建筑物理(热工学)_建筑防热PPT演示课件

建筑防热,1,严寒地区,寒冷地区,夏热冬冷地区,夏热冬暖地区,温和地区,寒冷地区,严寒地区,寒冷地区,严寒地区,建筑热工设计分区,2,建筑热工设计分区及设计要求,3,室内热环境的影响因素,通过屋顶、墙、地面和窗的导热,通过敞开的门和窗的对流换热,太阳辐射透过玻璃被室内墙面和地面吸收,室内各表面间辐射换热,室内的内热源（电器、人体）,4,建筑体形；建筑物朝向和间距；防风；防潮；围护结构保温；,建筑保温的途径,5,建筑体形,6,建筑体形,体形系数：建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。体形系数越大，散热量越大。一般控制在0.3以下。体形系数与建筑物横截面形状和层数有关。,7,建筑物朝向和间距,争取获得更多太阳辐射。建筑墙体大面积面向南方，多设透光玻璃窗。建筑物保持适当间距，满足冬季日照要求。,8,防风,减少冬季室外的大风速区域，避开冬季主导风向，减少门窗洞口。减少建筑围护结构的渗风薄弱部位，增强建筑物的密闭性。从卫生角度考虑需要一定的换气量。,9,围护结构隔热；窗口遮阳；自然通风；,建筑防热的途径,10,围护结构的隔热设计,隔热设计标准民用建筑热工设计规范：房间在自然通风情况下，建筑物的屋顶和东西外墙内表面最高温度应满足：,围护结构内表面最高温度（按围护结构实际构造计算确定）,夏季室外计算温度最高值（按规范的规定取值）,内表面最高温度,直接关系人体辐射散热,直接反应围护结构隔热性能,11,围护结构的隔热设计,室外综合温度：围护结构外表面在室外热作用下所得到的热量：,q1,q3一般数值不大，可忽略不计。,12,室外综合温度,太阳辐射当量温度,将室外空气温度和太阳辐射的作用综合起来，等效于室外综合温度的作用：,13,室外综合温度,广州市某建筑平屋顶的表面状况实测值；太阳辐射当量温度所占比例相当大；室外综合温度以24小时为周期波动。,14,室外综合温度,平屋顶、东西墙所受室外热作用最大，对它们进行隔热处理非常重要。,15,围护结构隔热设计与计算,见【例1.4-1】,16,围护结构隔热措施,屋顶隔热外墙隔热,17,屋顶隔热,浅色屋顶绝热屋顶通风隔热屋顶阁楼隔热屋顶蓄水隔热屋顶种植隔热屋顶,18,浅色屋顶,19,浅色屋顶,20,绝热屋顶,导热系数、热惰性指标,19.8,7,21,通风隔热屋顶,22,通风隔热屋顶,23,通风隔热屋顶,通风隔热屋顶传热过程示意图,24,层内风速,层内风速是影响通风屋顶隔热效果的重要因素；层内风速应至少达到0.2m/s，通风屋面才有较好的隔热效果；风速越大，隔热效果越好，当风速大于0.8m/s时再增加风速无明显改善；平屋顶：风压驱动为主，室外风速，兜风檐口；坡屋顶：风压、热压共同驱动，温差与高差；降低间层空气阻力：清理层内杂物，增加空气进出口面积与间层横截面积，加大间层高度（200240mm）。,25,层内气流组织方式,26,通风隔热屋顶设计原则,a.屋面外表面应刷白或浅色；b.通风空气间层的高度在200240mm之间为宜；c.应在通风屋面的进出口间造成一个压差，以增加间层内的空气流动速度；d.太长的通风间层要避免；e.通风间层内空气流动方向应与该建筑物所在地的夏季主导风向一致，以获得较大的通风量；f.当通风屋面带有保温材料时，应该将保温材料布置在下层屋面；g.通风屋面这重结构不适用于冬季时间长，夏季时间短的地区。,27,通风隔热屋顶效果,28,通风隔热屋顶效果,29,阁楼隔热屋顶,30,蓄水隔热屋顶,蓄水深度以150mm左右为宜。,31,种植隔热屋顶,32,外墙隔热,砌块砖墙大板砖墙轻板砖墙通风墙,33,砌块砖墙,34,砌块砖墙,35,大板砖墙,36,轻板砖墙,37,通风墙,38,屋顶和外墙相关标准,表4.2.2-5夏热冬暖地区围护结构传热系数和遮阳系数限值,夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准,公共建筑节能设计标准,39,窗口隔热,导热太阳辐射得热空气渗透换热,通过窗口的传热过程：,40,窗口隔热,实体墙的传热量仅占整个墙面传热量的30%。通过窗的传热量所占比例最大，而且在通过窗的传热中，主要是太阳辐射得热，温差传热部分并不大。,41,夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准,42,公共建筑节能设计标准,夏热冬暖地区围护结构传热系数和遮阳系数限值,43,遮阳系数,定义：在法向入射条件下，通过某透光系统的太阳辐射热量与相同入射条件下的标准太阳辐射热量之比。外遮阳系数（SD）：带有外遮阳构造的窗口夏季透过的太阳辐射热量与不带外遮阳构造的窗口夏季透过的太阳辐射热量之比。玻璃遮蔽系数（Se）：在标准辐射条件下，玻璃或其它透明材料有效辐射波段太阳辐射能的透过量与标准玻璃在同样条件下的透过量的比值。外窗综合遮阳系数（SW）：考虑窗和外遮阳装置综合遮阳效果的系数，其值为窗外遮阳系数SD、窗玻璃遮蔽系数Se、玻璃面积比三者的乘积。,44,遮阳系数,建筑物的外窗和透明的玻璃幕墙应优先采用外遮阳构件达到隔热要求。当外遮阳功能无法满足窗口综合遮阳系数Sw设计限值时，考虑选择减小窗玻璃或幕墙玻璃的遮蔽系数Se的方法来达到隔热要求。,45,窗口遮阳的基本形式,水平式,可遮挡高度角较大、从窗户上方投射下来的直射阳光。北回归线以北地区，适用于南向窗口。北回归线以南地区，适用于南向和北向窗口。,46,窗口遮阳的基本形式,垂直式,可遮挡高度角较小、从窗户侧向投射过来的直射阳光。适用于北向、东北向和西北向窗口。,47,窗口遮阳的基本形式,综合式,可遮挡中等大小高度角、从窗户前侧向斜射过来的直射阳光。适用于东南向和西南向窗口。,48,窗口遮阳的基本形式,挡板式,可遮挡高度角较小、从窗户正前方投射过来的直射阳光。适用于东向和西向窗口。,49,窗口遮阳的基本形式,四种基本形式的适用朝向不是绝对的，在设计中需要根据建筑要求、构造方式和经济条件进行比较选择。永久性临时性（布帘、布蓬和竹帘等）绿化遮阳结合建筑构件遮阳：大挑檐、设置外廊等。,50,窗口遮阳的尺寸计算,水平式遮阳：,水平挑出长度：,水平板端挑出长度：,计算标准：满窗遮阳,51,窗口遮阳的尺寸计算,52,窗口遮阳的作用与效果,遮挡太阳辐射降低室内气温影响室内采光影响室内通风,53,遮挡太阳辐射,54,降低室内气温,55,影响室内采光和通风,一般室内照度降低5373（通过控制可见光透过率保证室内采光）。阻挡直射阳光，防止眩光。使得室内照度分布更加均匀。室内通风减弱2247。,56,遮阳设施构造设计要点,满足太阳辐射遮挡采光通风视野立面造型构造,57,视野、采光,58,通风,59,百叶片与格子板,60,通风,61,外挑钢构架窗口外遮阳形式,62,可调节遮阳（日调节年调节）,63,玻璃的太阳辐射得热,64,Low-e（低发射率）贴膜玻璃,高反射率低发射率（0.33）,透射率,反射率,可见光区380780,近红外区7802500,65,反射型贴膜玻璃,低投射率高反射率低吸收率,透射率,反射率,66,吸收型贴膜玻璃,低投射率低反射率高吸收率,透射率,反射率,67,普通玻璃,反射玻璃,吸热玻璃,68,广州地区高新校区建筑节能设计标准,玻璃或玻璃组件的遮蔽系数Se的设计计算选值及其可见光透过率的设计限值,注：选取任何玻璃都应该满足表中对玻璃或玻璃组件的可见光透过率的设计限值。,69,窗性能综合评价,加拿大窗户能耗等级评价制冷季ERC体系,垂直入射下窗的太阳辐射得热系数,窗的综合传热系数,75Pa下测得的空气渗透率,窗的面积,窗能耗等级评价指标，ERC越低，窗引起的空调能耗越小。,供暖季ER体系,70,窗性能综合评价,美国窗户能耗等级评价体系：,英国窗户能耗等级评价体系：,71,建筑贴膜玻璃光热性能分析与分级（华工硕士论文）综合考虑贴膜玻璃的可见光透过率和遮阳系数两个性能指标，首先按透光性能分为5级，然后在每级中按遮阳性能再分5小级。这种分级方法兼顾采光和节能，实用性好。,72,自然通风,作用原理自然通风的设计,73,自然通风的作用,呼吸新鲜空气；排除房间内余热、湿气，降低室内空气温度和湿度；排除烟尘和气味，提高空气品质；增加人体蒸发散热量，维持热舒适。,74,自然通风的原理热压通风,温差驱动，室内空气自下而上流动；取决于室内外空气的密度差和进出口高差；,低温、重空气,高温、轻空气,75,自然通风的原理风压通风,建筑物的迎风面空气受阻，风速减小，动能变成静压，形成正压区；建筑物的背风面、屋顶和两侧因气流曲绕（涡流），形成负压区；,76,自然通风的原理风压通风,风压取决于室外风速：,77,自然通风的原理风压通风,工厂的热加工车间有稳定热源，热压通风较为稳定和普遍；沿海地带的建筑物风压较大，风压通风较为普遍；一般民用建筑中，室内外温差不大，进排气口高度相近，难以形成有效的热压通风，主要依靠风压组织自然通风。,78,自然通风的设计,建筑物朝向建筑群布局房间开口位置和面积与通风有关的构造措施利用环境组织通风建筑物平面布置与剖面处理的基本原则,79,建筑物朝向,风玫瑰图是自然通风设计的基本依据。建筑物迎风面出现的最大压力在与风向垂直的面上，所以建筑物朝向应尽量靠近夏季主导风向。南向和南偏东向。,80,建筑物朝向,南北朝向同时有利于减少太阳辐射得热。,81,建筑物朝向,综合考虑自然通风、太阳辐射和暴风雨，广州地区建筑物的最佳朝向。,82,建筑群布局涡流,背风涡流区风力弱、风向不稳定，处于涡流区的建筑物很难形成有效自然通风。,83,建筑群布局涡流,背风涡流区长度与建筑物的长宽高有关。,84,建筑群布局涡流,背风涡流区长度与风向投射角有关。风向投射角越大，涡流区长度越小，室内风速也越低。,85,建筑群布局涡流,避开涡流区的设计方法：合理设计建筑物的体形；适当增大风向投射角：,涡流区小有利于后排建筑自然通风,风向投射角大,室内风速小不利于本体建筑自然通风,86,建筑群布局平面布局,87,建筑群布局建筑高度影响,高层建筑：楼房风,88,房间开口位置和面积,开口位置的影响（平面图）,89,房间开口位置和面积,开口位置的影响（剖面图）,90,房间开口位置和面积,开口面积的影响,最佳通风效果：开口宽度为开间宽度的1/32/3开口面积为地板面积的1525,91,与通风有关的构造措施,开口面积的影响,92,利用环境组织通风,绿化具有一定的降温作用,93,利用环境组织通风,海陆风,山谷风,94,建筑物平面布置与剖面处理的基本原则,主要的使用房间布置在夏季迎风面，辅助用房可布置在背风面。当房间的进风口不能正对夏季主导风向时，可采用台阶式的平面组合或设置挡风板加强自然通风。利用楼梯间、小厅和天井等增加建筑物内部的开口面积，充分利用开口