建筑热环境与建筑节能(西安建筑科技大学)

课程的目的和任务本课程的目的是探讨外部热环境的特性、室内热环境的形成原因与特性，以及人对环境的要求，是一门反映人－建筑－自然环境三者之间关系的科学。通过学习这门科学，我们要完成这样的任务：了解人和生产过程需要什么样的室内、外热环境；了解室内、外热环境形成特征和影响因素；掌握改变或控制这些室内、外热环境的基本原理与方法。通过本课程学习使学生了解围护结构传热基础知识，以及如何合理地解决房屋的保温、防热、防潮及节能设计等问题，理解并掌握建筑热工、建筑节能及室内热环境设计所必需的技术基础知识。第一页，共49页。第一页，共49页。第三部分建筑热环境设计本讲主要内容建筑保温设计:建筑保温综合处理原则，外墙和屋顶的保温设计，外窗、外门和地面保温设计，特殊部位保温设计，被动式太阳能利用设计初步建筑隔热设计:建筑防热综合途径，建筑防热控制指标，屋顶和外墙的隔热设计，自然通风，窗口遮阳建筑隔热设计,建筑日照设计,日照基本原理,棒影图的应用.本讲总结推荐课外阅读书目、资料第二页，共49页。第二页，共49页。回顾第一部分基础知识

第一章绪论建筑热环境分类建筑热工学的任务建筑热工学基本内容第二章建筑热工学基础知识建筑中的几中传热现象建筑围护结构传热基本方式湿空气的物理性质室内热环境及其评价室外热环境因素第三页，共49页。第三页，共49页。

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第三章建筑围护结构的传热原理及计算

稳定传热一维稳定传热特征平壁内的导热过程平壁的稳定传热过程封闭空气间层的热阻平壁内部温度的计算

周期性不稳定传热谐波热作用谐波热作用下的传热特征谐波热作用下材料和围护结构的热特性指标谐波热作用下平壁的传热计算温度波在平壁内的衰减和延迟计算第四页，共49页。第四页，共49页。

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第五章外围护结构的湿状况

材料的吸湿外围护结构中的水分转移围护结构的蒸汽渗透内部冷凝的检验防止和控制冷凝的措施防止和控制表面冷凝防止和控制内部冷凝第五页，共49页。第五页，共49页。建筑热环境在建筑学教学计划中的定位分析第六页，共49页。第六页，共49页。参考资料第七页，共49页。第七页，共49页。第八页，共49页。第八页，共49页。建筑保温设计建筑保温设计综合处理的基本原则外墙和屋顶的保温设计外窗、外门和地面的保温设计特殊部位保温设计被动式利用太阳能设计初步第九页，共49页。第九页，共49页。保温设计综合处理的基本原则充分利用可再生能源防止冷风的不利影响选择合理的建筑体形与平面形式使房间具有良好的热特性与合理的供热系统第十页，共49页。第十页，共49页。外墙和屋顶的保温设计外墙和屋顶是建筑外围护结构的主体部分，对其保温能力的要求，取决于房间的使用性质及技术经济条件。一般从下面几个方面来考虑：保证内表面不结露，即内表面温度不得低于室内空气的露点温度；对于大量的民用建筑，不仅要保证内表面不结露，还需满足一定的热舒适条件，限制内表面温度，以免产生过强的冷辐射效应；从节能要求考虑，热损失应尽可能的小；应具有一定的热稳定性。第十一页，共49页。第十一页，共49页。最小传热阻按我国现行设计规范，保温设计是取阴寒天气作为设计计算基准条件。以下是我国国家标准《民用建筑热工设计规范》中规定的设计方法---最小热阻法。第十二页，共49页。第十二页，共49页。以上参数的确定原则和选用方法为：冬季室内计算温度titi值因房间使用性质不同而有不同的规定值。

对于一般居住建筑取18℃；对于高级居住建筑、医疗和福利建筑、托幼建筑等，取20℃

。冬季室外计算温度te

te值的选取较为复杂一些，它的取值大小与所设计的外墙或屋顶的热惰性指标值大小有关。一般说来，热惰性指标值大，te取值较高，相反亦然。我国规范对te的选取作了具体规定，见表3--1第十三页，共49页。第十三页，共49页。第十四页，共49页。第十四页，共49页。室内空气与外墙（或屋顶）内表面之间的允许温［Δt］允许温差［Δt］，根据房间性质及结构，按表3-2取值。第十五页，共49页。第十五页，共49页。温差修正系数n第十六页，共49页。第十六页，共49页。内表面换热阻Ri，按第二章表2-2取值。

按上述步骤，在取得各参数值后，便可求得Ro.min

。应当注意，求得这个最小传热组，并不意味着外围护结构的实有热阻一定要刚好等于最小传热阻，它只是起码的标准。实际热阻应高于或等于它，但不得低于它。

Ro≥Ro.min第十七页，共49页。第十七页，共49页。

此外，在实际设计当中，当居住建筑、医院、幼儿园、办公楼、学校和门诊部等建筑物的外墙为轻质材料时，外墙的最小传热阻应在前述计算求得Ro.min的基础上进行附加，其附加值应按表3-4的规定采用。第十八页，共49页。第十八页，共49页。绝热材料

所谓绝热材料是指那些绝热性能比较高，也就是导热系数比较小的材料。通常把导热系数λ<0.25，并能用于绝热工程的称为绝热材料把用于控制室内热量外流的叫保温材料。防止热量进入室内的叫隔热材料。第十九页，共49页。第十九页，共49页。影响材料导热系数λ的因素：1.密度；2.湿度；3.温度

绝热材料的选择（按热物理性能、强度、耐久性、耐火性及耐侵蚀性等，满足要求）第二十页，共49页。第二十页，共49页。

三、选择保温构造方案（一）保温构造的种类1.单设保温层（见图3-6）2.封闭空气间层保温（一般空气间层厚4-5cm）3.保温与承重相结合（见图3-7）4.混合型构造（见图3-8）第二十一页，共49页。第二十一页，共49页。选择保温构造方案保温构造的种类单设保温层（见图3-6）（一般空气间层厚4-5cm)D保温与承重相结合（见图3-7）

d混合型构造（见图3-8）第二十二页，共49页。第二十二页，共49页。第二十三页，共49页。第二十三页，共49页。单设保温层复合结构的形式及持点内保温和外保温外保温的优点主要有：保护墙或屋顶，降低温度应力起伏，提高结构的耐久性;有利于房间热稳定性；防止内部产生水蒸汽凝结；消除热桥；有利于旧房节能改造；节约使用空间.第二十四页，共49页。第二十四页，共49页。第二十五页，共49页。第二十五页，共49页。

防水层不设在保温层上边，而是倒过来设在保温层底下,这种方法，在国外叫作"Upsidedown"构造方法;简称USD构法。第二十六页，共49页。第二十六页，共49页。外窗、外门和地面的保温设计

对一栋建筑物来说，外窗户、外门和地面在外围护结构总面积中占有相当的比例，一般在30-60%之间。从冬季失热量来看，外窗、外门及地面的失热量要大于外墙和屋顶的失热丘，表3-5是西安建筑科技大学一栋住宅楼外围护结构各部分耗热量分布。第二十七页，共49页。第二十七页，共49页。窗户的保温设计控制窗墙面积比（表3-6）按我国设计规范，窗墙面积比=窗户洞口面积/外墙面积（开间*层高）提高气密性，减少冷风渗透我国的有关标准规定，在窗两侧空气压差为10Pa的条件.单位时间内每米缝长的空气渗透量q1的允许标准如下：在低层和多层建筑中应不大于4.0m3/（m.h）在中、高层建筑中应不大于2.5m3/（m.h）第二十八页，共49页。第二十八页，共49页。第二十九页，共49页。第二十九页，共49页。窗缝的处理第三十页，共49页。第三十页，共49页。提高窗户的保温能力改善窗框保温性能改善窗玻璃部分的保温能力合理选择窗户类型外门保温设计

这里的外门包括户门（不采暖楼梯间）、单元门（采暖楼梯间）阳台门下部以及与室外空气直接接触的其他各式各样的门。门的热阻一般比窗户的热阻大，而比外墙和屋顶的热阻小，因而也是建筑外围护结构保温的薄弱环节，见表3-8第三十一页，共49页。第三十一页，共49页。第三十二页，共49页。第三十二页，共49页。地板的保温设计人体足部与地板直接接触传热地板面层材料的密度、比热容和导热系数值的大小是决定地面的热工指标吸热指数的重要参数。B是与传热阻R不同的另一个热工指标。B越大，则从人脚吸取的热量越多越快。根据B值，我国将地面划分为三类（表3-9）。第三十三页，共49页。第三十三页，共49页。

试验研究证明，地面对人体热舒适及健康影响最大的是厚度约3---4mm的面层材料。第三十四页，共49页。第三十四页，共49页。沿底层外墙周边局部的保温处理我国规范规定，对于严寒地区采暖建筑的底层地面，当建筑物周边无采暖管沟时，在外墙内侧0.5—1.0m范围内应铺设保温层，其热阻不应小于外墙的热阻。第三十五页，共49页。第三十五页，共49页。特殊部位保温设计围护结构交角处的保温设计

围护结构的交角，包括外墙转角、内外墙交角、楼板或屋顶与外墙的交角等。第三十六页，共49页。第三十六页，共49页。第三十七页，共49页。第三十七页，共49页。第五节被动式利用太阳能设计初步太阳能建筑主动式运行中需要机械动力被动式不需要机械动力直接受益式间接受益式集热墙水墙附加日光间第三十八页，共49页。第三十八页，共49页。第三十九页，共49页。第三十九页，共49页。第四十页，共49页。第四十页，共49页。第四十一页，共49页。第四十一页，共49页。第五节被动式利用太阳能设计初步

英国伦敦连排住宅原型第四十二页，共