綠色建筑集-深綠01熱環(huán)境原理

市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign建筑熱環(huán)境分主講人：韋2011-03-

市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第一熱工基本知第二章護結構的傳熱原理及計算第三章建筑保溫 第五章建筑防熱市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第一節(jié)室內(nèi)氣一、影響室內(nèi)氣候的室內(nèi)氣候：由①氣溫②溫度③氣流④熱輻射（各壁面室內(nèi)外熱濕作用、建筑規(guī)劃與設計、材料性能及構造方式、設備措施等室外熱濕作用： 輻射、空氣的溫濕度、風、雪等（屬于室內(nèi)的氣候因素）。室內(nèi)熱濕作用：室內(nèi)空氣溫濕度、生產(chǎn)和生活散發(fā)的熱量與水分（于室內(nèi)的）市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign室內(nèi)熱輻（一般民用建筑）室內(nèi)熱輻射主要指房間內(nèi)各表面對的熱輻射作用（對工業(yè)建筑和采暖設備的房間還應計入設備的熱輻射）室內(nèi)熱輻射的強弱通常用“平均輻射溫度”（Tmrt）表“平均輻射溫度”：即室內(nèi) 輻射熱交換有影響的表面溫度的平均 T1A1T2A2LLTn

A1

LLT1,T2LLTn各表面溫度(KAALLA各表面面積(m2 市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign室內(nèi)空一般民用建筑，按房間的使用要求而對房間溫度有相應冬季室內(nèi)溫度一般應有16～22℃夏季空調房間的氣溫多規(guī)定為24～28℃，并以此作為室內(nèi)計算溫度。室內(nèi)空氣濕相對濕度為50%～60%較為適宜。在多數(shù)情況下：即氣溫在～25℃時，相對濕度在30%～70%變化 熱感覺影響不大。室內(nèi)風室內(nèi)風速在0.3～1m/s內(nèi)，愉室內(nèi)風速在>1.5m/s，不舒市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign二、人的熱舒適qqmqwqrq qm qw qc q0時q0時q0市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第二節(jié)傳熱基本傳熱方式導熱：是由溫度不同的持點（分子，原子，自由電子）在熱運動中引起的熱能傳遞過介質：固體、液體、氣導熱機理氣體為分子液體為分子振動或固體為持點對流換熱：（只在氣體或液體中進行）相對運動、相互摻和而傳遞熱能的方式。輻射換熱：電磁波的形式傳遞熱能，凡溫度高于絕對度的物體，都市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign一、輻射換（一）基本知熱輻射波長的波譜主要集中有紅外線區(qū)段的0.78～20μm市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign黑體黑體的全輻射本領

Eb

( Eb黑體的全輻射本領(W2Cb黑體的輻射系數(shù)常數(shù)(5.68WmTb黑體表面的絕對溫度(K)2

市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign灰體、黑灰體的輻EC(TE灰體的全輻射本領(WC灰體的輻射系數(shù)常數(shù)(5.68Wm2K4T灰體表面的絕對溫度(K市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign輻射系數(shù)：表征物體向外發(fā)射輻射的能力黑度或稱發(fā)射率即物體的輻射系數(shù)與黑體的輻射系數(shù)即黑體的1,其它物體的均小于同一物體在不同溫度下的輻射本領是不同市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesignP8中的表1-1為材料的黑度、輻射系數(shù)、吸收系數(shù)（ 的輻射）市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign反射系大多數(shù)不透明的物體，對外來入射的輻射只有吸收和反射，那么不同的物體不僅對外來輻射的總吸收系數(shù)不同，而且對不同波長輻射的單色吸收射的不同波長輻射呈現(xiàn)不同的反射特性。玻璃的普通玻璃一般被認為透材料，但其只對波長0.2～2.5m和近紅外線有很高的透過率，而對波長為4μm以上的遠紅外線的透過率很低。在建筑中可以通過玻璃獲取大量的 輻射，使室內(nèi)溫度提高而一般常溫物體所發(fā)射的輻射多為遠紅外線，不易透過玻璃，從而可以提高室內(nèi)溫度，這種現(xiàn)象稱為玻璃的室應。市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesignqrr(12)式中qr為單位面積的表面與周圍各表面在單位時間內(nèi)通輻射的換熱量,Wm2單位時間內(nèi)通過輻射的換熱量W/(m2K));表面F的溫度(C0 :與F進行輻射換熱的其他表面平均溫度C (T1)4(T2

12市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign二、對流和表面對流（一）自然對流和受迫（二）表面對流市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign表面對流換熱所交換的熱量一般用下式qccr(式中q為單位面積,單位時間內(nèi)表面對流換熱量,Wm2cac為對流換熱系數(shù),W/(m2K);壁面溫度(C0市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign自然對流2垂直平壁:ac1.984tW K2水平壁當熱流由下而上時ac2.54受迫對流對于風表面ac2.5對于外表面:ac 6)式中:V表示風速,m/s;常數(shù)項表示自然溫差較小(一般在3C)時取常數(shù)項的低值溫差愈大常數(shù)項的取值應愈大.市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign三、表面熱轉移壁面與周圍空間的（包括空氣與可以“看得見的物體）流換熱。即qqrqcar(t)ac(t)qr輻射換熱量qc對流換熱量式中:q表面熱轉移量Wa表面熱轉移系數(shù)(aracarac壁面溫度

ac)(t)a(計算中:a可由規(guī)范中查得,見書中P23表21,2市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign四、導熱（結構傳熱一定傳熱：當平壁各點溫度市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign單層勻質平壁在 定傳熱時的熱流強度q

i)(ie i高溫度表面當材料層厚度為1m兩表面溫差為1K時，在l小時內(nèi)通市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesignPwPd式中Pw濕空氣的壓力PaPd干空氣的分壓力PaP水蒸氣的分壓力PaPw Ps(飽和蒸氣壓,隨空氣溫度的升高而變大這因為在一定的大氣壓力下濕空氣的溫度越高,其一定容中所能容納的水蒸氣越多,因而水蒸氣所呈現(xiàn)的壓力也越大市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign二、空氣濕濕度表示空氣的干濕程絕對濕度f(g/m3)、飽和絕對濕度fmax相對濕

P市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第二章建筑圍護結構的傳熱原理及計室內(nèi)外溫度的計算模恒定的熱作用。這種計算模型通常用于暖房屋冬季條周期熱作用市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第一節(jié)穩(wěn)定傳一、平壁的穩(wěn)定傳熱量從室內(nèi)空間傳至室外空間要經(jīng)歷三內(nèi)表面的吸壁體材料層的外表面的放市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesignqi=ai(ti-θi)式中:ai——內(nèi)表面的熱轉移系數(shù)，W／(m2&K壁體材料層的導

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

3()

t

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

1d1d2d3 市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign對于多層材料組成的平壁，傳熱q (tite1 d q1(tt)或qK(tt)其中 RK RK 單位時間通過平壁全表面Q=qHF式中：Q——總傳熱量，W；q——熱流強度，W/m2；市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesignR0——平壁的總傳熱阻，它表示熱量從平壁一側空間傳至另平壁的熱量越 1 d R

Ri——平壁內(nèi)表面的熱轉Re——平壁內(nèi)表面的熱轉移R——平壁本身各材料層的傳熱阻之和K0——壁體的總傳熱系數(shù)，它的意義是當圍護結構兩側空氣溫差(tI-te)＝1K(或1℃)時，在單位時間內(nèi)通過壁體單市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign二、分部熱阻的阻R③外表面的熱轉移阻Re。(一)表面熱轉移

②壁體本身的

r rc式中:Rsf——表面熱轉移阻，對于內(nèi)表面寫成Ri外表面寫成Re，(㎡αc——表面的對流換熱系數(shù)，W／(㎡αr——表面的輻射換熱系數(shù)，W／(㎡市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(二)材料層的熱單一材料層的熱

R式中d——材料層的厚λ——該層材料的導熱系數(shù)，W／(m·K)組合材料層的熱R F1F2F3LF1F2F3

L式中：F1、F2、F3……在垂直熱流方向的表面市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign封閉空空氣間層有垂直、水平，導熱、對流和輻射三種傳23市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign壁體內(nèi)表面溫度tRi(ttR R0

mRi 平壁內(nèi)任一層的內(nèi)表面溫度mtim1,2,3,LLnm

j ii

teRjR1R2R3LLRmj壁體外表面溫度 tRe(tt)或 tR0Re(ttRR RR 市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第三章筑保第一節(jié)建筑保溫基本原則嚴寒區(qū)(I區(qū))：日平均氣溫≤十5℃的天數(shù)，累年平均在145寒冷區(qū)(Ⅱ區(qū))：日平均氣溫≤十5℃的天數(shù)，累年平均90—144溫熱區(qū)(Ⅲ區(qū))：日平均氣溫≤十5℃的天數(shù)，累年平均不908炎熱區(qū)(Ⅳ區(qū))：累年最熱月平均氣溫超過十28市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign基本原一、充分利 二、防止冷風的不利兩方面:一是冷風滲透；二是作用在圍護結構外四、使房間具有良好的熱特性與合理的市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第二節(jié) 護結構的保溫設一、 護結構的保溫要

'

tite內(nèi)表面R最小總熱阻R

0 (tite)n

m2K0

Rj——內(nèi)表面熱轉移阻，㎡[Δt]——室內(nèi)氣溫與外壁內(nèi)表面之間的允許溫差，℃。市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign溫差修正系數(shù)n(當計算頂棚、隔墻等不直接接觸室外空氣的結構序圍護結構及其所處情n1外墻、平屋頂及一面外露2通風間層平屋頂?shù)幕鶎?、地層頂悶頂及與室外空氣相通的室上面的樓3多層建筑的頂局部建筑的底層部建筑的頂層部不采暖室上面的樓板4當外墻上有窗戶外墻無窗且位于室外地坪以上外墻無窗且位于室外地坪以下5與有窗不采暖房間相鄰與無窗不采暖房間相鄰的隔6與有采暖管道的設備層相鄰的頂與有采暖管道的設備層相鄰7伸縮縫、沉降縫抗震縫市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesignti的取值一般居住建筑高級居住建筑、醫(yī)療和福利建筑、托幼建筑取20工業(yè)企業(yè)的輔助建筑按《工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生標準》取值以生產(chǎn)工藝要求為主的廠房或試驗室，ti范取值市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesignti的取值按熱惰性指標D值將圍護結構分成四類，分別取te熱惰性指標DⅠteⅡ4.1～6.0te=0.6twⅢ1.6～4.0te=0.3twⅣte注：①熱惰性指標D值應按下面介紹的方②tw和temin分別為采暖室外計算溫度和累年最低一③冬季室外計算溫度te應取整市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign圍護結構的熱惰性指標D值:表征材料層受到波動熱作用的背波面若波動熱作用在外側則指其內(nèi)表面上圍護結構的熱惰性指標D值的計算單一材料層的DＲ：材料層的熱阻Ｓ：材料的蓄熱系數(shù)［W多層壁的DＤ=D1+D2+·····+市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign序建筑物和間類型1等6426374ti7市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign2、絕熱3市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(一)容重[γ(㎏／m3)]對導熱系“孔隙率

NV1式中V1——孔隙所占的體積；玻璃棉與容重市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(二)濕度對導熱系數(shù)的“重量濕度”:重量濕度是指試樣中所合水分的重狀態(tài)下試樣重量的百分w G1w

ωw——材料的重G1——濕試樣的重量G2——絕干狀態(tài)時試樣市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign“體積濕度”:v

V1式中ωv——體積濕度與重量濕度的換v

100% 式中γ——材料的1000——水的容重市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(三)保溫材料的絕熱材料：有有無機材料，如膨脹礦渣 混凝土、氣溫凝土、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、浮石及浮石混凝、硅酸鹽制品、礦棉、有機的，如軟木、木絲板、甘蔗板、稻。 市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign三、圍護結構保溫構造(一)單設保溫單設保溫層構造11234市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(二)封閉空氣間層保市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(三)保溫與承重相結市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign下圖為一個20±0.1℃6一鋁箔紙板，781一混凝土；23一聚氨 市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign。市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign外保溫結構及（）減少熱橋處的暖熱橋與冷熱轎的熱外保溫暖熱橋，(b)內(nèi)保溫適于舊市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign四、地板保溫設計的(一)人腳與地板直接接觸傳吸熱指數(shù)B是與熱阻R不同的另一個熱工指標。B越大，從人腳吸取根據(jù)B值地面劃分為三類木地面、塑料地面等屬于I水泥砂漿地面等屬水磨石地面則屬Ⅲ類 [W／(m2·h- [W／(m2·h-市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(二）沿地板與外墻周邊局部保溫市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第三節(jié)傳熱異常部位的設計要一、窗戶窗戶保溫性能低的原因:窗戶的類KW/m2K）R。(m2K1234S6常用的各類窗戶的總傳熱系數(shù)K。和總傳熱阻R。的值(單層窗的K。約為1磚墻K。的三倍我國規(guī)定 積比：北向不大于0.20；東、西向不大于0.25(單層窗)0.30(雙層窗)；南向不大于（ 積比系指窗戶洞口面積與房間立面單元面積的比值市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(一)提高氣密性，減少市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(二)提高窗框保溫性采用空心型材和塑料構件獲得好保效果窗隙用保溫、 塑等填密。(三)改善玻璃部分的保 層甚至三層窗增加窗扇層數(shù)（空氣間層的厚度以2-3cm為最好）采用空心玻璃市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign二、熱橋熱橋就是熱量容易通過的地方（如框架填充墻的梁、柱，加氣混凝土砌塊墻中的磚柱都是磚）θ’i＜θiθ’t：熱橋內(nèi)表面溫θ’e：熱橋外表市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign幾種典型熱橋市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign其內(nèi)表面溫度均可按下列公式計

(RR't

(tite)RiR R 式中θ’i——ti——市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign1234θ’iii'ii

tiR R 0市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign貫通式熱橋保溫處保溫層的厚度d(RR' 式中：d——熱橋保溫層的厚λ——熱橋保溫材料的導熱R?！黧w部分的熱R’。——熱橋部分的熱阻，m·K／W當a＞δ時，l＞2.0δ市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign非貫通式熱橋保溫處市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign三、其它傳熱異常部位勻質外墻內(nèi)表面溫度θ’ii'i

(titeRiR0

式中:ti——te——按規(guī)定Ri——建議取ξ——比例系數(shù)，根據(jù)墻體主體部分總熱阻RR。＝0.50—

市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign (

tetite ad t t 根據(jù)最小附加熱阻值，選擇材料，確定構市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign延伸到外墻皮以外約20cm市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第四 護結構的濕狀護結構的濕度狀況主要決定于下列用于結構中的材料的原始施工過程中進土壤滲透到圍雨、雪作用使用管理中的從空氣中吸收表面和內(nèi)部冷本章主要研究關于凝結水使圍護結構受潮的問題市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign護結構受潮的兩種情況：即表面凝結與內(nèi)部凝結表面凝結：就是在護結構表面上出現(xiàn)凝結水，其原因是由于水蒸汽含量較多而溫度高的空氣遇到冷的表面所致。內(nèi)部凝結：是當水蒸汽通過護結構時，遇到結構內(nèi)部某個冷區(qū)溫度達到或低于時，水蒸汽即形成凝市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第一節(jié)材料的吸市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign0—20℃時不同相對濕度下的平衡濕度的材料名 在不同相對濕度下的重量濕度(％)市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第二 護結構中的水分遷一、圍護結構的傳濕穩(wěn)定傳濕：在穩(wěn)定條件下單純的水蒸汽滲透過程亦即在計算中，室內(nèi)外空氣的水蒸汽分壓力都取為定值，不隨時間而變：不考慮圍護結構內(nèi)部液態(tài)水分的轉移，蒸汽滲透強度的計算H 1(PPH 0蒸汽滲透強度g/(m2H0圍護結構的總蒸汽滲透阻mPi室內(nèi)空氣的水蒸汽分壓力Pe室外空氣的水蒸汽分壓力

hPa/市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign圍護結構的總蒸汽滲透按下式確定 H LL

d2

L 式中

m1,2,3LLn.市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign蒸汽滲透系數(shù)μ油μ＝1.35×10-玻璃μ＝4．88×10—靜止空μ＝6.08×10—垂直空氣間層μ＝1.01×10-3玻璃和金屬不圍護結構內(nèi)外表面的水蒸汽分壓力近似地取為Pi和市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign圍護結構內(nèi)任一層內(nèi)界面上的水蒸汽分mHPP (PP)H H0m2,3,4LLnm式中Hj從室內(nèi)一側算起,j

P市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign二、內(nèi)部冷凝的判別圍護結構內(nèi)部出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象根據(jù)(ti、t根據(jù)(ti、te和Pi和判判別圍護結構內(nèi)部冷凝情(a)無內(nèi)部冷凝，(b市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign估算冷凝強度和采暖期保溫層材料濕度冷凝強0

2

PAPs,cPs,cPB PA分壓力較高一側空氣的水蒸汽分壓力Pa;PA分壓力較低一側空氣的水蒸汽分壓力Pa;Ps,c冷凝界面處的飽和水蒸汽分壓力Pa;HH

aa市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign采暖期內(nèi)總的冷凝量的近似估算Wc,0

采暖期內(nèi)保溫層材料濕度的增量24c1000di

di保溫層的厚度i保溫材料的容重kgm市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign第三節(jié)防止和控制冷凝的一、防止和控制表面冷產(chǎn)生冷凝的原因：空氣濕度過高或壁面正常濕度的房高濕房間二、防止和控制內(nèi)部冷(一)材料層次布置對結構內(nèi)部濕狀況的影市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign內(nèi)部可能出現(xiàn)冷凝 界面:隔汽層內(nèi)表面和磚砌體表面“a”界面的檢驗：由界面a的溫度θa，查得此溫度下的飽分壓力Ps,a若分壓力差（PiPs,a)<（Ps,aPe出現(xiàn)冷凝“b”界面的檢驗：由界面b的溫度θb，查得飽和水蒸汽分壓力Ps,b若分壓力差（Pi-Ps,b)<（Ps,b–Pe)不出現(xiàn)冷凝市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign(二)設置隔汽(a)市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign設隔汽層注意保證圍護結構內(nèi)部正常溫狀況所必需的蒸汽滲透阻。表4-2[Δω％。采暖期間保溫材料濕度的允許增量(量量濕度 1 500一700kg／m342 300-500kg／m363543562市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign計算冷凝界面內(nèi)側所需的蒸汽滲Hi,min

Pi

式中：Hi,min——冷凝計算界面內(nèi)側所需的蒸汽滲透阻，(m·h·PaΔω——采暖期保溫材料濕度的允許增量，％；按表4—2 市深綠建筑設ShenzhenD-GreenArchitecturalDesign HH--2-4-市深綠建筑設Shenzhe