建筑物理（第4版）课件：建筑防热

建筑物理（第4版）

建筑防热知识单元1建筑防热途径与防热标准1.1夏季室内过热的原因1.2建筑防热的途径1.3隔热设计标准1.4室外综合温度知识单元2围护结构的隔热2.1外围护结构隔热设计的原则2.2屋面隔热2.3外墙隔热知识单元3建筑遮阳3.1建筑遮阳应遵循的原则3.2建筑遮阳的措施知识单元4建筑的自然通风4.1自然通风的作用及形成原因4.2自然通风的合理组织知识单元5空调节能与利用自然能源降温5.1空调建筑节能设计基本原则5.2自然能源利用与防热降温知识单元1建筑防热途径与防热标准1.1夏季室内过热的原因如图10-1所示(1)围护结构传入热量(2)太阳辐射(3)自然通风过程中热空气的传入(4)邻近建筑物、地面、路面对房间围护结构的反射辐射及长波辐射。(5)室内生产、生活及设备产生的余热。1.2建筑防热的途径(1)隔热(2)遮阳(3)通风(4)绿化知识单元1建筑防热途径与防热标准1.2建筑防热的途径另外，国内外近些年的研究表明，可有效利用自然能源进行建筑防热，其中包括建筑外表面的长波辐射、夜间对流、被动蒸发冷却、地冷空调、太阳能降温等。1.3隔热设计标准GB50176-1993《民用建筑热工设计规范》规定，在自然通风情况下，房屋外围护结构应满足如下隔热控制标准：1)通常情况下，屋面和东西外墙的内表面最高温度θi.max，应满足如下要求：θi.max≤te.max式中θi.max——围护结构内表面最高温度，按《民用建筑热工设计规范》规定的方法计算，单位为℃；要求。知识单元1建筑防热途径与防热标准1.3隔热设计标准知识单元1建筑防热途径与防热标准1.4室外综合温度室外综合温度＝太阳辐射当量温度＋室外空气温度-外表面长波辐射温度其中:太阳辐射当量温度可看作是太阳辐射对围护结构外表面热作用的提高程度；外表面长波辐射温度可看作外表面的辐射对围护结构的降温作用。室外综合温度有以下特点：1)室外综合温度以24小时为周期波动。如图10-2所示。2)在夏季，同一天中不同时刻，同一地点各朝向的室外综合温度不同。见图10-3。3)室外综合温度代表了室外热作用的大小。南方夏季时，除南北墙外，其他方向的墙表面，所受室外热作用较大，室外综合温度较高。因此在设计中必须进行隔热处理。知识单元1建筑防热途径与防热标准1.4室外综合温度知识单元2围护结构的隔热1)隔热重点在屋面，其次是西墙与东墙2)外表面浅色处理如图10-4所示。3)在外围护结构内部设置通风间层，靠空气对流散热。4)围护结构的热工性能应适合地区特点。5)利用水的蒸发和植被对太阳能的转化作用降低建筑物的温度。6)应充分利用自然能源降温。7)空调房间的传热系数应符合相应的规范要求。2.1外围护结构隔热设计的原则知识单元2围护结构的隔热(1)设置封闭空气间层或由绝热材料组成的隔热层如图10-5所示。(2)设计成通风屋面如图10-6所示。通风屋面的隔热效果如表10-2所示。(3)设置通风阁楼图10-7为通风阁楼示例。2.2屋面隔热知识单元2围护结构的隔热2.2屋面隔热a)双层架空粘土瓦（坡顶）b)山形槽板上铺粘土瓦（坡顶）c)双层架空水泥瓦（坡顶）d)坡顶的通风屋脊e)钢筋混凝土折板下吊木丝板f)钢筋混凝土板上铺大阶砖g)钢筋混凝土板上砌1/4砖拱h)钢筋混凝土板上砌1/4砖拱加设百叶知识单元2围护结构的隔热2.2屋面隔热编号构

造间层高度/cm外表面温度内表面温度室外气温最高/℃平均/℃最高/℃平均/℃最高出现时间最高/℃平均/℃1234567双层架空粘土瓦山型槽板上铺粘土瓦双层架空水泥瓦钢筋混凝土折板下吊木丝板钢筋混凝土板上铺大阶砖钢筋混凝土板上砌1/4砖拱钢筋混凝土板上砌1/4砖拱装百叶5159632460(内径)60(内径)48.352.054.566.060.059.056.531.632.434.1-36.338.438.332.130.036.432.829.833.834.028.827.830.0-28.832.331.814:3015:0014:00-20:0018:0019:0033.333.732.229.135.534.935.526.629.127.1-31.331.231.8表10-2通风屋面隔热效果知识单元2围护结构的隔热2.2屋面隔热知识单元2围护结构的隔热墙体隔热通常采用设置外、中、内三道防线的处理办法：（1）外

外表面采用浅色处理、增设墙面遮阳以及墙面垂直绿化等。（2）中

设置竖向通风间层，在空心砌块中填塞多孔保温材料。（3）内

在承重层内设置带铝箔的空气间层或其他隔热层。空心砌块一般利用工业废料制成，有中型砌块和小型砌块-两种，可以做成单排孔或双排孔。如图10-8a、b所示。混凝土空心砌块隔热效果见表10-2。2.3外墙隔热知识单元2围护结构的隔热2.3外墙隔热a)单排孔小型砌块b)双排孔小型砌块c)大型钢筋混凝土墙板知识单元2围护结构的隔热2.3外墙隔热墙体结构厚度/mm热阻R/(m2.K/W)衰减倍数γ0延迟时间ξ0/h内表温度/℃室外气温/℃室内气温/℃平均最高平均最高24粘土实心砖墙240.3067.555.731.5733.2829.6634.724.6小型双排孔空心混凝土砌块190.3945.205031.5633.34小型单排孔空心混凝土砌块190.1793.273.331.8635.75表10-3混凝土空心砌块隔热效果我国南方地区住宅，多用大型空心墙板。大型墙板如图10-8c所示，其隔热效果见表10-4。知识单元2围护结构的隔热2.3外墙隔热墙体结构外表面温度/℃内表面温度/℃室外气温/℃平均最高平均最高平均最高封闭空心大板34.052.032.339.730.234.8封闭空心大板外加刷白32.040.131.636.330.234.8通风空心板32.941.031.137.730.234.8通风空心板外加粉刷31.438.031.035.030.234.8表10-4大型空心墙板隔热效果复合轻型墙板通常由一种材料或多种材料多层复合而成，如图10-9所示。表10-5列出了复合轻墙板与砖墙的隔热效果比较。知识单元2围护结构的隔热2.3外墙隔热a)有通风间层的b)无通风间层的知识单元2围护结构的隔热2.3外墙隔热名称砖墙（内抹灰）有通风层的复合墙板无通风层的复合墙板总厚度/mm26012498重量/kg/m24645550内表面温度/℃平均27.8026.927.2振幅1.900.91.2最高29.7027.828.4热

阻/(m2.K/W)0.4681.9421.959室外气温/℃最高28.9平均23.3表10-5复合轻墙板与砖墙的隔热效果比较知识单元3建筑遮阳1）合理选择建筑朝向，处理好建筑物立面，尽量避免夏季太阳光直射室内。2）充分利用建筑构件和绿化遮阳。3）遮阳设置要综合考虑室内通风、采光、视野以及防雨等问题。4）建筑遮阳应经久耐用、造型美观、构造简单、使用方便。3.1建筑遮阳应遵循的原则

遮阳的方式很多，一般采用绿化、挑檐、外廊、阳台、花格、窗玻璃处理、设遮阳板、设置窗帘及室外活动遮阳等。（1）遮阳板遮阳板一般有四种形式：水平式、垂直式、综合式和挡板式。如图10-10所示。3.2建筑遮阳的措施知识单元3建筑遮阳3.2建筑遮阳的措施知识单元3建筑遮阳为了兼顾通风、采光、通视要求及便于进行构造和立面处理，可将遮阳板组合成各种不同形式，如图10-11所示。3.2建筑遮阳的措施知识单元3建筑遮阳为了避免热气流通过窗口流入室内，建筑遮阳板常用的构造方式见图10-12。3.2建筑遮阳的措施a）百叶形式遮阳板及其热流流动示意b）部分百叶形式的遮阳板c）加吸热玻璃挡板的百叶形式的遮阳板

知识单元3建筑遮阳遮阳的安装位置对室内气温的影响也非常大。图10-13a中，大量热空气直接进入室内；而图10-13b中，大部分热空气沿墙面流走；图10-13c中以百叶窗作为遮阳措施，有60%以上的太阳辐射热量传入室内；而10-13d的处理方式使传入室内的热量仅为太阳辐射热量的30%。3.2建筑遮阳的措施知识单元3建筑遮阳（2）窗玻璃的处理表10-6为各种玻璃的日光特性和热光比。3.2建筑遮阳的措施玻璃种类日光特性总得热量/%光透过量/%热光比反射/%吸收/%透过/%净片玻璃

平板玻璃

磨砂玻璃

嵌丝玻璃786812318580608784719087850.970.970.84彩色压花玻璃

绿色玻璃6553956491.14表10-6玻璃的日光特性和热光比知识单元3建筑遮阳3.2建筑遮阳的措施玻璃种类日光特性总得热量/%光透过量/%热光比反射/%吸收/%透过/%彩色压花玻璃

蓝色玻璃

琥珀玻璃6632406252726631582.321.14吸热玻璃

蓝绿色玻璃

绿色玻璃

赤褐色玻璃5657549512045444360604875500.900.801.20热反射玻璃

镀金玻璃(厚涂层)47421125201.25表10-6玻璃的日光特性和热光比（续表）知识单元3建筑遮阳3.2建筑遮阳的措施玻璃种类日光特性总得热量/%光透过量/%热光比反射/%吸收/%透过/%热反射玻璃

镀金玻璃:

中等涂层

薄涂层332142432536415338631.080.84表10-6玻璃的日光特性和热光比（续表）（3）其他可利用的遮阳形式1)绿化遮阳2)利用建筑物自身的构件解决遮阳问题知识单元3建筑遮阳3.2建筑遮阳的措施3)活动遮阳设施我国幅原辽阔，不同地区的气候特征差别非常大。建筑遮阳形式的选择必须因地制宜。根据建筑物朝向、地区气候情况采取适宜的遮阳方式。知识单元4建筑的自然通风4.1自然通风的作用及形成原因按形成原因的不同，通风分为机械通风和自然通风两种。因机械通风需要消耗能源，建筑物应尽量采用自然通风。（1）自然通风的作用1）可以利用室外的新鲜空气更新室内被污染的空气，保持室内空气的洁净；2）空气的流动可加速人体汗水蒸发和体内热量的散发，使人感到凉爽舒适；3）当室外气温低于室内气温时，可降低房屋内的温度。（2）自然通风的形成1）热压作用下的自然通风2）风压作用下的自然通风对房屋的自然通风，往往是热压和风压共同作用的结果。但自然通风的根本原因还是热压作用。知识单元4建筑的自然通风4.2自然通风的合理组织（1）合理选择建筑物朝向（2）合理选择建筑物的间距若要使后排房屋迎风面摆脱前排房屋漩涡区的影响而获得正压，建筑物的间距一般要达到4H～5H以上（H为前排房屋的高度），这在实际工程中是不可能实现的。风向投射线与房屋墙面的法线交角称为风向投射角（图10-14），要设法争取较大的风向投射角（45°左右）。在实际工程中，房屋的通风间距常采用1.3H～1.5H。（3）合理选择建筑群体布置方式建筑物的群体平面布置方式有行列式（包括并列式、错列式和斜列式）、周边式和自由式（如图10-15）。从通风考虑，错列式、斜列式的建筑物群体布置较并列、周边式为好。知识单元4建筑的自然通风4.2自然通风的合理组织a)并列式

b)错列式

c)大间距并列式d)斜列式

e)周边式f)自由式知识单元4建筑的自然通风4.2自然通风的合理组织（4）适当选择房间的开口位置和大小图10-17和图10-18给出了不同进风口和排风口位置及不同风向时的气流趋势。知识单元4建筑的自然通风4.2自然通风的合理组织知识单元4建筑的自然通风4.2自然通风的合理组织知识单元5空调节能与利用自然能源降温5.1空调建筑节能设计基本原则空调建筑节能的基本原则有：（1）合理确定室内环境标准GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》规定公共建筑空调系统室内计算参数如表10-7所示，公共建筑主要空间的设计新风量应满足表10-8的要求。JGJ134-2001《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》规定，夏热冬冷地区居住建筑空调室内卧室、起居室室内设计温度取26~28℃，换气次数取1.0次/h。（2）增加围护结构的隔热性能（3）春秋过渡或阴雨天气适当利用室外的新风（4）合理设计建筑的朝向与平面形式5.1空调建筑节能设计基本原则参

数冬

季夏

季温度/℃一般房间2025大堂、过厅18室内外温差≤10风速v/(m/s)0.10≤v≤0.200.15≤v≤0.30相对湿度/%30~6040~65表10-7公共建筑空气调节系统室内计算参数建筑类型与房间名称新风量/[m3/(h·p)]旅游旅馆客房5星级504星级403星级30表10-8公共建筑主要空间的设计新风量知识单元5空调节能与利用自然能源降温5.1空调建筑节能设计基本原则建筑类型与房间名称新风量/[m3/(h·p)]旅游旅馆餐厅、宴会厅、多功能厅5星级304星级253星级202星级15大堂、四季厅4~5星级10商业、服务4~5星级202~3星级10美容、理发、康乐设施30旅店客房一~三星级30四星级20表10-8公共建筑主要空间的设计新风量（续表）知识单元5空调节能与利用自然能源降温5.1空调建筑节能设计基本原则建筑类型与房间名称新风量/[m3/(h·p)]文化娱乐影剧院、音乐厅、录像厅20游艺厅、舞厅（包括卡拉OK歌厅）30酒吧、茶座、咖啡厅10体育馆20商场（店）、书店20