建筑熱工學課件

建築熱工學基本知識溫度T=t+273.16F=32+9/5t溫度：分子平均平動動能。絕對溫標k，絕對零度，水的三相點，溫度計，超導。國際單位制SI基本單位7-1傳熱的基本方式傳熱的特點：傳熱發(fā)生在有溫度差的地方，並且總是自發(fā)地由高溫處向低溫處傳遞。

實際傳熱過程溫度場傳熱有三種基本方式（如圖7-1）：1.導熱2.對流3.輻射一、導熱：（傳熱）定義：指溫度不同的物體直接接觸時，靠物質(zhì)微觀粒子（分子、原子、自由電子等）的熱運動引起的熱能轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。導熱可在固體、液體、和氣體中發(fā)生，但只有在密實的固體中才存在單純的導熱過程。在建築熱工學中，大量課題涉及非金屬固體材料的導熱，有時也涉及空氣、水分或金屬導熱問題。二、對流：定義：對流只發(fā)生在流體中，是因溫度不同的各部分流體之間發(fā)生相對運動，互相摻合而傳遞熱能的。促使流體產(chǎn)生對流的原因：1.本來溫度相同的流體，因其中某一部分受熱（或冷卻）而產(chǎn)生溫度差，形成對流運動，稱為“自然對流”。2.因受外力作用（如風吹、泵壓等）迫使流體產(chǎn)生對流，稱為“受迫對流”。工程上遇到的一般是流體流過一個固體壁面時發(fā)生的熱量交換過程，稱為“對流換熱”。單純的對流換熱不存在，總伴隨有導熱發(fā)生。三、輻射：定義：輻射指依靠物體表面向外發(fā)射熱射線（能產(chǎn)生顯著效應(yīng)的電磁波）來傳遞能量的現(xiàn)象。自然界中凡溫度高於絕對零度（0K）的物體，都能發(fā)射輻射熱，同時，也不斷吸收其他物體投射來的輻射熱。特點：輻射換熱時有能量轉(zhuǎn)化：熱能--

輻射能-

熱能參與換熱的物體無須接觸。如圖，輻射熱的反射、吸收與透射。例：普通窗玻璃的保溫能力、吸熱玻璃

實際傳熱過程：例：冬季，室內(nèi)通過外牆向室外傳熱是包含三種基本傳熱方式的複雜過程。如圖所示：對流輻射導熱對流輻射

溫度場：熱量傳遞的動力是溫度差，研究傳熱時必須知道物體的溫度分佈。對某一物體或某一空間來說，某一瞬時，物體內(nèi)各點的溫度總計叫溫度場。物體內(nèi)各點溫度不隨時間變化，稱為穩(wěn)定溫度場；反之，則為不穩(wěn)定溫度場。在穩(wěn)定溫度場內(nèi)發(fā)生的熱量傳遞過程為穩(wěn)定傳熱過程；在不穩(wěn)定溫度場內(nèi)發(fā)生的熱量傳遞過程為不穩(wěn)定傳熱過程。7-2圍護結(jié)構(gòu)的傳熱過程一、平壁導熱

二、對流換熱

三、輻射換熱一、平壁導熱：定義：指通過圍護結(jié)構(gòu)材料傳熱。經(jīng)過單層平壁導熱經(jīng)過多層平壁導熱經(jīng)過單層平壁導熱：設(shè)一單層勻質(zhì)平壁（如圖7-2），厚d平壁內(nèi)、外溫度為θi

、θe（設(shè)θi>θe,且均不隨時間變化）。單位時間內(nèi)通過單位面積的熱流量，稱為熱流強度。（7-3）這是一穩(wěn)定導熱問題，實踐證明，通過壁體的熱流量Q滿足下麵關(guān)係式：說明：熱阻：在同樣溫差條件下，熱阻越大，通過材料層的熱量越少；增加熱阻的方法：加大平壁厚度或選用導熱係數(shù)小的材料。導熱係數(shù)：當材料層單位厚度內(nèi)的溫差為10C時，在1小時內(nèi)通過1m2

表面積的熱量。影響的最大因素是：容重和濕度。材料導熱係數(shù)W/(m?K)特點氣體0.006~0.6最小液體0.07~0.7次之金屬2.2~420最大非金屬0.3~3.5常用建材保溫隔熱材料<0.25礦棉、泡沫塑料、珍珠巖、蛭石等不同狀態(tài)的物質(zhì)導熱係數(shù)相差很大經(jīng)過多層平壁導熱：設(shè)三層材料組成多層壁（如圖7-3），各材料層之間緊密配合，各層厚為d1、d2、d3，導熱係數(shù)分別為

1、

2、

3，平壁內(nèi)、外溫度為

i、

e（設(shè)

i>

e,且均不隨時間變化），可用

2、

3表示層間接觸面的溫度。將多層壁視為三個單層壁，分別算出通過每層壁的熱流強度為：穩(wěn)定導熱條件下有：由以上四式解得：（7-4）n層多層壁的導熱計算公式：各層接觸面的溫度：多層壁內(nèi)第層與第層之間接觸面溫度：二、對流換熱：層流邊界層：由於摩擦力作用，在緊貼固體壁面處有一平行於固體壁面流動的流體薄層，叫“層流邊界層”。對流換熱係數(shù)對流換熱熱阻對流換熱過程：（如圖7-4）傾斜直線區(qū)—層流邊界層；拋物線區(qū)—流體核心部分

；水平線區(qū)—過度區(qū)。對流換熱計算公式：確定對流換熱係數(shù)：對流換熱係數(shù)包含了影響對流換熱強度的一切因素。建築熱工學中常遇到的對流換熱問題都是指固體壁面與空氣間的換熱，據(jù)具體情況選用表7-1公式：三、輻射換熱：本質(zhì)：物體表面向外輻射出的電磁波在空間傳播；電磁波的波長可從到數(shù)公里；不同波長的電磁波落到物體上可產(chǎn)生各種不同的效應(yīng)（如圖7-5）；紅外線：波長範圍；熱射線：波長範圍；熱輻射：熱射線的傳播過程。1、輻射換熱的本質(zhì)和特點：特點：（1）輻射換熱中伴隨有能量形式的轉(zhuǎn)化：一物體內(nèi)能電磁波另一物體內(nèi)能；（2）電磁波可在真空中傳播，故輻射換熱不需有任何中間介質(zhì)，也不需冷熱物體直接接觸；（3）一切物體，不論溫度高低都在不停地對外輻射電磁波，輻射換熱是兩物體互相輻射的結(jié)果。高溫低溫物體對外來射線的反應(yīng)遵循與可見光相同的規(guī)律。設(shè)有能量為I0

的熱射線投射到物體表面，則其中Ir

被反射，Ia

被吸收，It

可能透過物體。（如圖7-6）2、輻射能的吸收、反射和透射：反射係數(shù)吸收係數(shù)透射係數(shù)由能量守恆：或一般，固體和液體都是不透明的，即

h

=0因此

h+h=1所以，凡是善於反射的物體一定不善於吸收（磨光的鋁、鎳鉻板、研磨的黃銅

h

＝0.02～0.04〕，反之亦然。嚴格說，物體對不同波長的外來輻射的吸收、反射及透射的性能不同。絕對白體（簡稱白體）：能將外來輻射全部反射的物體；絕對黑體（簡稱黑體）：能將外來輻射全部吸收的物體；絕對透明體（透熱體）：能將外來輻射全部透過的物體。玻璃窗的特性7-3濕空氣的物理性質(zhì)一、水蒸氣分壓力

二、空氣濕度

三、露點溫度一、水蒸氣分壓力：濕空氣：指幹空氣與水蒸氣的混合物。道爾頓分壓定律：在溫度和壓力一定的條件下，一定容積的幹空氣所能容納的水蒸氣量是有一定限度的。水蒸氣的含量未達到限度的濕空氣，叫未飽和濕空氣；達到限度時則叫飽和濕空氣。飽和蒸汽壓（或最大水蒸氣分壓力）：處於飽和狀態(tài)的濕空氣中水蒸氣所呈現(xiàn)的壓力。飽和蒸汽壓用表示；未飽和水蒸氣分壓力用表示。標準大氣壓下，飽和蒸汽壓隨溫度的升高而增大。二、空氣濕度：濕度：空氣的幹濕程度。絕對濕度：每立方米空氣中所含水蒸氣的重量。絕對濕度一般用表示；飽和空氣的絕對濕度用飽和蒸氣量表示。相對濕度：一定溫度和大氣壓下，濕空氣的絕對濕度與同溫同壓下的飽和蒸氣量的百分比。表示為e/E.100%三、露點溫度：露點溫度：（設(shè)不人為地增加或減少空氣含濕量，而只用幹法加熱或降溫空氣）某一狀態(tài)的空氣，在含濕量不變的情況下，冷卻到它的相對濕度時所對應(yīng)的溫度，稱為該狀態(tài)下空氣的露點溫度，用表示。若從往下繼續(xù)降溫，則空氣中容納不了原有水蒸氣，迫使部分水蒸氣凝結(jié)成水珠（露水）析出。定溫定壓下，一定的空氣，其一定；空氣所能容納的最大水蒸氣含量以及與之相對應(yīng)的最大水蒸氣分壓力，也都一定；所以，相對濕度當然也一定?？照{(diào)冷凝水電冰箱內(nèi)的霜降雨過程作業(yè)：傳熱的基本方式有哪些，它們分別有哪些特點？為減少圍護結(jié)構(gòu)的傳熱，可採用哪些措施？試列舉生活中外牆內(nèi)表面結(jié)露現(xiàn)象實例，並說明結(jié)露原因。

穩(wěn)定傳熱8-1平壁的穩(wěn)定傳熱傳熱過程：室內(nèi)、外熱環(huán)境通過圍護結(jié)構(gòu)而進行的熱量交換過程，包含導熱、對流及輻射方式的換熱，是一種複雜的換熱過程。穩(wěn)定傳熱過程：溫度場不隨時間而變的傳熱過程。如圖8-1，設(shè)由三層平壁組成的圍護結(jié)構(gòu)，平壁厚度分別為d1、d2、d3，導熱係數(shù)分別為

1、

2、

3，圍護結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣及其它物體表面溫度分別為ti、te（設(shè)ti>te），室內(nèi)通過圍護結(jié)構(gòu)向室外傳熱的整個過程要經(jīng)過三個階段：2）。平壁材料層的導熱：1）。內(nèi)表面吸熱：3）。外表面的散熱：2）。平壁材料層的導熱：1）。內(nèi)表面吸熱：內(nèi)表面吸熱是對流換熱與輻射換熱的綜合過程。3）。外表面的散熱：外表面的散熱是平壁把熱量以對流及輻射的方式傳給室外空氣及環(huán)境。討論的問題屬於一維穩(wěn)定傳熱過程，則有聯(lián)立上面四式得若寫成熱阻形式得說明：平壁總傳熱係數(shù)：物理意義：當時，在單位時間內(nèi)通過平壁單位表面積的傳熱量，單位：平壁的總傳熱阻：物理意義：表示熱量從平壁一側(cè)空間傳到另一側(cè)空間時所受到的總阻力。單位：平壁內(nèi)、外表面及壁體內(nèi)各層溫度的計算：8-2分部熱阻的確定一、表面熱轉(zhuǎn)移阻

二、材料層熱阻

1。單一材料層熱阻

2。組合材料層熱阻

3。封閉空氣間層熱阻一、表面熱轉(zhuǎn)移阻：公式：表面對流換熱係數(shù)表面輻射換熱係數(shù)在建築熱工設(shè)計中，一般都直接採用表8-1的經(jīng)驗數(shù)據(jù)：二、材料層熱阻：1、單一材料層熱阻：指整層由一種材料做成。如加氣混凝土、膨脹珍珠巖及其製品、磚砌體、鋼筋混凝土、粉刷等。（導熱係數(shù)見書後附錄4）

熱阻計算：

2、組合材料層熱阻：如圖8-2

平行於熱流方向沿材料層中不同材料的介面將其分隔成若干部分。如圖中、、等部分，分別按上式計算、、；最後按下式確定其加權(quán)平均熱阻：3、封閉空氣間層的熱阻：在空氣間層中的傳熱過程中，導熱、對流和輻射三種傳熱方式都存在，其傳熱過程包括對流換熱和輻射換熱（如圖8-3）空氣間層中的熱阻主要取決於間層兩個介面上的邊界層厚度和介面之間的輻射換熱程度。在有限空間內(nèi)的對流換熱強度與間層的厚度、間層的設(shè)置方向和形狀、間層的密閉性等因素有關(guān)。（如圖8-4）通過間層的輻射換熱量與間層表面材料的輻射性能和間層的平均溫度高低有關(guān)。圖8-5，說明空氣間層內(nèi)，在單位溫差下通過不同傳熱方式所傳遞的各部分熱量的分配情況。對於普通空氣間層，在總的傳熱量中，輻射換熱占的比例很大。因此，要提高空氣間層的熱阻，首先要設(shè)法減少輻射傳熱量。在實際設(shè)計計算中，空氣間層的熱阻一般採用表8-2和表8-3所示計算數(shù)據(jù)。減少輻射換熱量，最有效的是在間層壁面吐貼輻射係數(shù)小的反射材料，目前採用的主要是鋁箔。例題P108試計算某屋頂結(jié)構(gòu)的熱阻（夏）鋼筋混凝土：=1.74(W/mK)加氣混凝土：=0.19(W/mK)水泥砂漿：=0.93(W/mK)油氈防水層：=0.17(W/mK)注意：不使用書中的單位，全部採用國際單位。1、由附錄4查各種材料的導熱係數(shù)2、求各層熱阻(1)鋼筋混凝土空心板熱阻R空：取計算單元，沿垂直熱流方向分三層計算。R1=R3=0.035/1.74=0.02(m2K/W)空氣間層由空氣層、鋼筋混凝土、填縫組成?？諝忾g層熱阻0.16(m2K/W),鋼筋混凝土熱阻0.13/1.74=0.075(m2K/W)砂漿部分熱阻0.13/0.93=0.140(m2K/W)R空=0.02+0.13+0.02=0.17(m2K/W)(2)加氣混凝土保溫層熱阻R氣砼=0.08/0.19=0.421(m2K/W)（3）水泥砂漿抹平層熱阻R砂漿=0.02/0.93=0.022(m2K/W)（4）油氈防水層熱阻R油氈=0.01/0.17=0.059(m2K/W)3、屋頂結(jié)構(gòu)總熱阻內(nèi)表面熱轉(zhuǎn)移阻Ri=0.11(m2K/W)外表面轉(zhuǎn)移阻Re=0.05(m2K/W)總熱阻R=0.11+0.17+0.421+0.022+0.059+0.05=0.832(m2K/W)8-3平壁內(nèi)部溫度的計算及圖解法一、平壁內(nèi)部溫度的計算

二、壁體內(nèi)部溫度的圖解法一、平壁內(nèi)部溫度的計算：意義：圍護結(jié)構(gòu)的表面溫度及內(nèi)部溫度也是衡量和分析圍護結(jié)構(gòu)熱工性能的重要數(shù)據(jù)。為判斷表面和內(nèi)部是否會產(chǎn)生冷凝水，就需要對所設(shè)計的圍護結(jié)構(gòu)進行溫度核算。以圖8-1所示三層平壁結(jié)構(gòu)為例。據(jù)穩(wěn)定傳熱條件下，通過平壁的熱流量與通過平壁各部分的熱流量相等有，即解得壁體內(nèi)表面溫度為又據(jù)有解得由此推知，對於多層平壁內(nèi)任一層的內(nèi)表面溫度為在穩(wěn)定傳熱條件下，每一材料層內(nèi)的溫度分佈是直線，在多層平壁中成一條連續(xù)的折線。材料層內(nèi)的溫度降落程度與各層的熱阻成正比，材料層的熱阻越大，在該層內(nèi)的溫度降落也越大。二、壁體內(nèi)部溫度的圖解法：根據(jù)：其中：、、和是常量，所以是變數(shù)的一次函數(shù)，若以熱阻為橫坐標畫出壁體的截面圖，則溫度分佈為一直線。具體方法：（如圖8-7）實際上，圍護結(jié)構(gòu)所受到的環(huán)境熱作用，不論是室內(nèi)或室外，都在隨時間變化，因此，圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度和通過圍護結(jié)構(gòu)的熱流量也必然隨時間發(fā)生變化。這種傳熱過程叫不穩(wěn)定傳熱。若外界熱作用隨著時間呈現(xiàn)週期性的變化，則出現(xiàn)週期性不穩(wěn)定傳熱。在建築熱工中研究的變化熱作用，都帶有一定的週期波動性，如室外氣溫和太陽輻射熱的晝夜、小時變化，在一段時間內(nèi)可以近似地看作每天出現(xiàn)重複性的週期變化；冬天當採用間歇採暖時，室內(nèi)氣溫也會引起週期性的波動。作業(yè)：某空心混凝土砌塊如圖所示試求該單排孔砌塊作為垂直牆體時的隔熱熱阻（設(shè)空氣間層厚50mm，長150mm）。設(shè)室內(nèi)溫度25℃，室外溫度-25℃，用圖解法求各界面溫度。如果在混凝土內(nèi)有3根直徑20mm的鋼筋貫穿該砌塊，其熱阻如何變化？

建築保溫

概述：我國《民用建築熱工設(shè)計規(guī)範GB50176-93》按下列條件，將全國劃分成五個建築熱工設(shè)計分區(qū)：嚴寒區(qū)：最冷月平均溫度≤－10℃，日平均氣溫≤5

℃的天數(shù)，在145天以上的地區(qū)；寒冷區(qū)：最冷月平均溫度0～－10℃，日平均氣溫≤5

℃的天數(shù)在90—145天的地區(qū)；夏熱冬冷區(qū)：最冷月平均溫度0～10℃，最熱月平均溫度25℃～30℃；夏熱冬暖區(qū)：最冷月平均溫度大於10℃，最熱月平均溫度25℃～29℃；日平均氣溫≥25

℃的天數(shù)在100—200天，夏季防熱、冬季可不保溫；溫和地區(qū)：最冷月平均溫度0～13℃，最熱月平均溫度18℃～25℃。日平均氣溫≤5

℃的天數(shù)在0—90天9-1建築保溫綜合處理的基本原則

（保溫措施）1、充分利用太陽能：

日照對建筑保溫的重要意義：(1)太陽能能量密度高；（2）太陽能為清潔能源；（3）太陽能廉價；（4）太陽能有利於人體健康；（5）太陽能的利用非常現(xiàn)實。2、防止冷風的不利影響：

風對室內(nèi)氣候的影響有兩方面：一是通過門窗口或其它孔隙進入室內(nèi)，形成冷風滲透；二是作用在圍護結(jié)構(gòu)外表面上，使對流換熱系數(shù)變大，增強外表面的散熱量。

防止冷風的措施：應(yīng)爭取不使大面積外表面朝向冬季主導風向，當受條件限制不可避免時，也應(yīng)在迎風面上盡量少開門窗或其它孔洞，嚴寒地區(qū)還應(yīng)設(shè)置門斗。

另外，還要綜合考慮房間密閉性和透氣性的關(guān)系。

3、選擇合理的建築體型、朝向

建筑師處理體型與平面設(shè)計時，首先應(yīng)考慮功能要求，必須正確處理體型，平面形式與保溫的關(guān)系；否則，不僅增加采暖費用，浪費能源，而且必然影響圍護結(jié)構(gòu)的熱工質(zhì)量。儘量減少表面積以減少熱量的散失，球形、圓形、方形、多邊形、多層。4、使房間具有良好的熱特性與合理的供熱系統(tǒng)：

熱特性應(yīng)適合使用要求。例如：全天使用的房間應(yīng)有較大的熱穩(wěn)定性，以防止室外溫度下降或間斷供熱時，室溫波動太大；對于只白天使用或只有一段時間使用的房間，要求在開始供熱后，室溫能較快上升到所需標準。

當室外氣溫晝夜波動，特別是寒潮期間連續(xù)降溫時，為使室內(nèi)氣候能維持所需的標準，要有合理的供熱系統(tǒng)。5、窗的設(shè)置和保溫

玻璃窗的熱阻遠小於其他維護結(jié)構(gòu)，是保溫重點部位。

（1）增加窗的層數(shù)；

（2）改善窗框和玻璃的傳熱性能。

6、熱橋處理

建筑保溫條件薄弱的局部：墻轉(zhuǎn)角、圈梁、窗過梁、檐口等處。9-2週邊護結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計一、對外圍護結(jié)構(gòu)的保溫要求

二、低限熱阻的確定

三、絕熱材料

四、圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造方案的選擇一、對外圍護結(jié)構(gòu)的保溫要求：

圍護結(jié)構(gòu)對室內(nèi)氣候的影響，主要是通過內(nèi)表面溫度體現(xiàn)的。內(nèi)表面溫度過低，不僅影響人體健康，還會出現(xiàn)表面結(jié)露，嚴重影響衛(wèi)生，加重結(jié)構(gòu)潮濕狀況，降低結(jié)構(gòu)耐久性。穩(wěn)定傳熱條件下，內(nèi)表面溫度僅決定於室內(nèi)外溫度和圍護結(jié)構(gòu)的總熱阻，越大則內(nèi)表溫度越高。就大量性工業(yè)和民用建築，控制圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度不低於室內(nèi)露點溫度，以保證內(nèi)表面不致結(jié)露是起碼的要求。二、低限熱阻的確定：

說明：：冬季室內(nèi)計算溫度。民用建築或其他以滿足人體生理衛(wèi)生需要為主的房屋，按衛(wèi)生標準取值；工業(yè)廠房或有特殊要求的房間，按相應(yīng)規(guī)範取值。：冬季室外計算溫度。為使同類採用不同熱穩(wěn)定性圍護結(jié)構(gòu)的房間的室內(nèi)氣候狀況接近一致，不同結(jié)構(gòu)應(yīng)採用不同的室外計算溫度。低限熱阻是一種技術(shù)標準，其確定方法應(yīng)由國家規(guī)範來規(guī)定?，F(xiàn)暫按下式確定：：考慮外表面位置的修正係數(shù)。由於計算低限熱阻公式中統(tǒng)一取當?shù)氐氖彝鈿鉁氐挠嬎阒?，這對外牆、屋頂?shù)戎苯咏佑|大氣的圍護結(jié)構(gòu)來說符合實際，但對那些不直接接觸室外空氣的結(jié)構(gòu)來說則需要修正。如：頂棚的上部是悶頂空間，其溫度比室外氣溫要高一些。見表9-1：允許溫差。見表9-2。使用品質(zhì)要求較高的房間，小一些。相同的室內(nèi)外氣候時，按較小的確定的大一些，即使用品質(zhì)要求越高，圍護結(jié)構(gòu)應(yīng)有更大的保溫能力。經(jīng)濟熱阻按最小傳熱阻，節(jié)省建造費但增加採暖費；無限增加熱阻，節(jié)省採暖費但浪費建造費，存在最佳經(jīng)濟熱阻。世界發(fā)達國家外牆保溫標準逐漸提高。英國（氣候與上海相近）1973年前外牆傳熱係數(shù)1.6w/(m2k)，1974年後1.0w/(m2k)，1982年後0.6w/(m2k)，1988年後0.45w/(m2k)。與北京相近氣候的發(fā)達國家約為0.35w/(m2k)。我國北京為0.9w/(m2k)。三、絕熱材料：

絕熱材料：指那些絕熱性能較好，即導熱係數(shù)較小的材料，通常把導熱係數(shù)小於0.25並能用於絕熱工程的材料。保溫材料：習慣上用於控制室內(nèi)熱量外流的材料。隔熱材料：防止室外熱量進入室內(nèi)的材料。導熱係數(shù)是絕熱材料最重要、最基本的熱物理指標。一定溫差下，導熱係數(shù)越小，通過一定厚度材料層的熱量越??；同樣，為控制一定熱流強度所需的材料層厚度也越小。影響導熱係數(shù)的因素很多，如密實性，內(nèi)部孔隙的大小、數(shù)量、形狀，材料的濕度，材料骨架部分（固體部分）的化學性質(zhì)，以及工作溫度等。常溫下，影響最大的因素是容重和濕度。1。容重對導熱係數(shù)的影響容重：單位體積材料的重量?？紫堵剩翰牧现锌紫端嫉捏w積與材料整體體積的百分比

容重能很好地表明材料孔隙率的大小，一般情況下，容重較小，孔隙率越大。導熱係數(shù)隨孔隙率增加而減小，即容重越小，導熱係數(shù)也越小。但容重小到一定程度後，再加大孔隙率，則導熱係數(shù)不僅不再降低，還會變大，存在有最佳容重。例如圖9-2。原因是：孔隙率太大，不僅意味著孔隙的數(shù)量增多，而且孔隙也必然增大。其結(jié)果，孔壁溫差變大，輻射傳熱量加大，同時，大孔隙內(nèi)的對流傳熱也增多。特別是由於材料骨架所剩無幾，使許多孔隙互相貫通，使對流顯著增加。2。濕度對導熱係數(shù)的影響重量濕度：指試樣中所含水分的重量與絕幹狀態(tài)下試樣重量的百分比體積濕度：濕試樣中水分所占體積與整個試樣體積的百分比重量濕度和體積濕度的換算：

材料受潮後，導熱係數(shù)顯著增大。原因是由於孔隙中有了水分後，附加了水蒸氣擴散的傳熱量，此外還增加了毛細孔中的液態(tài)水分所傳導的熱量。一般情況下，水得導熱係數(shù)約為0.58，冰的導熱係數(shù)約為2.33，都遠大於空氣的導熱係數(shù)0.03。3。溫度對導熱係數(shù)的影響溫度愈高，導熱係數(shù)愈大。原因是當溫度增高時，分子熱運動加劇，此外，孔隙內(nèi)的輻射換熱也增強。

熱流方向?qū)醾S數(shù)也有影響

主要表現(xiàn)在各向異性材料，如木材、玻璃纖維等，當熱流平行纖維方向，導熱係數(shù)較大，當熱流方向垂直纖維時，導熱係數(shù)較小。絕熱材料按材質(zhì)構(gòu)造分有：多孔的、板（塊）狀的和鬆散狀的。從化學成分看有：無機材料，如膨脹礦渣、泡沫混凝土、加氣混凝土、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、浮石及浮石混凝土、矽酸鹽製品、礦棉、玻璃棉等；有機材料，如軟木、木絲板、甘蔗板、稻殼等；各種泡沫塑料；鋁箔等反輻射性能好的材料。材料的選擇要結(jié)合建築物的使用性質(zhì)、構(gòu)造方案、施工工藝、材料的來源以及經(jīng)濟指標等因素，要按材料的熱物理指標及有關(guān)的物理化學性質(zhì)進行具體分析。絕熱材料的選擇：三、圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造方案的選擇：

1、單設(shè)保溫層由導熱係數(shù)很小的材料作保溫層起主要保溫作用。保溫層不起承重作用，所以選擇的靈活性較大，不論是板塊狀，纖維狀以至鬆散顆粒狀材料均可應(yīng)用。外粉牆磚砌體保溫層隔汽層內(nèi)粉牆單設(shè)保溫層結(jié)構(gòu)示例2、封閉空氣間層保溫

封閉的空氣層有良好的絕熱作用。空心砌塊保溫與承重結(jié)合構(gòu)造3、保溫與承重相結(jié)合

空心板、空心砌塊、輕質(zhì)實心砌塊等，既能載重又能保溫。4、混合型構(gòu)造當單獨用某一種方式不能滿足保溫要求，或為達到保溫要求而造成技術(shù)經(jīng)濟上不合理時，往往採用混合型保溫構(gòu)造。例如既有實體保溫層，又有空氣層和承重層的外牆或屋頂結(jié)構(gòu)。如圖是一個200C的恒溫車間外牆構(gòu)造。123765841—混凝土；2—粘結(jié)劑；3—聚氨脂泡沫塑料；4—木纖維板；5—塑膠薄膜；6—鋁箔紙板；7—空氣間層；8—膠合板塗油漆保溫層在承重層外側(cè)的優(yōu)點：

1、使牆或屋頂?shù)闹饕糠质艿奖Ｗo，大大降低溫度應(yīng)力的起伏，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。如圖9-5。此外，外保溫對減少防水層的破壞，也是有利的。

2、由於承重層材料的熱容量一般都遠比保溫層大，所以這種佈置方式對房間熱穩(wěn)定性有利。當供熱不均勻時可保證圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的溫度不致急劇下降，從而使室溫不致很快下降。

3、保溫層放在外側(cè)時，將減少保溫層內(nèi)部產(chǎn)生水蒸氣凝結(jié)的可能性。

4、舊房改造，特別是為了節(jié)能而加強舊房的保溫型性時，外保溫處理效果最好。

倒鋪屋面：即防水層不設(shè)在保溫層上邊，而是倒過來設(shè)在保溫層底下。國外稱“UpsideDown”構(gòu)造法，簡稱USD構(gòu)造，如圖。結(jié)構(gòu)層覆蓋層保溫層防水層USD構(gòu)造方法示例9-3傳熱異常部位的設(shè)計要點一、地板保溫設(shè)計的特點

二、窗戶保溫

三、熱橋

四、其它傳熱異常部位保溫一、地板保溫設(shè)計的特點：

1。人腳與地板直接接觸傳熱以木地面和水磨石兩種地面為例，既是它們的表面溫度完全相同，但若赤腳站在水磨石地面上，就比站在木地面上涼得多。這是因為兩者的吸熱指數(shù)B不同造成的。木地面:B=10.5水磨石:B=26.82.沿外牆周邊局部保溫處理越靠近外牆，地板表面溫度越低，單位面積的熱損失越多。如圖為一採暖房屋地面及地板下土壤中的溫度分佈。為改善外牆周邊地板的熱工狀況，可採用圖示的局部保溫措施。二、窗戶保溫：

窗戶保溫性能低的原因，主要是縫隙透氣；玻璃、窗框和窗樘等的熱阻太小。下表是常用的各類窗戶的總傳熱係數(shù)和總傳熱阻的值。1。提高氣密性，減少冷風滲透。針對我國目前的情況，應(yīng)從以下幾方面來改善窗的保溫性能：2.提高窗框保溫性能。3。改善玻璃部分的保溫能力。例如：雙層窗、雙玻璃窗、空心玻璃磚等。三、熱橋保溫：

圍護結(jié)構(gòu)中，一般都有保溫性能遠低於主體部分的嵌入構(gòu)件，如外牆體中的剛或鋼筋混凝土骨架、圈梁；樓板、牆板中的肋條等，稱為熱橋。如圖。熱橋就是熱量容易通過的地方。熱橋保溫處理，理論上就是用某種導熱係數(shù)很小的保溫材料，附加到熱橋的適當部位。四、其他傳熱異常部位保溫：

圍護結(jié)構(gòu)的其他傳熱異常部位有：外牆角、外牆與內(nèi)牆交角、樓地板或屋頂與外牆交角等。如圖為一單一材料勻質(zhì)外牆角。如圖是加氣混凝土複合牆板外牆角的保溫處理。

作業(yè)：在外圍護結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計中應(yīng)遵循哪些基本原則？影響絕熱材料導熱係數(shù)的主要因素有哪些？週邊護結(jié)構(gòu)的保溫層放在外側(cè)有何好處？圍護結(jié)構(gòu)保溫構(gòu)造方案大致有哪幾種類型？

週邊護結(jié)構(gòu)的濕狀況週邊護結(jié)構(gòu)由於冷凝而受潮可分兩種情況：表面凝結(jié)與內(nèi)部凝結(jié)。表面凝結(jié)，就是在外圍護結(jié)構(gòu)表面上出現(xiàn)凝結(jié)水，其原因濕由於水蒸氣含量較多而溫度高的空氣遇到冷的表面所致；內(nèi)部凝結(jié)，是當水蒸氣通過週邊護結(jié)構(gòu)時，遇到結(jié)構(gòu)內(nèi)部某個冷區(qū)溫度達到或低於露點時，水蒸氣即形成凝結(jié)水。10-1材料的吸濕材料的吸濕：把一塊幹的材料試件置於濕空氣中，材料試件會從空氣中逐步吸收水分（空氣中的水蒸氣）而變潮，這種現(xiàn)象稱為材料的吸濕。材料的吸濕特性，可用材料的等溫吸濕曲線表徵，如圖。平衡濕度：當材料試件與某一狀態(tài)（一定的氣溫和一定的相對濕度）的空氣處於熱濕平衡時，亦即材料的濕度與周圍空氣溫度一致（熱平衡），試件的重量不再發(fā)生變化（濕平衡），這時的材料濕度稱為平衡濕度。020406080100材料的等溫吸濕曲線材料的吸濕濕度在相對濕度相同的條件下，隨溫度的降低而增加。建築材料吸收的水分，是靠著水分子與材料固體顆粒表面的材料分子之間的分子作用力，以及水的表面張力作用保持在材料內(nèi)部的。水分子與材料固體骨架之間的結(jié)合能量取決於材料含水量的多少。當含水量很低時，水分子與材料的結(jié)合是非常牢固的。在嚴重受潮的材料中，結(jié)合就較弱，所以水分較易自由的遷移。10-2週邊護結(jié)構(gòu)中蒸汽滲透一、週邊護結(jié)構(gòu)中的水分遷移二、週邊護結(jié)構(gòu)中的蒸汽滲透三、防止和控制冷凝的措施

一、週邊護結(jié)構(gòu)中的水分遷移當材料內(nèi)部存在壓力差（分壓力或總壓力）、濕度（材料含濕量）差和溫度差時，均能引起材料內(nèi)部所含水分的遷移，從高勢位面向低勢位面轉(zhuǎn)移。材料內(nèi)所包含的水分，可以以三種形態(tài)存在：氣態(tài)（水蒸氣）、液態(tài)（液態(tài)水）和固態(tài)（冰）。在材料內(nèi)部可以遷移的只是兩種相態(tài)：一種是氣態(tài)的擴散方式遷移（又稱水蒸氣滲透）；一種是以液態(tài)水分的毛細滲透方式遷移。當室內(nèi)外空氣的水蒸氣含量不等時，在外圍護結(jié)構(gòu)的兩側(cè)就存在著水蒸氣分壓力差，水蒸氣分子將從壓力較高的一側(cè)通過圍護結(jié)構(gòu)向低的一側(cè)滲透擴散。若設(shè)計不當，水蒸汽通過圍護結(jié)構(gòu)時，會在材料的孔隙中凝結(jié)成水或凍結(jié)成冰，造成內(nèi)部冷凝受潮。一、蒸汽滲透的計算：穩(wěn)態(tài)下純蒸汽滲透過程的計算與穩(wěn)定傳熱的計算方法完全相似的。如圖10-1穩(wěn)態(tài)條件下，通過圍護結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透量，與室內(nèi)外的水蒸氣分壓力差成正比，與滲透過程中受到的阻力成反比。即說明：：室內(nèi)、外空氣的水蒸氣分壓力；：蒸汽滲透強度，單位時間內(nèi)通過單位面積的蒸汽量，。：總蒸汽滲透阻，。

任一分層的厚度：蒸汽滲透係數(shù)。表明材料的透氣能力，與材料的密實程度有關(guān)。材料孔隙率越大，透氣性越強。如：油氈靜止空氣玻璃棉玻璃和金屬不滲透蒸汽垂直空氣間層和熱流由下向上的水準間層圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面的水蒸氣分壓力可近似取為和圍護結(jié)構(gòu)任一層的內(nèi)介面上的水蒸氣分壓力計算公式：二、內(nèi)部冷凝：冷凝的危害：

當水蒸氣接觸結(jié)構(gòu)表面時，若表面溫度低於露點溫度，水汽會在表面冷凝成水。表面冷凝水將有礙室內(nèi)衛(wèi)生，某些情況下還將直接影響生產(chǎn)和房間的使用。水蒸氣通過圍護結(jié)構(gòu)時，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部材料的孔隙中冷凝成水珠或凍結(jié)成冰，這種內(nèi)部冷凝現(xiàn)象危害更大，是一種看不見的隱患。內(nèi)部出現(xiàn)冷凝水，會使保溫材料受潮，材料受潮後，導熱係數(shù)增大，保溫能力降低；此外，由於內(nèi)部冷凝水的凍融交替作用，抗凍性差的保溫材料便遭到破壞，從而降低結(jié)構(gòu)的使用品質(zhì)和耐久性。判斷圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否會出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，可按下述步驟進行：根據(jù)室內(nèi)外空氣的溫度和濕度確定水蒸氣分壓力和，然後計算圍護結(jié)構(gòu)各層的水蒸氣分壓力，並作出的分佈線。對於採暖房屋，設(shè)計中取當?shù)貟衽诘氖彝饪諝獾钠骄鶞囟群推骄鄬穸茸鳛槭彝庥嬎銋?shù)。根據(jù)室內(nèi)外空氣溫度和，確定圍護結(jié)構(gòu)各層的溫度，並作出相應(yīng)的最大水蒸氣分壓力的分佈線。根據(jù)和線相交與否判定圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否出現(xiàn)冷凝。如圖10-2（a）所示，兩線不相交，說明內(nèi)部不會產(chǎn)生冷凝；若相交，則內(nèi)部會產(chǎn)生冷凝，如圖10-2（b）.10-2防止和控制冷凝的措施一、蒸汽滲透的計算1.正常溫度的房間2.高濕房間二、內(nèi)部冷凝1.材料層次佈置對結(jié)構(gòu)內(nèi)部濕狀況的影響2.設(shè)置隔氣層一、防止和控制表面冷凝的措施：產(chǎn)生表面冷凝的原因：室內(nèi)空氣濕度過高或壁面溫度過低，導致壁面溫度低於露點溫度而產(chǎn)生表面冷凝1。正常溫度的房間：設(shè)計圍護結(jié)構(gòu)時要考慮低限熱阻的要求，保證內(nèi)壁面溫度高於露點溫度，不會出現(xiàn)表面冷凝現(xiàn)象。2。高濕房間：浴室、游泳館、冷庫等高濕房間：一般指冬季室內(nèi)相對濕度高於，相應(yīng)室溫在以上的房間。對於高濕房間，容易產(chǎn)生表面冷凝和滴水現(xiàn)象，要預防結(jié)構(gòu)材料的銹蝕和腐蝕等有害的濕氣作用。室內(nèi)氣溫已接近露點溫度（如浴室、洗染間等），的高濕房間，應(yīng)力求避免在表面形成水滴掉下來，並防止表面凝滲入圍護結(jié)構(gòu)的深部，使結(jié)構(gòu)受潮。

為避免圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部受潮，高濕房間圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面應(yīng)設(shè)防水層；對於間歇性處於高濕條件的房間，為避免凝水形成水滴，圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面可增設(shè)吸濕能力強且本身又耐潮濕的飾面層或塗層。對於連續(xù)處於高濕條件，又不允許房頂內(nèi)表面的凝水滴到設(shè)備和產(chǎn)品上的房間，可設(shè)吊頂（吊頂空間應(yīng)與室內(nèi)空氣流通）將滴水有組織地引走，或加強屋頂內(nèi)表面的通風，防止形成水滴。二、防止和控制內(nèi)部的冷凝：1.材料層次佈置對結(jié)構(gòu)內(nèi)部濕狀況的影響：同一氣象條件下，使用相同材料，但材料層次佈置不同，則會出現(xiàn)不同情況。如圖10-5。材料層佈置應(yīng)盡量在水蒸氣滲透的通路上做到進難出易。設(shè)計中也可據(jù)進難出易原則分析和檢驗所設(shè)計的構(gòu)造方案的內(nèi)部冷凝情況。如圖10-6所示外牆結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部可能出現(xiàn)冷凝的危險介面是隔氣層內(nèi)表面和磚砌體內(nèi)表面。若介面a出現(xiàn)冷凝水:可增加外側(cè)的保溫能力，提高該介面的溫度，以防止出現(xiàn)冷凝；若介面b出現(xiàn)冷凝水：可採取兩種措施：一是提高隔氣層的隔氣能力，減少進入該介面的水蒸氣量；二是在磚牆上設(shè)置洩氣口，使水蒸氣流很容易排出。2。設(shè)置隔氣層：採用隔氣層防止或控制內(nèi)部冷凝是目前設(shè)計中應(yīng)用最普遍的一種措施。為達到良好效果，設(shè)計中應(yīng)保證圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部正常濕狀況所必需的蒸汽滲透阻。

建築防熱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)境對建築的影響一、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：太陽輻射圖解到達地面的太陽輻射又可分為：直接輻射和散射輻射。進入大氣上界的太陽輻射100被氣體分子與塵埃吸收15雲(yún)吸收3因散射而反射5雲(yún)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、雲(yún)量和海拔高度等。2.風風：就是大氣的流動。大氣環(huán)流是各地氣候差異的原因。風的種類：

季候風：由大氣環(huán)流形成的風，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性強。地方風：由於地面上水陸分佈，地勢起伏，表面覆蓋等地方性條件不同而引起小範圍內(nèi)的大氣環(huán)流。如：水陸風，山谷風，庭院風，巷道風，這些都是由於局部受熱不均而引起的，其特點是日夜交替變向。風的描述：風通常是以水準運動為主的空氣運動。風的描述包括風向和風速。風玫瑰圖能直觀反映一個地方的風速和風向。如下圖。(a)為某地夏季七月的風向頻率分佈；(b)為各方位的風速。3.氣溫:氣溫：指空氣的溫度。一般氣象學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??；華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)出去的大量水汽進入大氣層，經(jīng)凝結(jié)後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，室外風速、風向，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佈局，防止日曬；同時綠化周圍環(huán)境，降低環(huán)境輻射和氣溫，並對熱風起冷卻作用；週邊護結(jié)構(gòu)表面採用淺色，減少對太陽輻射吸收，從而減少結(jié)構(gòu)的傳熱量。

週邊護結(jié)構(gòu)的隔熱和散熱：對屋面、外牆（特別是西牆）進行隔熱處理，減少傳進室內(nèi)的熱量，降低圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面溫度。

房間自然通風：自然通風是排除房間餘熱、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風向；選擇合理佈局形式，正確設(shè)計房屋的平面和剖面、房間開口的位置和麵積，以及採用各種通風構(gòu)造設(shè)施，以利房間通風散熱。

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)牆面、地面和傢俱表面被曬而導致室溫升高。遮陽方式：利用綠化（中樹或攀緣植物）；結(jié)合建築構(gòu)件處理（入出簷、雨蓬、外廊等）；採用臨時性的布篷和活動的合金百葉；採用專門的遮陽板設(shè)施等。幾種途徑要綜合處理，但主要是屋面、西牆隔熱、窗口防輻射和房間自然通風，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)境對建築的影響：無論在房屋佈局，細部處理和建築形式等方面，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。雲(yún)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、牆保溫（愛斯基摩）溫和地區(qū)夏熱冬寒隔熱保溫通風朝陽大玻璃窗夏日遮陽幹熱地區(qū)風沙暴曬乾燥消除溫差內(nèi)院型、設(shè)前廊、厚重牆濕熱地區(qū)潮濕暴曬通風冷卻遮陽、穿堂風、房間高大例2。幹熱地區(qū)的傳統(tǒng)住宅。11-2週邊護結(jié)構(gòu)的隔熱設(shè)計原則和措施一、週邊護結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計的原則二、週邊護結(jié)構(gòu)的隔熱措施一、週邊護結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計的原則：1.屋頂隔熱。週邊護結(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，其次是西牆和東牆。

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.在外圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置通風間層。通風間層與室外或室內(nèi)相通，利用風壓和熱壓的作用帶走進入空氣層內(nèi)的一部分熱量，從而減少傳熱室內(nèi)的熱量。4.合理選擇週邊護結(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，還可能漏水、滲水。6.屋頂和東、西外牆的內(nèi)表面溫度應(yīng)通過驗算，要求內(nèi)表面最高溫度應(yīng)低於當?shù)叵募臼彝庥嬎阕罡邷囟?，保證滿足隔熱設(shè)計標準。二、週邊護結(jié)構(gòu)隔熱措施：（一）屋頂隔熱（二）通風屋頂（三）閣樓屋頂（四）蓄水屋頂（五）鋪土（或無土）中指屋頂（六）外牆隔熱（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，必須進行比較選擇。如圖（a）、（b）、（c）（a）無隔熱層，熱工性能差。（b）加一層厚泡沫混凝土，隔熱效果顯著。內(nèi)表面比（a）降低，低。對防水層要求高。（c）加一層蓄熱係數(shù)大的粘土方磚（或混凝土板）。其粘土方磚外表面比卷材屋面降低左右。但自重大，傍晚蓄熱層蓄存的熱量仍繼續(xù)向室內(nèi)散發(fā)。2.封閉空氣間層隔熱：採用空心板屋面，利用封閉空氣間層隔熱，可減輕自重，解決隔熱和散熱矛盾。封閉空氣間層內(nèi)傳熱方式主要是輻射換熱，可在間層內(nèi)鋪設(shè)反射係數(shù)大，輻射係數(shù)小的材料，如鋁箔。如圖（e）間層設(shè)鋁箔後，結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度比（d）降低，效果較顯著。如圖（f）外表面鋪白色光滑的無水石膏，結(jié)果結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度比（d）低，比（e）低，說明選擇屋頂面層材料和顏色的重要性。（二）通風屋頂：1.通風屋頂隔熱性能及其作用：

我國南方地區(qū)氣候炎熱多雨，為了隔熱防漏，創(chuàng)造了雙層瓦通風屋頂和大階磚通風屋頂。如圖以大階磚通風屋頂為例。如圖是一個對比性實測結(jié)果。2.通風屋頂傳熱過程與影響隔熱的因素：

通風屋頂是當室外空氣流經(jīng)間層時，帶走部分從面層傳下的熱量，從而減少透過基層傳入室內(nèi)的熱量。如圖11-4：

間層通風量愈大，帶走的熱量愈多。通風量大小與空氣流動的動力，通風間層高度和通風間層內(nèi)的空氣阻力等因素有關(guān)。

風壓和熱壓是間層內(nèi)空氣流動的動力試驗表明：在同樣風力作用下，通風口朝向與風向的偏角（即風的投射角）愈小，間層的通風效果愈好，故應(yīng)儘量使通風口面向夏季主導風向。由於風壓愈風速的平方成正比，所以風速大的地區(qū)，利用通風屋頂效果顯著。試驗還表明，將間層面層在簷口處適當向外挑出一段，能起兜風作用，可提高間層的通風效果。熱壓的大小取決於進排氣口的溫差和高差，溫差與高差愈大，熱壓愈大，通風量就愈大。

通風間層高度試驗表明：間層高度增高，對加大通風量有利，但增高到一定程度後，其效果漸趨緩慢。如圖幾種通風屋頂在不同高度的空氣間層情況下的熱工效果。由圖可見，間層高度以20～24cm左右為好。因此，一般情況下，採用矩形截面通風口，房屋進深為9～12m的雙坡屋頂或平屋頂，其間層高度可考慮取20～24cm，坡頂可用其下限，平屋頂可用其上限；如為拱形或三角形的截面，其間層高度要酌量增大，平均高度也不宜低於20cm.

通風間層內(nèi)的空氣阻力。室外空氣流過間層的阻力有摩擦阻力和局部阻力。為降低摩擦阻力，間層內(nèi)表面不宜過分粗糙；為降低局部阻力，進、出風口的面積與間層橫介面的面積比要大。若進出風口有啟閉裝置，應(yīng)儘量加大其開口面積，並注意使裝置有利於導風，以減少局部阻力，增大通風量。

間層通風組織形式和隔熱措施：組織方式：a.從室外進氣（採用兜風簷口可加強風壓作用）；b.從室內(nèi)進氣；c.室內(nèi)、室外同時進氣。另外，有的為提高熱壓作用，在水準的通風層中間，增設(shè)排風帽，造成進、出風口的高度差，並且在帽頂?shù)耐獗韷T上黑色，加強吸收太陽輻射，以提高帽內(nèi)的氣溫，有利於排風。

間層通風組織形式：隔熱措施舉例編號構(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）閣樓屋頂：在提高閣樓屋頂隔熱能力的措施中，加強閣樓通風是一種經(jīng)濟而有效的方法。如加大通風口的面積，合理佈置通風口的位置等。通風口可做成開閉式的，夏季開啟，冬季關(guān)閉；組織閣樓的自然通風也應(yīng)充分利用風壓和熱壓的作用。閣樓通風形式有：山牆上開口通風，從簷口下進氣有屋脊排氣，在屋頂設(shè)老虎窗通風等。如圖11-6：水的比熱大，而且蒸發(fā)也可帶走大量熱量，因此，利用水作為隔熱材料，可取得很好的隔熱效果。重慶地區(qū)對同樣結(jié)構(gòu)的蓄水屋頂（水厚100mm）於不蓄水屋頂實測結(jié)果表明：蓄水後外表面溫度比不蓄水低15℃，內(nèi)表面低8℃；蓄水屋頂內(nèi)、外表面溫度的振幅僅為不蓄水的1/2；蓄水後通過屋頂傳入室內(nèi)的最大熱量只是未蓄水時傳入的1/3；蓄水後通過屋頂傳入室內(nèi)的平均熱量只有未蓄水時的1/35。水面上敷設(shè)鋁箔或其他淺色漂浮物，或在水面上種植漂浮植物水浮蓮、水葫蘆等將反射或吸收大量太陽輻射，能取得更好的隔熱效果。（四）蓄水屋頂：蓄水屋頂?shù)乃畬由疃?，從白天隔熱和夜間散熱的作用綜合考慮，宜小於5cm而大於3cm。水隔熱屋頂要求屋頂有很好的防水品質(zhì)，否則，易發(fā)生漏水現(xiàn)象。但從另外角度考慮，由於用水隔熱後，大大降低了結(jié)構(gòu)的平均溫度和振幅，可以保護防水層，防止發(fā)生漏水現(xiàn)象。（五）鋪土（或無土）種植屋頂：在鋼筋混凝土屋面板上鋪土，再在上面種植作物，即為鋪土種植屋頂。鋪土種植屋頂時利用植物的光合作用，葉面的蒸騰作用以及對太陽輻射熱的遮擋作用，來減少太陽輻射熱對屋面的影響。此外，土層也具有一定的蓄熱能力，並能保持一定水分，通過水的蒸發(fā)吸熱也能提高隔熱效果。以蛭石、鋸末或巖棉等作為介質(zhì)代替土壤，再在上面種植作物，即為無土種植屋頂。無土種植屋頂?shù)闹亓窟M位同厚度鋪土種植屋頂?shù)?/3，而保溫隔熱效果卻提高3倍以上。對有、無蛭石種植層的屋頂進行對比測定。（六）外牆隔熱：外牆的室外綜合溫度較屋頂?shù)?，因此在一般的房屋建築中，外牆隔熱與屋頂相比是次要的。但對採用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的外牆或需空調(diào)的建築中，外牆隔熱仍需重視。粘土磚牆；兩面抹灰一磚牆；空鬥牆；實砌磚牆。為減輕牆體自重，減少牆體厚度，便於施工機械化，近年來大量採用空心砌塊、大型板材和輕板結(jié)構(gòu)等牆體。輕型牆板有兩種類型：一是用一種材料製成的單一牆板，如加氣混凝土或輕骨料混凝土牆板；另一種輕型外牆板是由不同材料或板材組合而成的複合牆板，其構(gòu)造如圖。無論何種形式的週邊護結(jié)構(gòu)，採用淺色平滑的外粉飾，以降低對太陽輻射熱的吸收率，隔熱效果是非常明顯的。

建築日照12-1日照的基本原理一、日照的作用與建築對日照的要求二、地球繞太陽運行的規(guī)律三、太陽高度角和方位角的確定四、地方時與標準時一、日照的作用與建築對日照的要求：日照：物體表面被太陽光直接照射的現(xiàn)象。日照時數(shù)：太陽照射的時數(shù)。日照率：實際日照數(shù)與同時間內(nèi)(如年、月、日)的最大可照射數(shù)的百分比。同一緯度的最大可照時數(shù)相同，但因各地雲(yún)量及其遮擋太陽時間的不同，實際日照時數(shù)有所差異。1.日照的作用:

有利的一面：陽光照射，引起動植物各種光生物學反應(yīng)，促進生物體新陳代謝；紫外線預防和治療一些疾病（如感冒、支氣管炎、扁桃腺炎和佝僂病等），因此，建築爭取適宜的日照，具有重大衛(wèi)生意義；陽光中含大量紅外線，冬季照射入室，產(chǎn)生輻射熱，提高室內(nèi)溫度，有良好的取暖和乾燥作用；日照對建築物的造型藝術(shù)也有一定的影響，能增強建築物的立體感，不同角度的陰影給人的藝術(shù)感覺不同。不利的一面：過量的日照，特別是南方炎熱地區(qū)的夏季，易造成室內(nèi)過熱，對人體不利；陽光直射工作面上會產(chǎn)生眩光，損害視力，尤其在工業(yè)廠房中，工人會因室內(nèi)過熱與眩光而易疲勞，降低工作效率；直射陽光對物品有褪色、變質(zhì)等損壞作用；有些化學藥品被曬，還會發(fā)生爆炸的危險。2.建築對日照的要求據(jù)建築的不同使用性質(zhì)而定:需要爭取日照的建築：病房、幼兒活動室和農(nóng)用日光室等，它們對日照各有特殊要求。需要避免日照的建築有兩類：一類是防止室內(nèi)過熱；另一類是避免眩光和防止化學作用的建築，如展覽室、閱覽室、精密儀器車間，以及某些工廠，實驗室，藥品車間等。3.建築日照設(shè)計的要求:應(yīng)考慮日照時間、面積及其變化範圍，以保證必需的日照或避免陽光過量射入以防室內(nèi)過熱。要相應(yīng)地採取建築措施，正確選擇房屋的朝向、間距和佈局形式，做好窗口的遮陽處理，且綜合考慮地區(qū)氣候特點，房間的自然通風及節(jié)約用地等因素而防止片面性。二、地球繞太陽運行的規(guī)律：1.地球的四季變化與太陽赤緯角:四季的形成：如圖12-1地球繞太陽一周的行程。太陽赤緯角：太陽光線與地球赤道面所夾的圓心角。是表徵不同季節(jié)的一個數(shù)值。從赤道面算起，向北為正，向南為負。如圖12-2陽光直射地球的範圍。

為說明地球面上任一觀察點的位置，通常以該地鉛垂線對赤道面的夾角表示，即該地的地理緯度。3.位置和地理緯度:2.時間和時角:地球自轉(zhuǎn)一周為一天，24小時，不同的時間用不同的時角表示。地球自轉(zhuǎn)一周為，每小時時角就是，即，為時數(shù)。如圖太陽光線與地平面間的夾角叫太陽高度角，用表示；太陽光線在地平面上的投影線與地平面正南線所夾的角叫太陽方位角，用表示；4.太陽位置和太陽高度角、方位角:三、太陽高度角和方位角的確定：確定和的目的：為了進行日照時數(shù)、日照面積、房屋朝向和間距以及房屋周圍陰影區(qū)範圍等問題設(shè)計。影響和的三個因素：赤緯（表明季節(jié)或日期變化）時角（表明時間變化）地理緯度（表明觀察點所在地方的差異）

四、地方時與標準時：地方時：當?shù)仄骄枙r，日照設(shè)計所用的時間。標準時：各個國家按所處地理位置的某一範圍，劃定所有地區(qū)的時間以某一中心子午線的時間為標準時。我國以東經(jīng)為依據(jù)作為北京時間的標準。當?shù)靥枙r與標準時之間的近似計算公式：標準時地方太陽時標準時所處的經(jīng)度地方時所處的經(jīng)度4的確定：自轉(zhuǎn)24小時，地球經(jīng)度，每轉(zhuǎn)為地方位置在中心經(jīng)度線以西，每差減在以東時，每差加。12-2棒影圖的原理及其應(yīng)用一、棒影日照圖的基本原理二、棒影日照圖的繪製步驟三、用棒影日照圖求解日照問題一、棒影日照圖的基本原理1.棒與影的關(guān)係：

設(shè)在地面上立一任意高的垂直棒。若已知某時刻太陽方位角和高度角，太陽照射棒的頂端在地面上投影，則有棒影的長度。如圖12-4。2.棒影日照圖：

利用棒與影的關(guān)係原理，可求一天的棒影變化範圍。例如：已知春、秋分日的和，可繪出其棒影軌跡圖。如圖12-5。棒影日照圖表示兩個內(nèi)容：位於觀察點的直棒在某一時刻的影的長度及方位角。某一時刻太陽的高度角及方位角。據(jù)同一時刻影的長度和方位角的數(shù)據(jù)，和由下式確定：二、棒影日照圖的繪製步驟：以廣州地區(qū)（北緯）冬至日為例：由計算法或圖解法求出廣州冬至日各時刻的方位角和高度角，據(jù)此求出影長及方位角。設(shè)棒高，其計算結(jié)果見表12-2。如圖12-6。棒影日照圖上注明緯度、季節(jié)日期、比例及指北方向等。三、用棒影日照圖求解日照問題：（一）建築物陰影區(qū)和日照區(qū)的確定：1。建築物陰影區(qū)的確定：例：求北緯地區(qū)一幢高平面呈凹形，開口部分朝北的平屋頂建築物，夏至上午10點在周圍地面上的陰影區(qū)。2室內(nèi)日照區(qū)的確定：例：求廣州冬至日14點，正南朝向的室內(nèi)日照面積，設(shè)窗臺高，窗高，牆厚。（二）確定建築物的日照時間和遮陽尺寸：這類問題，不能直接利用原有的棒影圖，而需改變指向，如圖12-8。1。日照時間的計算：例：求廣州冬至日正南朝向底層房間窗口點的日照時間，窗臺高，房間週邊房屋見圖。2。建築朝向與間距的選擇：例：設(shè)北緯地區(qū)冬至日，在室內(nèi)需要有3小時（正午前後）以上的日照時數(shù)，需依要求確定建築物朝向與間距。北緯40°地區(qū)冬至日正午時，太陽高度角為

房間的自然通風一、自然通風的組織二、建築朝向、間距與建築群的佈局三、房屋的開口和通風措施四、建築平面佈置與刨面處理基本原則一、自然通風的組織1.自然通風：由於建築物的開口（門、窗、過道等）處存在著空氣壓力差而產(chǎn)生的空氣流動。作用：利用室內(nèi)外氣流交換，可降低室溫和排除濕氣，保證房間正常氣候條件與新鮮潔淨的空氣；同時，房間有一定空氣流動，可加強人體的對流和蒸發(fā)散熱，改善人們的工作和生活條件。2.造成空氣壓力差的原因：熱壓和風壓熱壓：取決於室內(nèi)外空氣溫差所致的空氣容重差和進出氣口的高度差。如圖11-10。計算公式：：進、排風口中心線間的垂直距離；：室內(nèi)、外空氣容重。風壓：風作用在建築物上而產(chǎn)生的風壓差。如圖11-11。計算公式：：空氣動力係數(shù)；：風速；：室外空氣容重。3.風向投射角：風向投射線與房屋牆面的法線交角。如圖11-12。從室內(nèi)通風來說，風向投射角愈小則對房間通風愈有利，但屋後旋渦區(qū)較大，為保證後一排房屋的通風，兩排房屋間距一般要求達到前幢建築物高度的4-5倍，這樣用地太多。若有一定風向投射角，對室內(nèi)風的流場範圍和風速都有影響，如表11-3。4.穿堂風的設(shè)計要求：一是氣流路線應(yīng)流經(jīng)人的活動範圍，二是必須有必要的風速，最好達到0.3m/s以上。對有大量餘熱和有害物質(zhì)的生產(chǎn)車間，組織自然通風除保證必要通風量，還應(yīng)保證氣流的穩(wěn)定性和氣流線路的短捷。5.組織自然通風應(yīng)著重考慮的問題：正確選擇建築的朝向和間距、合理的佈置建築群，選擇合理的建築平、刨面形式，合理的確定開口面積及位置、門窗裝置的方法及通風的構(gòu)造措施。二、建築朝向、間距與建築群的佈局（一）建築朝向的選擇（二）房屋的間距與建築群佈局（