求: 47