建筑物理章二

第十一章建筑防熱11-1室外熱環(huán)境與防熱途徑11-2外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱設(shè)計原則和措施11-3房間的自然通風(fēng)11-4窗口遮陽11-1室外熱環(huán)境與防熱途徑一、室外熱環(huán)境二、防熱途徑三、氣候條件和地理環(huán)境對建筑的影響一、室外熱環(huán)境：構(gòu)成室外熱環(huán)境的主要氣候因素：太陽輻射、溫度、濕度和風(fēng)等。1.太陽輻射:

太陽輻射是房屋外部的主要熱源：

如圖：太陽輻射圖解到達(dá)地面的太陽輻射又可分為：直接輻射和散射輻射。進(jìn)入大氣上界的太陽輻射100被氣體分子與塵埃吸收15云吸收3因散射而反射5云反射21地面反射6總反射：32總吸收：68地面吸收50影響太陽輻射強度的因素：太陽高度角、大氣透明度、地理緯度、云量和海拔高度等。2.風(fēng)風(fēng)：就是大氣的流動。大氣環(huán)流是各地氣候差異的原因。風(fēng)的種類：

季候風(fēng)：由大氣環(huán)流形成的風(fēng)，在一年內(nèi)隨季節(jié)不同而有規(guī)律變換方向。例如：我國氣候特點之一就是季風(fēng)性強。地方風(fēng)：由于地面上水陸分布，地勢起伏，表面覆蓋等地方性條件不同而引起小范圍內(nèi)的大氣環(huán)流。如：水陸風(fēng)，山谷風(fēng)，庭院風(fēng)，巷道風(fēng)，這些都是由于局部受熱不均而引起的，其特點是日夜交替變向。風(fēng)的描述：風(fēng)通常是以水平運動為主的空氣運動。風(fēng)的描述包括風(fēng)向和風(fēng)速。風(fēng)玫瑰圖能直觀反映一個地方的風(fēng)速和風(fēng)向。如下圖。(a)為某地夏季七月的風(fēng)向頻率分布；(b)為各方位的風(fēng)速。3.氣溫:氣溫：指空氣的溫度。一般氣象學(xué)上所指氣溫是距地面高處的空氣溫度。影響氣溫的主要因素：入射到地面上的太陽輻射熱量，地形與地表面的覆蓋以及大氣環(huán)流的熱交換作用等。其中，太陽輻射起決定作用。氣溫變化：四季變化（年變化）、日變化和隨地理緯度的變化。4.空氣濕度:空氣濕度：表示大氣濕潤程度。一般用相對濕度表示。相對濕度的日變化通常與氣溫的日變化相反：如圖11-1我國各地的相對濕度：受海洋氣候影響，南方大部分地區(qū)相對濕度一年內(nèi)夏季最大，秋季最?。蝗A南和東南沿海一帶因春季海洋氣團入侵，且此時溫度還不高，形成較大相對濕度，大約以3-5月為最大，秋季最小，南方地區(qū)在夏季之交氣候潮濕，室內(nèi)地面常出現(xiàn)泛潮現(xiàn)象。5.降水:指從地球表面蒸發(fā)出去的大量水汽進(jìn)入大氣層，經(jīng)凝結(jié)后又降到地面上的液態(tài)或固態(tài)水分。如：雨、雪、冰、雹等。二、防熱途徑：1.室內(nèi)過熱的原因:室內(nèi)過熱的原因：主要是強烈的太陽輻射和較高的室外氣溫，室外風(fēng)速、風(fēng)向，空氣濕度及環(huán)境特點也在某種程度上起作用。夏季室內(nèi)熱量的主要來源：如圖示。

2.防熱途徑:減弱室外熱作用：主要辦法是正確選擇房屋朝向和布局，防止日曬；同時綠化周圍環(huán)境，降低環(huán)境輻射和氣溫，并對熱風(fēng)起冷卻作用；外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面采用淺色，減少對太陽輻射吸收，從而減少結(jié)構(gòu)的傳熱量。外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱和散熱：對屋面、外墻（特別是西墻）進(jìn)行隔熱處理，減少傳進(jìn)室內(nèi)的熱量，降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面溫度。房間自然通風(fēng)：自然通風(fēng)是排除房間余熱、改善人體舒適感的主要途徑。房屋朝向要力求接近夏季主導(dǎo)風(fēng)向；選擇合理布局形式，正確設(shè)計房屋的平面和剖面、房間開口的位置和面積，以及采用各種通風(fēng)構(gòu)造設(shè)施，以利房間通風(fēng)散熱。窗口遮陽：主要是阻擋直射陽光從窗口透入，減少對人體的輻射，防止室內(nèi)墻面、地面和家具表面被曬而導(dǎo)致室溫升高。遮陽方式：利用綠化（中樹或攀緣植物）；結(jié)合建筑構(gòu)件處理（入出檐、雨蓬、外廊等）；采用臨時性的布篷和活動的合金百葉；采用專門的遮陽板設(shè)施等。幾種途徑要綜合處理，但主要是屋面、西墻隔熱、窗口防輻射和房間自然通風(fēng)，同時也必須同環(huán)境綠化等一起綜合考慮。三、氣候條件和地理環(huán)境對建筑的影響：無論在房屋布局，細(xì)部處理和建筑形式等方面，都因氣候條件和地理環(huán)境不同而具有不同的手法和地方特點。例1。云南省西雙版納一帶的民居。氣候類型（英）環(huán)境特點設(shè)計要點寒冷地區(qū)寒冷保溫表面積小、窗小、墻保溫（愛斯基摩）溫和地區(qū)夏熱冬寒隔熱保溫通風(fēng)朝陽大玻璃窗夏日遮陽干熱地區(qū)風(fēng)沙暴曬干燥消除溫差內(nèi)院型、設(shè)前廊、厚重墻濕熱地區(qū)潮濕暴曬通風(fēng)冷卻遮陽、穿堂風(fēng)、房間高大例2。干熱地區(qū)的傳統(tǒng)住宅。11-2外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱設(shè)計原則和措施一、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計的原則二、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱措施一、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計的原則：1.屋頂隔熱。外圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面受到的日曬時數(shù)和太陽輻射強度以水平面為最大，東西向其次，東南和西南又次之，南向較小，北向最小，所以屋頂隔熱極為重要，其次是西墻和東墻。

2.降低室外綜合溫度。其辦法有:

結(jié)構(gòu)外表面采用淺色平滑的粉刷和飾面材料。如：馬賽克、小瓷磚等，以減少對太陽輻射的吸收。

在屋頂或墻面的外側(cè)設(shè)置遮陽設(shè)施，可有效降低室外綜合溫度。3.在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置通風(fēng)間層。通風(fēng)間層與室外或室內(nèi)相通，利用風(fēng)壓和熱壓的作用帶走進(jìn)入空氣層內(nèi)的一部分熱量，從而減少傳熱室內(nèi)的熱量。4.合理選擇外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱能力。主要根據(jù)地區(qū)氣候特點，房屋的使用性質(zhì)和結(jié)構(gòu)在房屋中的部位等因素來選擇。5.利用水的蒸發(fā)和植被對太陽能的轉(zhuǎn)化作用降溫。如：蓄水屋頂，植被屋頂。這些屋頂具有很好的隔熱能力，但也增加了結(jié)構(gòu)的荷載，而且如果蓄水屋頂防水處理不當(dāng)，還可能漏水、滲水。6.屋頂和東、西外墻的內(nèi)表面溫度應(yīng)通過驗算，要求內(nèi)表面最高溫度應(yīng)低于當(dāng)?shù)叵募臼彝庥嬎阕罡邷囟?，保證滿足隔熱設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。二、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱措施：（一）屋頂隔熱（二）通風(fēng)屋頂（三）閣樓屋頂（四）蓄水屋頂（五）鋪土（或無土）中指屋頂（六）外墻隔熱（一）屋頂隔熱：1.實體材料層屋頂隔熱：是一種從提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身熱阻和熱惰性來提高隔熱能力的處理方法。要注意材料層層次的排序，因排序不同也會影響衰減度，必須進(jìn)行比較選擇。如圖（a）、（b）、（c）（a）無隔熱層，熱工性能差。（b）加一層井厚其泡逆沫混凝個土，隔填熱效果違顯著。疊內(nèi)表面衰比石（a）降低，刺低丹。對防水層歲要求高。（c）加一層蓄翠熱系數(shù)大洲的粘土方只磚（或混雕凝土板）踏。其粘土佩方磚外表顏面比卷材屋走面降低左右。但自重大趁，傍晚蓄器熱層蓄存創(chuàng)的熱量仍昆繼續(xù)向室親內(nèi)散發(fā)。2.封動閉空氣間悉層隔熱：采用空所心板屋應(yīng)面，利薄用封閉案空氣間芽層隔熱凱，可減歪輕自重連，解決饅隔熱和恢散熱矛潮盾。封閉空五氣間層主內(nèi)傳熱準(zhǔn)方式主拋要是輻掠射換熱邊，可在徑間層內(nèi)醉鋪設(shè)反循射系數(shù)屬大，輻胳射系數(shù)翠小的材送料，如蔽鋁箔。如圖旅（e）間層設(shè)鋁皮箔后，結(jié)鏈構(gòu)內(nèi)表面狂溫度比（d）降低私，訓(xùn)效果較殼顯著。如圖（f）外表面鋪侄白色光滑義的無水石鑼膏，結(jié)果浩結(jié)構(gòu)內(nèi)表棋面溫度比沾（d）低財，比（e）低跳，說明梳選擇屋松頂面層趙材料和尸顏色的執(zhí)重要性觀。（二）慮通風(fēng)屋造頂：1.別通風(fēng)屋廊頂隔熱浪性能及茄其作用蘭：我國南方胖地區(qū)氣候睛炎熱多雨運，為了隔版熱防漏，摧創(chuàng)造了雙論層瓦通風(fēng)贏屋頂和大濕階磚通風(fēng)襖屋頂。如歷圖以大階磚惜通風(fēng)屋頂妖為例。如插圖是一個怨對比性實慎測結(jié)果。2.通悲風(fēng)屋頂傳膠熱過程與泄影響隔熱坑的因素：通風(fēng)屋頂克是當(dāng)室外桃空氣流經(jīng)與間層時，夸帶走部分?jǐn)_從面層傳口下的熱量純，從而減鋸少透過基摩層傳入室浮內(nèi)的熱量奔。如圖1叼1-4：間層通風(fēng)化量愈大，削帶走的熱綠量愈多。愁通風(fēng)量大身小與空氣觸流動的動茶力，通風(fēng)病間層高度挖和通風(fēng)間遍層內(nèi)的空銅氣阻力等鍋因素有關(guān)惰。風(fēng)壓和猛熱壓是捷間層內(nèi)欺空氣流胖動的動些力試驗表明炭：在同樣單風(fēng)力作用乒下，通風(fēng)蜘口朝向與件風(fēng)向的偏蓋角（即風(fēng)美的投射角野）愈小，留間層的通芳風(fēng)效果愈飾好，故應(yīng)盡量使寬通風(fēng)口面炎向夏季主威導(dǎo)風(fēng)向。由于風(fēng)借壓愈風(fēng)速趁的平方成猴正比，所逐以風(fēng)速大移的地區(qū)，訊利用通風(fēng)亭屋頂效果麻顯著。試驗還表旬明，將間層面哀層在檐口側(cè)處適當(dāng)向轎外挑出一往段，能起功兜風(fēng)作用，可提高睜間層的通伴風(fēng)效果。熱壓的妹大小取戶決于進(jìn)宴排氣口讀的溫差膚和高差義，溫差儀與高差堅愈大，郵熱壓愈完大，通絨風(fēng)量就梁愈大。通風(fēng)間層柱高度試驗表明椒：間層高孝度增高，薦對加大通蒜風(fēng)量有利溝，但增高重到一定程閉度后，其鼠效果漸趨彼緩慢。如圖幾錦種通風(fēng)擁屋頂在鋤不同高切度的空芳?xì)忾g層決情況下適的熱工銳效果。由圖可見束，間層高臺度以20斑～24cm左右為壟好。因找此，一波般情況在下，采炒用矩形摘截面通陸風(fēng)口，束房屋進(jìn)星深為9京～12m的雙坡滅屋頂或期平屋頂躍，其間偏層高度教可考慮寨取20稍～24cm，坡頂可用麗其下限，疤平屋頂可隨用其上限雜；如為拱短形或三角姥形的截面勝，其間層存高度要酌忙量增大，偶平均高度抽也不宜低來于20cm.通風(fēng)間層硬內(nèi)的空氣棕阻力。室外空氣紅流過間層瀉的阻力有摩擦阻力和局部阻力。為降低摩拼擦阻力，箱間層內(nèi)表擱面不宜過悲分粗糙；為降低裕局部阻寺力，進(jìn)觀、出風(fēng)舌口的面湯積與間娘層橫界粥面的面媽積比要睬大。若洗進(jìn)出風(fēng)們口有啟犁閉裝置馳，應(yīng)盡拳量加大竿其開口折面積，尤并注意意使裝置塵有利于善導(dǎo)風(fēng)，塌以減少戲局部阻世力，增堂大通風(fēng)孟量。間層通軍風(fēng)組織眼形式和卡隔熱措板施：組織方式控：a.從室外守進(jìn)氣（韻采用兜漂風(fēng)檐口柔可加強煌風(fēng)壓作用）蒸；b.從室內(nèi)鎮(zhèn)進(jìn)氣；c.室內(nèi)、室倚外同時進(jìn)狡氣。另外，有道的為提高捆熱壓作用袖，在水平冊的通風(fēng)層輪中間，增報設(shè)排風(fēng)帽雖，造成進(jìn)略、出風(fēng)口緩的高度差便，并且在格帽頂?shù)耐庵鞅硗可虾诤跎訌娫莆仗枠禽椛?，以勻提高帽?nèi)駝的氣溫，危有利于排如風(fēng)。間層通庫風(fēng)組織蛛形式：隔熱措洋施舉例編號構(gòu)造間層高度（cm）外表面溫度內(nèi)表面溫度室外氣溫最高（℃）平均（℃）最高（℃）平均（℃）最高出現(xiàn)時間最高（℃）平均（℃）1雙層架空粘土瓦548.331.632.128.814：3033.326.62山型槽板上鋪粘土瓦1552.032.430.027.815：0033.729.43雙層架空水泥瓦954.534.136.430.014：0032.227.14鋼筋混凝土這般下吊木絲板6356.0——32.8——29.1—5鋼筋混凝土板上鋪大階磚2456.036.329.828.820：0035.531.36鋼筋混凝土板上砌1/4磚拱6059.038.433.832.318：0034.931.37鋼筋混凝土板上砌1/4磚拱裝百葉6056.538.334.031.819：0035.531.3（三）靈閣樓屋殖頂：在提高浸閣樓屋捆頂隔熱隸能力的鐘措施中沸，加強伐閣樓通雖風(fēng)是一聽種經(jīng)濟準(zhǔn)而有效茅的方法思。如加閥大通風(fēng)吵口的面蒜積，合蹦理布置插通風(fēng)口旋的位置追等。通碌風(fēng)口可恢做成開打閉式的肺，夏季峽開啟，變冬季關(guān)子閉；組從織閣樓豎的自然攤通風(fēng)也竿應(yīng)充分濁利用風(fēng)加壓和熱塌壓的作渣用。閣樓通風(fēng)淋形式有：船山墻上開區(qū)口通風(fēng)，殖從檐口下臟進(jìn)氣有屋靜脊排氣，迅在屋頂設(shè)吼老虎窗通競風(fēng)等。如侍圖11-補6：水的比熱促大，而且迅蒸發(fā)也可妄帶走大量倡熱量，因誘此，利用以水作為隔還熱材料，愧可取得很標(biāo)好的隔熱復(fù)效果。重慶地區(qū)學(xué)對同樣結(jié)域構(gòu)的蓄水少屋頂（水子厚100mm）于不蓄駁水屋頂劑實測結(jié)殿果表明饑：蓄水逝后外表礦面溫度榨比不蓄冤水低1壤5℃，成內(nèi)表面樣低8℃挺；蓄水金屋頂內(nèi)妥、外表姑面溫度群的振幅片僅為不筐蓄水的杰1/2用；蓄水端后通過臣屋頂傳痕入室內(nèi)滅的最大揭熱量只家是未蓄建水時傳參入的1幻玉/3；至蓄水后燥通過屋賠頂傳入停室內(nèi)的賣平均熱哈量只有怪未蓄水廳時的1青/35讓。水面上敷呢設(shè)鋁箔或南其它淺色張漂浮物，驚或在水面尋上種植漂擦浮植物水諷浮蓮、水超葫蘆等將缺反射或吸姿收大量太翠陽輻射，耕能取得更斬好的隔熱歪效果。（四）蓄傭水屋頂：蓄水屋頂障的水層深湖度，從白章天隔熱和丙夜間散熱塊的作用綜講合考慮，祝宜小于5cm而大于3cm。水隔熱筑屋頂要墳求屋頂鍵有很好敗的防水運質(zhì)量，止否則，吸易發(fā)生命漏水現(xiàn)保象。但盼從另外噴角度考勒慮，由串于用水思隔熱后忍，大大繼降低了廳結(jié)構(gòu)的槳平均溫模度和振優(yōu)幅，可虛以保護(hù)季防水層伏，防止傾發(fā)生漏飛水現(xiàn)象桃。（五）鋪找土（或無垂土）種植碰屋頂：在鋼筋混之凝土屋面監(jiān)板上鋪土鐘，再在上獵面種植作仍物，即為嚷鋪土種植末屋頂。鋪土種給植屋頂絲式時利用鍬植物的曉光合作侮用，葉糊面的蒸君騰作用見以及對灘太陽輻憂射熱的蹦遮擋作線用，來砍減少太葛陽輻射笑熱對屋惡面的影烏響。此嶼外，土膝層也具魯有一定思的蓄熱辛能力，袖并能保菜持一定望水分，俘通過水暗的蒸發(fā)煌吸熱也厭