建筑热环境设计.ppt

1、我国约有60个地区的建筑热环境、建筑保温的空气湿度、防潮围护结构、隔热建筑以及建筑的日照和遮阳设计都要求冬季室内采暖。在这些地区的建筑设计中，既要保证良好的室内热环境，又要注意节约能耗和建筑供暖成本，即注意建筑保温。建筑保温设计中考虑的不利情况是冬季多云。建筑保温主要包括围护结构保温建筑设计中的保温综合处理。建筑保温设计考虑的不利条件是冬季阴天，室外温度稳定低，昼夜温差小。室内温度由供暖设备维持，热量继续从室内流向室外。因此，冬季围护结构的传热可以根据稳定传热进行粗略计算。基本传热过程和各过程的主要传热方式表面热封套的内表面主要通过对流和辐射从房间获得热量，从房间每单位时间每单位面积内表面获得

2、的热量Qi=I(Ti-I)I=Riciri=1/I(MK/W)Qi=(Ti-I)/RI组分传热qi=n/dn*(n-n 1)热导率G=/d热阻R=D/组分热阻表示封套中各材料层的热流热阻越大表面散热量qe=e(e- te)，围护结构的传热过程和传热量，内表面传热系数的定义为：当内表面与室内空气的温差为IK(IC)时，单位时间内单位表面积的传热量。内表面传热系数应该是内表面辐射传热系数(ri)和内表面对流传热系数(ci)的总和。外表面传热系数外表面传热系数(e)的倒数称为外表面传热阻力、传热系数和围护结构传热阻力。在稳定传热的条件下，三个传热过程中单位时间和围护结构面积的传热相等。Qi=qe=q

3、n=q根据稳定传热的计算，单位时间和单位面积内平壁围护结构中各材料层的传热量分别为1d1、2d2和3d3，分别代表围护结构各材料层的传热能力，也称为材料层的“导热系数”。导热系数的倒数称为“构件热阻”，k称为围护结构传热系数，它可以解释围护结构在稳定传热条件下的保温性能、传热系数和围护结构传热阻力，而一般结构内表面传热系数的倒数称为内表面传热阻力(Ri)。Ri1/i或。i1R构件的热阻(R)表示外壳中的材料层对热流的阻挡能力，热阻越大，通过热流密度(Q)越小。组合结构的传热系数、传热阻力和热阻在实际应用中，围护结构有时是由两种或两种以上材料组成的组合结构，如空心连接板或带肋填充墙等。由于元件的

4、热阻不同，局部存在二维传热。封闭空气夹层的热阻空气夹层中的传热不受热传导的支配。传热阻力窗包括三种类型的窗，是保温能力最低的围护结构。一般情况下，单层窗的传热是相同面积外墙传热的3-5倍。围护结构的热稳定性蓄热系数和热惯性指数，室内供暖在实际使用中经常波动，室外气温在一天之内会发生变化。各种材料和包壳对热波动的抵抗能力可用以下指标表示：材料蓄热系数s包壳内表面蓄热系数y热惯性指数d、热稳定性蓄热系数和包壳热惯性指数、材料蓄热系数s:当一种材料的厚度是半无限的，并且在一侧受到周期性波动的热时，材料的热稳定性和热惯性指数d、材料蓄热系数s围护结构的蓄热系数和热惯性指数，材料的蓄热系数(s):作为材

5、料的一个基本性质，它的值取决于材料的导热系数和材料a的体积热容量(即比热和密度的乘积)，也随热作用的波动周期而变化。计算公式为：当热流波动周期为24小时时，将24代入Z，可得到周期为24小时的材料蓄热系数s 24、围护结构的热稳定性蓄热系数和热惯性指数。当某一材料层由多种材料组成时，则复合材料层的蓄热系数应由各材料的加权平均按下式计算：包壳内表面热流波动幅度Aq与内表面温度波动幅度A之比称为包壳内表面的蓄热系数Yi， 并且内表面的蓄热系数Yi表示在周期性热作用下直接受热影响的表面对周期性热作用的敏感性指数。 Yi越大，内表面温度波动越小，即温度越稳定。围护结构内表面蓄热系数的Yi值反映了围护结

6、构内表面的热稳定性。围护结构的蓄热系数和热惯性指数以及内表面的蓄热系数值与围护结构各层的性质和厚度有关，大致可以考虑两种情况：(1)当围护结构的内表面由较厚的材料制成时，内表面的蓄热系数可以用该层材料的材料蓄热系数来表示。(2)当围护结构的内材料层不是很厚时，如由多层材料组成的屋顶或外墙，内表面温度的波动幅度不仅与表面材料的物理性质有关，还与它后面的材料性质有关。围护结构的蓄热系数和热惯性指数，围护结构的热惯性指数(d)当围护结构的表面受到周期性的热作用时，温度波将传递到结构内部，并不断衰减直至背波面。热惯性指数是反映温度波在背波面上衰减程度的主要数值，它反映了包络线抵抗周期性温度波动的能力。

7、对于单一材料外壳，热惯性指数是材料热阻和蓄热系数的乘积。它表示为：热稳定度、蓄热系数和围护结构的热惯性指数；对于多层封套，热惯性指数是制备材料层的热惯性指数之和；dr1s1r2s23s3d1d2dnr和s分别是各材料层的热阻和蓄热系数。围护结构中空气层的蓄热系数为0，该层的热惯性指数为0。例如，如果包层中的某一层由几种材料组成，则应先计算材料层的平均热阻R和平均蓄热系数S，然后计算包层结构的热稳定性蓄热系数和热惯性指数，材料层的热惯性指数越大，温度波的衰减越大。温度波的衰减与材料层的热惯性指数成指数关系。当振幅衰减因子达到2时，该材料被称为“厚”层或“剧烈波动层”。如果衰减因子为2，D值应等于

8、1，因此热惯性指数是否大于1可作为判断材料是否为“厚”层的依据。围护结构的蓄热系数和热惯性指数，围护结构保温层的设置方式，单一结构和复合结构。它能充分发挥材料的特性，用高强度材料来承重和轻质材料(如岩棉、膨胀珍珠岩制品或发泡聚苯乙烯等)。)作为隔热材料。外部绝缘有许多优点。内部绝缘便于施工。中间绝缘有利于使用松散材料作为绝缘层。围护结构保温能力的选择主要根据气候条件和房间使用要求，并符合作业指导书三种保温设置内表面温度稳定性的比较；热桥问题；保温材料中冷凝水对承重结构的保护；旧房改造的外部装修处理；三种绝缘设置的比较；内表面温度的稳定性：外绝缘和中间绝缘；内表面温度相对稳定。对于一天中只使用很

9、短时间的房间，使用内部隔热材料会使室内温度迅速上升。热桥问题的内保温方法往往在内外墙连接和外墙与楼板连接处产生热桥。带有中间隔热层的外墙也增加了热桥的热量消耗，因为内部和外部结构需要拉在一起。外部绝缘在减少热桥方面更有优势。三种保温层设置的比较，外保温和中间保温防止保温材料凝结，可以防止保温材料因蒸汽的渗透和积聚而受潮。内保温的原理是保温材料可以在冬季保护承重结构：外保温可以防止主承重结构受到室外温度剧烈波动的影响，从而提高其耐久性。比较三种保温设置，旧住宅改造时为了节能和增加旧住宅的保温能力，采用外保温不会影响房间的使用和占用室内面积，但施工工艺要求高。外装饰处理和外保温对外表面的保护层有较

10、高的要求，而外表面由高强度的致密材料制成，因此装饰层的处理相对简单。地面与人的脚直接接触并传递热量。由于地下土壤温度的年变化远小于室外空气温度的年变化，冬季地面散热量最大的部分是靠近外墙的地面，宽度约为0。地面的舒适条件约为5 - 2M，取决于地面的吸热指数B值，该值由地面使用的结构和材料决定。根据B值，地面分为木质地面和塑料地面三种类型，属于一类；水泥砂浆地面属于二类；水磨石地面和其他石材地面属于三级。建筑保温设计的有关规定，围护结构的最小传热阻力(下限热阻)R0min围护结构对室内热环境的影响主要通过内表面温度来反映。如果内表面温度过低，不仅会对人体产生冷辐射，影响人体健康，而且如果温度低

11、于室内露点温度，还会造成内表面结露，使围护结构受潮，严重影响室内热环境，降低围护结构的耐久性。最小传热阻力，在稳定传热的条件下，内表面温度取决于室内外温度和围护结构的传热阻力。确保外壳的内表面温度接近室内空气温度。控制信封内表面不结露，考虑人体保健的基本需求。并将通过封套的热损失控制在一定范围内，封套的传热阻力不能小于某个最小值，而这个最小传热阻力称为最小传热阻力R0min。最小传热阻力并不意味着外壳的实际传热阻力必须恰好等于最小传热阻力。这只是最低标准。为了满足热舒适和建筑节能的需要，实际传热阻力可以高于它，但不能低于它。R0min=(ti-te)n*Ri/t对热稳定性要求高的建筑采用轻型结

12、构公式时，R0min应进行附加修正，经济热阻、经济热阻和建筑围护结构传热系数节能设计标准及住宅建筑热耗指标围护结构的经济热阻，即建筑成本和采暖成本之和最低。谁的信封经济热阻的计算值不仅与当地气候因素有关，还取决于建筑物的使用寿命。建筑材料和取暖燃料的价格以及银行利率等因素造成的经济热阻远远大于根据最小传热阻力计算的结果。对于建筑保温的综合措施，建筑师手中至少有40%的节能效果。建筑造型定位、隔热和节能减少了冷空气渗透窗的设置和热桥处理。采用太阳能加热，建筑造型定向，保温节能。一般来说，低层复杂建筑的热耗指标较大；东西方向建筑的耗热量指数大于南北方向；对于寒冷地区的建筑，从造型上考虑节能主要包括

13、两个方面：一是尽量节省围护结构的面积，尽可能用尽可能小的表面积覆盖尽可能多的空间，并尽量减少散热面积；第二，建筑在冬季可以充分获得日辐射热量。一、建筑体形朝向及保温节能，体形系数(S)是建筑外部面积F0与其封闭体积V0的比值，即SF0V0建筑的长宽比越大，体形系数越大，多层住宅建筑的S应小于0.3。随着形状系数的增加，单位体积的传热也相应增加。一般来说，当建筑总面积较大时，要求建筑层数相应增加，这有利于节能。一、建筑外形朝向和保温节能，如果一个建筑的高度相同，当其平面形状为圆形时，形状系数最小，其次是正方形和长方形，而其他组合形式的形状系数反映了建筑的形状(球体、立方体、长方体、多面体等)。)

14、，也是对建筑规模的准确描述。建筑造型定位与保温节能。对于不同尺寸和规模的建筑(建筑面积)，形状系数是完全不可比拟的。仅从形状系数来判断建筑节能的优劣是非常片面和不准确的，尤其是对于小型建筑。在保证围护结构热工性能的前提下，通过生态技术减小建筑的巨大尺寸(增加体形系数)来获得自然采光和通风是一个重要的策略。建筑造型朝向、保温节能、造型朝向对太阳辐射得热量的影响。建筑的长宽比在南面越大，太阳辐射得热量越多。屋顶简单而独特的气候策略是：北半球最大限度的保温，冬季南窗获得的日辐射量远大于其他朝向，保温设计的综合措施是最佳的节能形式。总体而言，建筑的最佳节能形态与室内外空气温度、太阳辐射量、风向风速以及

15、围护结构面积及其热工有关，但在特定情况下，上述因素的影响是不同的。同体积建筑的最佳节能形状应该是“平均有效传热系数”与其各方向面积的乘积相等，窗户是保温能力最低的围护结构。在正常情况下，通过单一窗口的热传递是相同面积的外壁的35倍。措施：适当降低窗墙比，提高窗缝密封性能，减少空气渗透量。由于窗户的设置和隔热窗与墙体的比例，建筑窗户的热阻远小于其他围护结构的热阻。据统计，一般住宅建筑通过窗户散热约占总散热量的13%。窗户的冷辐射冬季，由于窗户内表面温度低，低温内表面通过辐射传热带走窗户附近人体的热量，使人感到不舒服。尤其是单层窗户，在窗户附近形成一个不舒适的区域。窗户的设置和窗墙比。尽管玻璃仍然是在民用建筑(采暖居住建筑)节能设计标准(GJG2695)中，除了根据区域气候条件限制窗户的传热系数外，还规定居住建筑的北向、东西向和南向窗户的传热系数分别控制在25%、30%和35%以下。窗户减少了冷空气的渗透，冷空气的渗透主要是指空气无组织地穿过封闭结构的缝隙，如门和窗户。冷空气的渗透往往大大超过通风的需要，导致巨大的热量损失。因此，在建筑设计中，冷空气渗透不应作为一种通风方式，而应尽可能避免或减少。窗户减少冷空气渗