建筑物理调研报告

1、建筑热工相关问题的调查研究以湖北工业大学等相关建筑为例(张1第2节周3郑4周5何6)建筑热工是研究室内外热湿对建筑围护结构和室内热环境的影响，是建筑设计的重要依据。建筑热工的主要任务是研究如何创造一个合适的室内热环境来满足各种办公、生产活动、人们工作和生活的需要。建筑不仅要抵御严寒和酷暑，还要驱散室内多余的热量和湿气。对于特殊建筑，如空调房间和冷库，不仅要考虑热工性能，还要考虑投资和节能。主要研究对象是保温、隔热、通风、遮阳等。关键词：建筑热工、保温、通风、遮阳第一章保温隔热，即冬季隔热和夏季隔热，原则上主要是通过一定的措施和方法来处理建筑物降低热传导、对流和辐射的传热效率。建筑设计师在设计建

2、筑结构时，应根据当地气候进行合理有效的隔热设计，以达到改善室内热环境的目的。本次建筑保温性能的研究活动主要集中在以下几个方面。1.1设计建筑形状时，主要目的是减少外围护结构的面积。减少围护结构面积主要是指减少墙体、门、窗等的面积。包围在大楼周围。这种保温方法的原理是由稳定传热状态下平壁总传热的公式Q=q*F导出的。在平壁热流强度和传热时间不变的情况下，总传热的主要影响因素是围护结构的面积，该结构的面积也较小，向外传递的热量也较小。这种保温方式在我们的生活中非常普遍，也是最基本的保温设计措施。团队选择了湖北工业大学宿舍作为案例(如图1.1所示。湖北工业大学西区17个学生宿舍)。通过调查分析，我们

3、发现所有四人宿舍如图1.2施工图所示，深度为4.8m，宽度为3.2 m，其余与外界接触的墙体长度为3.2m，这样可以大大减少与外界大气接触的表面积，从而降低相同体积下建筑的体形系数。然而，减小外壳结构的面积也会有一些不利影响。随着室外结构面积的减少，门窗的安装面积有一定的限制，导致居室内空气混浊、光线暗淡等不利影响，给采光和通风带来不利影响。因此，为了避免上述不利影响，校园内大多数教学教室不采用这种保温方法，其表面宽度往往大于其深度。1.2。建筑围护结构设计的核心是使用高性能保温材料。我们以建筑保温中经常注意的热传导为例进行分析。导热系数是物质导热系数的符号，也是物质的物理属性之一。值越小，热

4、导率越差，隔热效果越好。相反，值越大，其隔热效果越差。不同的隔热材料具有非常不同的热导率和不同的隔热效果。例如，木材的导热系数为0.140.38，而水泥混凝土结构的导热系数在1.0以上。因此，木材的保温效果优于水泥混凝土结构。这是除美观原因外的另一个重要原因，即一些建筑采用木地板(公户北区6号教学楼木地板见图1.3)和木天花板(江汉路三福百货木制天花板见图1.4)。当然，不仅木材可以用作隔热材料，各种其他有机和无机隔热材料也可以。除了保温效果外，还必须考虑经济美观、防火等因素。除了影响材料本身导热性的因素外，其密度和绝缘材料所处的环境温度也起着非常重要的作用。同一种材料在不同密度下的导热系数差

5、别很大。不同的密度表明材料的孔隙率和性能状态不同。当孔隙率也很大时，孔隙率与热导率的比值越大，导致材料的总热导率降低。图1.5所示的建筑用空心砖利用上述原理达到保温的目的。1.3。在设计朝向和间距时，关键是合理控制日照量。众所周知，无论建筑的保温性能有多好，最好从源头抓起，合理控制日照量。这个问题对于地理纬度和海拔较高的寒冷地区的冬季非常重要。对于寒冷地区，可以采用合理的朝向和合理的间距来增加室外围护结构的日照，提高结构的表面温度，进而降低室内平墙和室外平墙之间的温差，即温度梯度，以降低传热速度，从而达到保温的目的。当然，对于炎热地区，我们应该减少外围结构接收的光量。首先，我们应该降低因阳光辐

6、射而增加的室内温度。第二，我们应该降低从室外到室内的热传递速度。图1.6是我们在调查期间拍摄的湖泊工程科技综合楼。因为设计面向西方，而且在建筑前面没有有效的屏障，所以建筑的室内温度极高。1.4。在结构设计中，重点是气密和防潮处理。冬天，室外温度低。当冷空气从室外流入室内时，它会迅速与室内环境相互作用，导致室内温度波动。因此，在设计建筑结构时，应提高建筑的密封性能，防止冷空气渗透的不利影响。如图1.7所示，湖北工业大学第一教学楼走廊安装了窗户，防止冬季冷空气进入。在冬天，窗户是关闭的，以增加建筑的密封性能，在夏天，通过打开窗户让自然风通过，可以降低室内温度。增加建筑的紧密度可以大大减少室内和室外

7、的热交换，还可以减少建筑围护结构与室外的接触面积。两者共同努力达到保温的目的。但是，如果不采取有效的措施来提高建筑的密封性，就会降低室内的光照强度，影响室内的通风。第二章隔热建筑热防护是指为防止室内过热和改善室内热环境而采取的综合措施。在建筑总体规划和单体建筑设计中，应根据建筑使用要求采取热工保护措施。室内过热是指强烈的热辐射室内过热的原因是：在太阳辐射和室外温度的作用下，围护结构内表面和室内空气温度升高；(2)通过窗户进入室内的太阳辐射热(包括建筑物墙面和地面吸收太阳辐射热后向外辐射的热量)，使部分地面、家具等吸收热量，加热室内空气；(3)自然通风时带进带出的热量；室内生产或活动中产生的余热

8、，包括人体散热。2.2隔热措施隔热措施主要包括以下几点：(1)减弱室外热效应。正确选择建筑的朝向和布局可以有效降低主体结构的日照量，从而降低室内温度。我们上面提到的科技大楼朝东朝西。白天，由于阳光直射，建筑物吸收了太多的热量。如果热量不能有效散发，室内温度会更高。然而，它的外围结构主要由灰白色材料制成，可以反射阳光并减少辐射吸收。此外，在科技大楼前有一个大约200平方米的绿色花坛，后面是许多高大的常青树。通过植物的光合作用，它们可以有效地吸收热辐射，降低环境辐射和温度，冷却高温气体(如图2.1中科技大楼的航空照片所示)。与此同时，建筑后面不远是浔泗河，由于水的比热容大，温度影响小，可以明显降低

9、周围的室外温度。(2)外围结构的隔热(白天)和散热(夜间)。屋顶和外墙，尤其是西墙，必须隔热。外围结构保温的目的是控制外围结构的内表面温度及其波动范围，使内表面最高温度与室外最高综合温度之间有一定的延迟时间。在外围结构中，屋顶的隔热要求最高，其次是西墙。(1)降低室外综合温度。结构的外表面使用浅色涂料，光滑的饰面材料如瓷砖可用于减少结构表面对太阳辐射的吸收。遮阳设施，如遮阳幕墙，设置在屋顶或墙壁的外侧，以有效降低太阳辐射强度。在屋顶和墙壁上植树、种植攀缘植物或草皮、绿化环境(如图2.2所示，公户西部的住宅建筑)可以大大减少作用于建筑物外表面的太阳辐射。(2)外围保护结构的合理选择。为了控制外围

10、结构内表面的温度，应合理选择结构的热阻值(见建筑保温)、衰减值和延迟时间。(3)采用带通风夹层的外围防护结构。本发明主要利用自然通风的风压效应，从夹层中带走部分热量，减少传入室内的热量，有利于白天隔热，晚上散热；(4)采用蓄水屋面。水的蒸发被用来消耗屋顶的太阳辐射热。有漂浮储水屋顶、淋水屋顶等。(3)房间自然通风，消除房间余热。合理组织房间自然通风和室内外气流交换，可以调节室内热环境，保持室内空气新鲜，消除余热，提高人体热舒适性。进口房间的风应该干燥凉爽。建筑设计应选择合适的开口位置和面积，这有利于组织通流，扩大室内气流的流场范围。居住区的总体布局、单体建筑的设计方案和门窗的设置都应有利于自然

11、通风。如图2.3科技楼楼层示意图所示，前门和后门由走廊连接。夏天，武汉盛行的风向是东南风，而科技大楼正好位于东西方向。自然风可以径直穿过(4)窗户遮阳，阻挡阳光直射进入房间。遮阳的作用是防止太阳直接辐射透过窗户，减少对人体和室内的热辐射，降低室内温度。但同时，遮阳设施也会对室内的采光和通风产生一定的不利影响。遮阳设计要求：夏季防止阳光直射进入室内，避免过热，同时不影响冬季必要的日照和阴天充足的照明。遮阳设施应作为导风和防雨部件。就结构而言，它不影响人们从外面看，耐用、简单、轻便、美观。因此，合理的遮阳形式、正确的朝向、合适的构件尺寸和材料选择是达到最佳遮阳效果必须考虑的因素。(5)尽量减少室内

12、余热。在民用建筑中，室内余热主要是生活用热和家用电器的散热。前者往往是不可避免的，而对于后者，低热值的灯具和设备应选择和安排在通风良好的位置，以便迅速排放到室外。有必要特别指出，室内环境的过热往往是由多种因素造成的，因此，必须采取综合措施，以取得更好的效果。第三章通风建筑通风包括机械通风和自然通风。自然通风是一种节能通风方式。大多数学校自然通风。经过多次现场调查，我们获得了许多采用不同通风技术的通风实例。3.1热压通风建筑设计中庭设计是通过热压通风原理来改善自然通风效果的设计。由于室内和室外的温差，热空气上升，冷空气下降。随着中庭面积的增加，热压通风效果会越来越好。图3.1是艺术大楼b座的中庭

13、。中庭被走廊和教室包围着。该建筑共有12层，中庭采用大深度空间的形式。采用这种通风方式可以有效降低能量输出，达到节能减排的目的。然而，自然通风受到天气的限制，只有在有风的时候才会相对凉爽。中庭通风设计符合烟囱效应。中庭周围建筑的热量从中间向上流动，温度较低的空气向下流动。可以看出，由于文理大楼的深度大，开口小，采光不好。这说明这种结构是专门用于通风的，而照明主要是通过外墙的窗户来实现的。3.2风压通风建筑设计图3.2为湖北工业大学教学楼，符合风压原理。夏天，武汉的主导风向是东南风。训练大楼从西向东。法线与武汉的夏季风向略有不同。风向投影角约为30 60。夏天，风会吹到训练大楼的前面。因此，训练

14、大楼的正面是迎风面，压力大于大气压，形成正压区。风被迎风面阻挡，并通过建筑物底部和两侧的开口流动。训练大楼的后部没有完全封闭。有一个开口形成对流。同时，根据伯努利流动空气原理，流动空气的压力随着风速的增大而减小。训练大楼的前后开口和中部形成通风通道。当东风吹来时，将形成一个负压区。推动周围空气流动。训练大楼实现了风压和热压的联合作用。经过观察，我们发现第二教学楼和文科楼也是按照这种结构建造的。也就是说，它在南北方向上是封闭的，在东西方向上是部分开放的，形成从东到西的通风方向。3.3建筑窗户的通风图3.3是文科楼b座的教室。可以看出，该窗口是滑动窗口。只有半开，没有全开。教室的两边都有窗户，形成

15、对流通风。夏天，风从东南吹进来。迎风面的窗户作为迎风面的进风口。风吹进教室，从背风面的出风口流出，形成通流。气压差越大，风阻越小，通风越顺畅。当使用完全打开的窗户时，可以达到最佳的通风效果。然而，由于全打开的窗户具有高风险因素和相对较高的维护成本，所以学校中很少有全打开的窗户。室内通风分为单侧通风、对流通风和多样化通风。规则结构的建筑适用于单面通风和双面通风，柔性结构的建筑可采用多面通风。单侧通风的原理是风的浮力和絮状物流动，通过窗户的高度差产生通风。看看学校的教室，大多数都是双面通风结构。在特殊情况下，单侧通风应该是一种选择。3.4机械排气和自然空气补充在某些情况下，控制室的环境不能通过自然

16、通风来控制。此时，需要机械通风。食堂烹饪释放的热量需要通过排气扇排出室内热量来处理。在民用建筑中，需要在厨房内安装排气扇来清除油烟，室内的污浊气体由排气扇排出，室外的洁净气体通过门窗进入。如图3.4中央食堂，图3.5向阳二汽基地新建住宅小区。第四章遮阳在炎热的夏季地区，遮阳对降低建筑能耗、提高室内居住舒适度有着重要的作用。类型有：窗户、屋顶、墙壁、绿色遮阳和其他形式。在这些措施中，窗口无疑是最重要的。这些表格将在下面单独描述。窗口主要分为固定窗口和活动窗口。固定外遮阳有三种基本形式：水平、垂直和挡板遮阳。水平遮阳：它可以阻挡窗户上方的阳光。适用于朝南的外窗(如图4.1左华公分校行政中心)；垂直遮阳：它可以阻挡窗户两边的阳光。适用于朝北的窗户；用挡板遮挡。它可以阻挡阳光照射窗户。它适合接近东西向的外窗。实际上，它可以单独使用，也可以组合使用。常见的有组合式(如图4.2右侧铁路司机学校教学楼)、固定百叶窗、网格遮阳等。固定遮阳不可避免地会带来与照明、自然通风、冬季取暖、视野等的冲突。可移动遮阳板可以根据用户的个人喜好和其他要求自由控制遮阳板系统的工作状态。主要形式有遮阳卷帘、活动百页遮阳帘等。屋顶遮阳：屋顶遮阳通过屋顶构件可以有效地遮挡太阳