1、12 / 1022012年一級注冊建筑師學習筆記建筑物理與建筑設備第十四章建筑熱工與節能第一節傳熱的基本知識一、傳熱的基本概念溫度溫度是表征物體冷熱程度的物理量，溫度使用的單位為K或()溫度場某一瞬間，物體內所有各點的溫度分布稱為溫度場。溫度場可分為：穩,定溫度場、不穩定溫度場。等溫而溫度場中同一時刻由溫度相同的各點相連所形成的面。使用等溫而可以形象地表示溫度場內的溫度分布。不同溫度的等溫而絕對不會相交。溫度梯度溫度差位At與沿法線方向兩個等溫面之間距離An的比值的極限叫做溫度梯度。熱流密度(熱流強度)式為:q=dQ/dF熱流密度是在單位時間內，通過等溫面上單位面積的熱量，單位為W/m若單位時

2、間通過等溫而上微元面積dF的熱量為dQ,則熱流密度定義圖141等溫面示意圖二、傳熱的基本方式：導熱、對流、輻射導熱（熱傳導）1 .傅立葉定律均質材料物體內各點的熱流密度與溫度梯度成正比。熱量傳遞的方向（由高溫向低溫）和溫度梯度的方向（由低溫向高溫）相反。2 .材料的導熱系數X導熱系數是表征材料導熱能力大小的物理量，單位為叼（mK）,它的物理意義是，當材料層厚度為1m.材料層兩表面的溫差為1K時，在單位時間內通過而截面積的導熱量。各種材料導熱系數的大致X國是：建筑材料和絕熱材料0.025-3液體0.070.7氣體0.006-0.6:屬2.2420對流由于引起流體流動的動力不同，對流的類型可分為：

3、1 .自由對流：由溫度差形成的對流。2 .受迫對流：由外力作用形成的對流。受迫對流在傳遞熱量的強度方面要大于自由對流。輻射凡是溫度高于絕對零度（0K）的物體都發射輻射能，1 .物體對外來輻射的反射、吸收和透射（見圖142）o反射系數門:被反射的輻射能L與入射輻射能I。的比值。吸收系數Ph：被吸收的輻射能L與入射輻射能I。的比值。透射系數一：被透射的輻射能L與入射輻射能I。的比值。rfc+Ph+Tfe=l2,白體、黑體和完全透熱體白體（絕對白體）：能將外來輻射全部反射的物體，r.=lo黑體（絕對黑體）：能將外來輜射全部吸收的物體Pt=lo完全透熱體：能將外來輻射全部透過的物體，一=1。3 .物體

4、表面的輻射本領全幅射力E（輻射本領，全輻射本領）：在單位時間內、從單位表而積上以08的全波段向半球空間輻射的總能量，單位：W/m：o單色輻射力E、（單色輻射本領）：在單位時間內、從單位表面積向半球空間輻射出的某一波長的能量，單位：W/m"口嘰灰體：物體在每一波長下的單色輻射力與同溫度、同波長下黑體的單色輻射力的比值為一常數。一般建筑材料均可看作為灰體。非灰體（選擇性輜射體）：物體的單色輻射力與黑體、灰體截然不同，有的只能發射某些波長的輻射能量。黑度£（輻射率）：灰體的輻射本領卻與同溫度下黑體的輻射本領E,的比值,4 .輻射本領的計算（斯蒂芬-波爾茲顯定律）5 .影響材料吸收

5、率、反射率、透射率的因素材料吸收率、反射率、透射率與外來輻射的波長、材料的顏色、材性、材料的光滑和平整程度有關。材料表面對外來輻射的反射、吸收和透射能力與外來輻射的波長有密切的關系。根據克希荷夫定律，在給定表而溫度下，表面的輻射率（黑度）與該表面對來自同溫度的投射輻射的吸收系數在數值上相等。物體對不同波長的外來幅射的反射能力不同,對短波輻射，顏色起主導作用:對長波輻射，材性（導體還是非導體）起主導作用。例如，在陽光下，黑色物體與白色物體的反射能力相差很大，白色反射能力強；而在室內，黑、白物體表面的反射能力相差極小。常溫下，一般材料對輻射的吸收系數可取其黑度值,而對來自太陽的輻射,材料的吸收系數

6、并不等于物便表面的黑度。最扁而X建筑常用的材料屬于選擇性幅射體，其透射率與外來輻射的波長有密切的關系。易于透過短波而不易透過長波的玻璃建筑具有溫室效應.6.輻射換熱兩表而間的輻射換熱量主要與表面的溫度、表面發射和吸收輻射的能力、表面的幾何尺寸與相對位置有關。箍射換熱系數a=取決于表面的溫度、表而發射和吸收輻射的能力、表面的幾何尺寸與相對位置°圖14-3圍護結構的傳熱過程三、圍護結構的傳熱過程圍護結構的傳熱過程通過圍護結構的傳熱要經過三個過程（見圖14-3）：表而吸熱:內表而從室內吸熱（冬季）或外表而從室外空間吸熱（星季結構本身傳熱：熱量由結構的高溫表而傳向低溫表面。表而放熱：外表面向

7、室外空間放熱（冬季）或內表而向室內空間放熱（夏季）。表面換熱熱量在用護結構的內表面和室內空間或在外表面和室外空間進行傳遞的現象稱為表面換熱。表面換熱由對流換熱、輻射換熱兩部分組成。L對流換熱對流換熱是指流體與固體壁而在有溫差時產生的熱傳遞現象。它是對流和導熱綜合作用的結果,如墻體表而與空氣間的熱交換°在建筑熱工中，對流換熱系數主要與氣流的狀況、結構所處的部位、壁面狀況、熱流方向有關。2.表面換熱系數和表面換熱阻表面換熱系數a內表而的換熱系數使用a,表示，w/（m3-K）：外表面的熱轉移系數使用心表示，w/（mc-K）o表而換熱阻R=l/a內表面的換熱阻使用R：表示，（m'K）

8、/W；外表面的換熱阻使用Re表示，（nfK）/W。四、濕空氣濕空氣、未飽和濕空氣與飽和濕空氣濕空氣是干空氣和水蒸氣的混合物。在溫度和壓力一定的條件下，一定容積的干空氣所能容納的水蒸氣量是有限度的，濕空氣中水蒸氣含量未達到這一限度時叫未飽和濕空氣，達到限度時叫飽和濕空氣。空氣濕度空氣濕度是表示空氣干濕程度的物理量。在表示空氣的濕度時，可使用以下方式。1 .絕對濕度絕對濕度是每立方米空氣中所含水蒸氣的質量，單位為g/ml未飽和濕空氣的絕對濕度用符號f表示，飽和濕空氣的絕對濕度用fw眥表示，2 .水蒸氣分壓力P濕空氣中含有的水蒸氣所呈現的壓力稱為水蒸氣分壓力，單位為Pa。未飽和濕空氣的水蒸氣分壓力用

9、符號P表示，飽和蒸汽壓用區表示。溫度越高，飽和蒸汽壓值越大。3 .相對濕度一定溫度、一定大氣壓力下，濕空氣的絕對濕度f與同溫、同壓下的飽和空氣絕對濕度fw的百分比稱為濕空氣的相對濕度°相對濕度的計算公式：勺=X100%3=告X100%露點溫度在不改變水蒸氣含量的前提下，未飽和濕空氣冷卻至飽和狀態時所對應的溫度叫露點溫度。露點溫度用。表示。露點溫度可用來判斷圍護結構內表面是否結露。當圍護結構內表面的溫度低于露點溫度時，內表面將產生結露。濕球溫度濕球溫度是指在于濕球溫度計中由水銀球用潮濕紗布包裹的濕球溫度計所測量的溫度。它與干球溫度配合可以測量空氣的相對濕度。第二節熱環境一、室外熱環境(

10、室外氣候)室外熱環境由太陽輻射、大氣溫度'空氣濕度'風、降水等因素綜合組成的一種熱環境。太陽輻射1 .太陽輻射能是地球上熱量的基本來源，是決定室外熱環境的主要因素。2 .太陽輻射的組成到達地球表面的太陽輻射分為兩個部分，一部分是太陽直接射達地而的部分，稱為直射輻射:另一部分是經過大氣層散射后到達地面的部分，稱為散射輻射。3 .太陽常數在太陽與地球的平均距離處，垂直于人射光線的大氣界面單位而積上的輻射熱流密度。天文太陽常數(理論計算值)：Io=1395.6W/m3；氣象太陽常數(實測分析值)：L=1256W/mZ4 .影響太陽輻射照度的因素大氣中射程的長短，太陽高度角，海拔高度，

11、大氣質量。5 .太陽光譜太陽幅射能量主要分布在紫外線、可見光和紅外線區域,其中97.8%是短波輻射,所以太陽輻射屬于短波輻射.室外氣溫L室外氣溫：距地面1.5m處百葉箱內的空氣溫度。6 .變化規律7 年變化規律：由地球圍繞太陽公轉引起，形成一年四季氣溫變化，北半球最高氣溫出現在7月(大陸)或8月(沿海、島嶼),最低氣溫出現在1月或2月。日變化規律：由地球自轉引起。日最低氣溫出現在6:007:00左右。日最高氣溫出現在14:00左右.空氣濕度1 .濕度：空氣中水蒸氣的含量。可用絕對濕度或相對濕度表示，通常使用相對濕度表示空氣的濕度。2 .變化規律一般來說，某一地區在一定時間內，空氣的絕對濕度變化

12、不大,但由于空氣溫度的變化，使得空氣中飽和水蒸氣壓隨之變化，從而導致相對濕度變化強烈.年變化規律：最熱月相對濕度最小，最冷月相對濕度最大，季風區例外.日變化規律：晴天時，日相對濕度最大值出現在4:005:00,日相對濕度最小值出現在13:0015:00。風1 .風：指由大氣壓力差所引起的大氣水平方向的運動。2 .風的類型大氣環流：由于太陽輻射熱在地球上照射不均勻，使得赤道和兩極之間出現溫差，從而引起大氣在赤道和兩極之間產生活動，即為大氣環流。地方風：局部地區受熱不均引起的小X國內的大氣流動。如海陸風、山谷風、林原風等。3 .風的特性風向：風吹來的地平方向為風向。可使用四方位東(E)、南(S)、

13、西(W)、匕(N)表示，細分則使用八方位,即在上述四方位中增加東南(SE)、東北(NE)、西南(SH)、西北(NV),甚至使用十六方位表示。風向頻率圖(風向玫瑰圖)是一定時間內在各方位刮風頻率的統計圖，可由此了解當地的風向，尤其是不同季節的主導風向。風速：單位時間內風前進的距離，單位為m/s,氣象學上根據風速將風分為十二級。降水1 .降水：從大地蒸發出來的水蒸氣進入大氣層，經過凝結后又降到地面上的液態或固態的水分。如雨、雪、位都屬降水現象。2 .降水的性質降水量：降落到地面的雨以及雪、雹:等融化后，未經蒸發或滲透流失而累積在水平而上的水層厚度。單位：mm。3 降水強度：單位時間(24h)內的降

14、水量，單位：皿/d。根據降水強度,可將降水劃分如下:小雨V水mm中雨1025mm大雨2550mm暴雨50100m二、中國建筑熱工設計分區中國建筑熱工設計分區表14-1氣候分區主要指標輔助指標熱工設計要求最冷月平均溫度(C)最熱月平均溫度(C)日平均氣溫<5C的天數日平均氣溫225C的天數嚴寒地區W-1O2145必須充分滿足冬季保溫要求，一股可不考慮史季防熱寒冷地區0-1090145應滿足冬季保溫要求，部分地區兼顧史季防熱史熱冬冷地區07025-300-9040110必須充分滿足熨季防熱要求，適當兼顧冬季保溫夏熱冬暖地區>1025-29100-200必須滿足夏季防熱要求，一般可不考慮

15、冬季保溫溫和地區。131825。90部分地區應注意冬季保溫，一般可不考慮史季防熱三、室內熱環境(室內氣候)室內熱環境是指由室內空氣溫度、空氣濕度、室內風速、平均輻射溫度(室內各壁而溫度的當量溫度)等因素綜合組成的一種熱物理環境。決定室內熱環境的物理客觀因素室內熱環境的好壞通常受到室外熱環境、室內熱環境設備(如空調器、加熱器等)、室內其他設備(如燈具、家用電器)的影響。4 對室內熱環境的要求室內熱環境是要保證人的正常生活和工作，以維護人體的健康。1 .人體的熱感覺室內熱環境對人體的影響主要表現在人的冷熱感。人體的冷熱感取決于人體新陳代謝產生的熱量和人體向周圍環境散熱量之間的平衡關系。當=(),體

16、溫恒定不變：口>(),體溫上升：<(),體溫下降。2 .熱舒適熱舒適是指人對環境的冷熱程度感覺滿意，不因冷或熱感到不舒適。滿足熱舒適的條件是：必要條件：=():充分條件：皮膚溫度處于舒適的溫度X圍內，汗液蒸發率處于舒適的蒸發X圍內。室內熱環境可分為舒適、可以忍受和不能忍受三種情況，只有采用充分空調設備的房間才能實現舒適的要求。室內熱環境的評價方法1 .單一指標使用室內空氣溫度作為熱環境評價指標。對冬季采曖的室內設計溫度，規X規定居住建筑為18c,托幼建筑為20C02 .有效溫度有效溫度ET(EffectiveTemperature)是依據半裸的人與穿夏季薄衫的人在一定條件的環境中所

17、反應的瞬時熱感覺作為決定各項因素綜合作用的評價標準,是室內氣溫、相對濕度和空氣速度在一定組合下的綜合指標。缺陷是沒有考慮熱輻射變化的影響，在評價環境時有時難免出現一定的偏差。3.PMV指標PM'T(PredictedMeanVote)指標是全面反映室內各氣候要素(室內空氣溫度、濕度、速度、壁面平均輻射溫度、人體活動強度、衣服熱阻)對人體熱感覺影響的綜合評價方法。PMV指標系統，將人體的熱感覺劃分為7個等級如下:+3+2+10-1-2-3熱稍暖舒適稍涼涼冷第三節建筑圍護結構的傳熱原理及計算一、穩定傳熱在穩定溫度場中所進行的傳熱過程稱為穩定傳熱。一維穩定傳熱的特點L通過平壁內各點的熱流強度

18、處處相等;2.同一材質的平壁內部各界面溫度分布呈直線關系。通過平壁的穩定導熱1 .通過單層均質平壁的穩定導熱2 .通過多層均質平壁的穩定導熱圖MY殂合壁的導熱ffl 14-5通過多層平壁穩定傳絡圖14-6垂直封閉空氣問 層的傳熱過程通過平壁的穩定傳熱1 .通過多層平壁傳熱的熱流強度2 .傳熱阻與傳熱系數的計算傳熱阻兄傳熱阻是熱量從平壁一側空間傳至另一側空間時所受到的總阻力,在穩定傳熱條件下的一個重要的熱工性能指標，單位：(MK)/W.傳熱系數Ko傳熱系數為當圍護結構兩側溫差為1K(1°C)時，在單位時間內、通過單位面積的傳熱量。用傳熱系數也能說明圍護結構在穩定傳熱條件下的熱工性能，單

19、位：W/(m"K),Ko=l/Ro封閉空氣間層的熱阻L封閉空氣間層的傳熱機理封閉空氣間層的傳熱過程與固體材料層內的不同，它實際上是在一個有限空間內的兩個表面之間的熱轉移過程，包括對流換熱、輻射換熱,而非純導熱過程，所以封閉空氣間層的熱阻與間層國度之間不存在成比例的增長關系。3 .影響封閉空氣間層熱阻的因素間層表面溫度、間層厚度、間層放置位置(水平、垂直或傾斜)、熱流方向、間層表面材料的輻射系數“平壁內的溫度分布在穩定導熱中，溫度隨距離的變化為一次函數，所以同一材料層內的溫度分布為直線，直線的斜率與材料層的導熱系數成反比。在由多層材料構成的平壁內，溫度的分布是由多條直線組成的一條折線。

20、二、周期性不穩定傳熱周期性不穩定傳熱當外界熱作用（氣溫和太陽輻射）隨時間呈現周期性變化時，圍護結構進行的傳熱過程為周期性不穩定傳熱。簡諧熱作用（見圖14-8）簡諧熱作用指當溫度隨時間的正弦（或余弦）函數作規則變化時圍護結構所受到的熱作用。一般用余弦函數表示。相對溫度：相對于某一基準溫度的溫度，單位為K或。C,平壁在簡諧熱作用下的傳熱特征平壁在簡諧熱作用下的三個基本傳熱特征:1 .室外溫度、平壁表而溫度和內部任一截而處的溫度都是同一周期的簡諧波動。2 .從室外空間到平壁內部，溫度波動的振幅逐漸減小,這種現象叫做溫度波的衰減。3 .從室外空間到平壁內部，溫度波動的相位逐漸向后推進，這種現象叫溫度波

21、的相位延遲。或者說溫度波出現最高溫度的時間向后推遲。溫度波在傳遞過程中出現的衰減和延遲現象，是由于在平壁升溫和降溫的過程中，材料的熱容作用和熱量傳遞中材料層的熱阻作用造成的。簡諧熱作用下材料和圍護結構的熱特性指標L材料的蓄熱系數S材料的蓄熱系數：當某一均質半無限大物體一側受到簡諧熱作用時，迎波面（受到熱作用的一側表面）上接受的熱流振幅與該表面溫度波動的振幅比。它是表示半無限大物體在簡諧熱作用下，直接受到熱作用的一側表面，對諧波熱作用敏感程度的一個特性指標，在同樣的周期性熱作用下，材料的蓄熱系數越大，表面溫度波動越小，反之波動越大。通常建筑材料的S值為熱作用周期為24小時的蓄熱系數,用工：表示。

22、2.材料層的熱惰性指標D材料層的熱惰性指標：表示具有一定厚度的材料層受到波動熱作用后，波動劇烈程度的一個指標，它表明了材料層抵抗溫度波動的能力,表征圍護結構對周期性溫度波在其內部衰減快慢程度。均質材料層的熱惰性指標1）單層結構2）多層結構：由多層材料構成的圍護結構的熱惰性指標為各層材料熱惰性指標之和。組合壁的熱惰性指標組合壁的熱惰性指標由平均熱阻和平均蓄熱系數確定。3.材料層表面的蓄熱系數對有限厚度的單層或多層平壁，當材料層受到周期波動的熱作用時，其表面的溫度波動，不僅與本層材料的蓄熱系數有關，還與邊界條件有關，即在順著溫度波前進的方向，其后與該材料層接觸的另一種材料的熱阻、蓄熱系數或表面的熱

23、轉移系數有關。為此，對有限厚度的材料層，使用材料層表面的蓄熱系數表示各材料層界面處熱流的振幅與表面溫度波的振幅比，從本質上說，材料層表面的蓄熱系數的定義與材料的蓄熱系數的定義是相同的。當某層材料的熱惰性指標DN1時,材料層表面的蓄熱系數可近似按該層材料的蓄熱系數取值，即Y=S.因溫度波的振幅衰減和相位延遲L室外溫度諧波傳至平壁內表面的總哀減度和總相位延遲總衰減度（總衰減倍數）Yo總衰減度：室外溫度諧波的振幅與由K引起的平壁內表面溫度諧波的振幅比。總相位延遲小皿£總相位延遲：在室外溫度諧波作用下，平壁內表面出現最高溫度值時的相位與室外溫度諧波出現最高溫度值時的相位差。總延遲時間總延遲時

24、間：在室外溫度諧波作用下，平壁內表面出現最高溫度值的時間與室外溫度諧波出現最高溫度值的時間差。在建筑熱工設計中，更習慣于用總延遲時間評價圍護結構的熱穩定性。2.室內溫度諧波傳至平壁內表而的衰減度和相位延遲室內溫度諧波傳至平壁內表面的衰減度Y1室內溫度諧波傳至平壁內表面的衰減度：室內空氣溫度諧波的振幅與由其引起的平壁內表面溫度諧波的振幅比。室內溫度諧波傳至平壁內表而的相位延遲<|>E室內溫度諧波傳至平壁內表面的相位延遲：在室內溫度諧波的作用下，平壁內表面出現最高溫度值時的相位與室內溫度諧波出現最高溫度值時的相位差。室內溫度諧波傳至平壁內表面的延遲時間C,室內溫度諧波傳至平壁內表而的延

25、遲時間：在室內溫度諧波作用下，平壁內表面出現最高溫度值的時間與室內溫度諧波出現最高溫度值的時間差。該延遲時間與相位延遲的關系為：當圍護結構的構造設計完成后，即可根據組成圍護結構各材料層的厚度、材料的熱阻、材料的蓄熱系數計算出圍護結構的衰減度、相位延遲和延遲時間。第四節圍護結構的保溫設計一、建筑保溫綜合處理的基本原則充分利用太陽能：防止冷風的不利影響：選擇合理的建筑體形和平面形式；使房間具有良好的熱特性與合理的供熱系統。二、圍護結構的保溫設計外墻、屋頂、直接接觸室外空氣的樓板和不采曖樓梯間的隔墻等闈護結構，應進行保溫驗算。圍護結構的保溫驗算是在穩定傳熱條件下進行的，評價圍護結構保溫性能的主要指標

26、是包阻壓或餞蟀數汽。最小傳熱阻的確定（低限熱阻）L室內計算溫度t：一般工業與民用建筑b=18C；高級居住建筑、醫療、福利、托幼建筑崖=202 .室內空氣與圍護結構內表而之間的允許溫差At3 .溫差修正系數n當所設計的圍護結構的外表而不直接與室外空氣接觸時所進行的溫差修正。4 .室外計算溫度to考慮到室內外空氣溫度實際上存在著不同程度的波動，圍護結構的熱穩定性對維持室內溫度的穩定有十分重要的作用，因此，室外計算溫度t。的取值應根據圍護結構熱惰性指標D值的大小按級別進行調整，使得圍護結構的保溫性能能夠達到同等的水平。5 .對有熱穩定性要求的建筑物（如居住建筑、醫療、托幼建筑、辦公樓、學校）外墻，如

27、使用輕質材料或內側復合輕質材料時，最小傳熱阻還須進行附加修正。輕質外墻最小傳熱阻的附加值表14-5類型連續供熱間歇供熱密度為8001200kg/m的輕"料混凝上單一墻體15%20%30%40%密度為500800kg/nf的輕混凝土單一墻體；外側為磚或混凝土，內惻復合輕混凝土的墻體20%30%40%60%平均密度V500kg/mS的輕質復合增體：外側為磚或混凝土，內側復合輕質材料（如巖棉、玻璃棉、石膏板等）墻體30%40%60%80%圍護結構的保溫設計L保溫設計的要求圍護結構的傳熱阻須2最小傳熱阻：RoRomn寒冷和夏熱冬冷地區設置集中采暖的居住建筑和公共建筑（醫院、托幼、辦公樓、學校

28、等），當圍護結構熱惰性指標低于H型時，應對其屋頂和東、西外增進行夏季隔熱驗算，該處圍護結構的傳熱阻須最小傳熱阻和夏季隔熱要求的傳熱阻中的大者。應該符合國家有關節能標準的要求。2.保溫設計計算類型設計計算：根據要求計算用護結構所需要的保溫材料層的厚度。校核計算：已有圍護結構保溫構造方案，驗算是否符合保溫設計的要求。絕熱材料1 .絕熱材料絕熱材料是指導熱系數入V0.25W/（mK）且能用于絕熱工程的材料。2 .影響材料導熱系數的因素密度：一般情況下，密度越大，導熱系數也越大,但某些材料存在著最佳密度的界限,在最佳密度下,該材料的導熱系數最小。濕度：絕熱材料的濕度增大，導熱系數也隨之增大。溫度：絕熱

29、材料的導熱系數隨溫度的升高而增大。一般在高溫或負低溫的情況下才考慮其影響。熱流方向：對各向異性材料（如木材、玻璃纖維），平行于熱流方向時，導熱系數較大；垂直于熱流方向時，導熱系數較小。對導熱系數影響最大的因素是材料的密度、濕度.3 .絕熱材料的選擇選擇保溫材料時，不僅需要考慮材料的熱物理性能，還應該了解材料的強度、耐久性、耐火、耐侵蝕性，以及使用保溫材料時的構造方案、施工工藝、材料的來源和經濟指標等。圍護結構保溫構造方案1 .常用的構造方案單設保溫層：使用封閉的空氣間層或帶鋁箔的封閉空氣間層：保溫層與承重層合二為一；復合構造。2 .保溫層位置的設置內保溫：保溫層在承重層內側；中間保溫：保溫層在

30、承重層中間；外保溫：保溫層在承重層外側。保溫層的位置的正確與否對結構及房間的使用質量、結構造價、施工和維持費用都有重大影響，必須予以足夠的重視。外保溫方案的優點:保護主體結構，降低溫度應力起伏，提高結構的耐久性:對結構及房間的熱穩定性有利:對防止和減少保溫層內部產生水蒸氣凝結有利:減少熱橋處的熱損失,防止熱橋內表面結露:有利于舊房的節能改造。注意，外保溫方案的一些優點是有前提的.例如，只有規模不太大的建筑（如住宅）外保溫能夠提高結構及房間的熱穩定性，而在建筑內部有大量熱容量的結構（隔墻、柱）和參與調行的設備時，外保溫的蓄熱作用就不太明顯了。三、外窗、外門和地而的保溫設計窗的保溫L窗的傳熱系數和

31、傳熱阻窗的特點是其傳熱阻小（傳熱系數大）。如單層金屬窗的傳熱系數約為一磚墻的3倍。窗的熱損失在建筑物的總熱損失中所占比重甚大。窗的傳熱系數是包括了窗框、玻璃、空氣滲透綜合作用的結果。對于居住和公共建筑窗戶的傳熱系數，應該滿足表14-6所示的國家標準建筑外窗保溫性能分級及其監測方法（GB8484）的要求。對窗戶傳熱系數的要求表14-6地區朝向保溫性能等級傳熱系數KW/Gn*K）嚴寒地區各向窗戶2n級W3.0寒冷地區各向窗戶北向2V級宜IV級W6.4W5.0窗戶保溫性能分級品14-7等級1234L0分級指標W/6K）K25.55.5>K25.05.0>K254.5>K24.04.

32、0>K25等級678910分級指標W/標K）3.5>K>3.03.0>K22.52.5>K22.02.0>K2L5KW1.5陽臺門下部門肚板的傳熱系數：嚴寒地區：KW1.35W/（m"K）；寒冷地區：KW1.72W/（m?K）2.窗的保溫措施控制窗墻面積比從保溫設計的角度而言，在保證天然采光的情況下，窗的面積應該加以限制。居住建筑的窗墻面積比:北向W20%（適用于單層窗和雙層窗）東、西向W25%（適用于單層窗）<30%（適用于雙層窗）南向W35%（適用于單層窗和雙層窗）提高窗的氣密性，減少冷風滲透窗戶的氣密性應不低于現行國家標準建筑外窗空氣滲

33、透性能分級及其檢測方法（GB7107）規定的等級。當兩側空氣壓差為P=10Pa時，要求如下：冬季室外平均風速23.（Ws的地區:16層:應2顯級水平每米縫長空氣滲透量W2.5m'/Gnh）：730層:應級水平每米長空氣滲透量WL5mS/Gnh）。冬季室外平均風速V3.Om/s的地區:16層:應2也級水平每米縫長空氣滲透量W4.Om7（jn-h）：730層:應2J1L級水平每米縫長空氣滲透量W2.5m3/Gnh）:在窗上使用密封條、減壓槽均可減少冷風滲透。在提高窗的氣密性時，還需要保持一定的換氣量,提高窗框保溫性能可將窗框的薄壁實腹型材改為空心型材，利于內部形成的空氣間層提高保溫能力：或

34、者使用塑料型材，利于其導熱系數小的優點提高保溫能力。改善玻璃保溫能力使用多層窗，即利用增加窗扇的層數形成的空氣間層，加大窗的保溫能力；使用雙層玻璃窗（單框雙玻）或中空玻璃都能改善玻璃的保溫能力。使用保溫窗簾。（二）外門的保溫盡可能選擇使用保溫性能好的保溫門，并且要求門的密閉性較好，以減少外門開啟的冷風滲透C地板的保溫1 .對地板面層分類及材料熱工性能的要求見表148。地而熱工性能類別表14-8類型吸熱指數B(W7mh三K)適用建筑類型1<17高級居住建筑，托幼、醫療建筑II1723一般居住建筑，辦公、學校建筑III>23臨時逗留及室溫高于23的采暖房間2.地板的保溫處理地板保溫處理

35、時，地板周邊的保溫性能應該比中間好。嚴寒地區采曖建筑的底層地而，當建筑物周邊無采暖管溝時,在外墻內側也51m的X圍內應鋪設保溫層，熱阻值應2外墻的熱阻值。四、傳熱異常部位的保溫設計熱橋的保溫2 .熱橋保溫的要求保溫設計要求應對熱橋部位進行保溫驗算，保證圍護結構熱橋部位的內表面溫度2室內空氣的露點溫度。室內空氣的相對濕度按60%采用。3 .類型熱橋的類型分為貫通式、非貫通式。圖14T0熱橋的類型和保溫處理(a)貫通式，蘋貫通式，U)熱橋的保溫處理4 .熱橋的保溫處理從建筑保溫的要求來看，貫通式熱橋是最不利于保溫的。對于非貫通式熱橋，在構造設計時，應該盡量將其設置在靠近室外的一側.當熱橋內表面溫度

36、低于室內空氣露點溫度時，則應作保溫處理。保溫層厚度d圖14-10(c)保溫層長度L圖14-10(f)：當aVb時，L21.55；當a>b時，L22.05.轉角保溫外墻轉角低溫影響帶的長度為墻厚6的(1.52.0)倍，若其內表面溫度低于室內露點溫度，則應作附加保溫層處理。附加保溫層的長度L如下：L二維墻角：L=(L5-2.0)8：2.三維墻角：L=(2.03.0)8,第五節外圍護結構的蒸汽滲透和冷凝一、圍護結構的蒸汽滲透蒸汽滲透當材料內部存在水蒸氣分壓力差時，以氣態擴散方式進行的水分遷移稱為蒸汽滲透。如果外圍護結構的兩側存在水蒸氣分壓力差，水蒸氣就會從壓力高的一側通過圍護結構向壓力低的一側

37、滲透。蒸汽滲透強度蒸汽滲透強度：在單位時間內通過單位截面積的蒸汽量，單位為g/(m?h度圍護結構的總蒸汽滲透阻和材料層的蒸汽滲透阻蒸汽滲透阻：H=d/n圍護結構的總蒸汽滲透阻為各材料層的蒸汽滲透阻之和：材料的蒸汽滲透系數u表明材料的透汽能力，與材料的密實程度有關。多層平壁材料層內水蒸氣分壓力的分布在穩定傳濕條件下，多層平壁材料層內水蒸氣分壓力的分布與穩定傳熱時材料層內的溫度分布雷同，即同一材料層內，水蒸氣分壓力分布為直線；在多層材料構成的平壁內，水蒸氣分壓力分布是一條折線c二、外圍護結構內部冷凝的檢驗外側有卷材或其他密閉防水層的平屋頂結構，以及保溫層外側有密實保護層的多層墻體結構，當內側結構層

38、為加氣混凝土和磚等多孔材料時,應進行內部冷凝受潮驗算。判別依據只要圍護結構內部某處的水蒸氣分壓力P大于該處溫度對應的飽和蒸汽壓K,該處就會出現冷凝。判別步驟圖141】闈護結構內部冷凝的檢瞼（a）內部不出現冷凝，S）內部出現冷凝冷凝界面的確定圍護結構內部出現冷凝，通常都是材料的蒸汽滲透系數出現由大變小的界面且界面溫度比較低的情況,通常把最容易出現冷凝，而且冷凝最嚴重的界而稱為冷凝界面。冷凝界面一般出現在沿蒸汽滲透的方向絕熱材料和其后密實材料的交界面處。冷凝界面的溫度用1表示，冷凝界面的飽和蒸汽壓用表示。三、防止和控制冷凝的措施防止和控制表而冷凝1 .正常房間保證圍護結構滿足保溫設計的要求（傳熱阻

39、N最小傳熱阻）；房間使用中保持圍護結構內表面氣流通暢（如家具與增壁留有縫障）：對供熱系統供熱不均勻的房間，圍護結構內表面應該使用蓄熱系數大的材料建造.2 .高濕房間設置防水層:間歇使用的高濕房間，用護結構內表而可增設吸濕能力強且本身又耐潮濕的飾面層或涂層,防止水滴形成：增設吊頂，有組織地排除滴水:使用機械方式，加強屋頂內表面處的通風，防止水滴形成。防止和控制內部冷凝L正確布置圍護結構內音附料層次在水蒸氣滲透的通路上盡量符合“進難出易”的原則，3 .設置隔汽層設置隔汽層的條件必須同時滿足以下兩個條件時才需要設置隔汽層。圍護結構內部產生冷凝:由冷凝引起的保溫材料重量濕度增量超過保溫材料重量濕度的允

40、許增量（或者冷凝界面內側所需要的蒸汽滲透阻V最小蒸汽滲透阻）。隔汽層的位置隔汽層的位置應布置在蒸汽流入的一側。對采暖房間，應布置在保溫層的內側；對冷庫建筑應布置在隔熱層的外側。4 ,設置通風間層或泄氣溝道在保溫層外設置通風間層或泄氣溝道，可將滲透的水蒸氣借助流動的空氣及時排除，并且對保溫層有風干作用。5 .冷側設置密閉空氣層在保溫層外側設置密閉空氣層，可使處于較高溫度側的保溫層經常干燥。第六節建筑日照一、日照的作用與建筑對目照的要求日照1 .日照：物體表面被太陽照射的現象。2 .日照時數：太陽照射的時數。3 .日照百分率n昭百仆生=實際目照時數x100%口黑白沙率同一時間內最大可照時數X100

41、為日照的作用L有利的作用有益于人體健康日照可促進生物的新陳代謝，陽光中的紫外線能夠預防和治療一些疾病。建筑物內爭取適當的日照有重大的衛生意義。太陽輻射能提高室內的溫度，有良好的取暖和干燥作用。日照能增強建筑物的立體感。2 .不利的作用過量的日照造成夏季炎熱地區室內過熱：直射陽光容易產生眩光，損害視力；直射陽光對物品有褪色、變質作用。建筑對日照的要求建筑對日照的要求需要根據建筑的使用性質確定,主要考慮日照的時間、日照的面積、變化X圍。二、日照的基本原理地球圍繞太陽運行的規律L地球圍繞太陽進行公轉，公轉一周的時間為一年：3 .地球沿固定的軌道平面（黃道而）進行公轉：4 .地球公轉時，地軸與黃道而固

42、定成66°33'的夾角。太陽赤緯角1 .赤緯角：太陽光線與赤道而的夾角，用§表示，單位為度。2 .對太陽赤緯角規定太陽光線直射地球赤道時8=0：從赤道面起，指向北極§>0;從赤道面起，指向南極6Voe3 .太陽赤緯角的變化地球圍繞太陽運行的過程中，不同的季日有不同的太陽赤緯角。太陽赤緯角的變化X圍是：-23。27,23。27,。從春分、夏至到秋分,太陽赤緯角b>0；從秋分、冬至到春分g太陽赤緯角bVO。一般季節的太陽赤緯角可查主要季節太陽赤緯角6值表確定，特殊季節赤緯角6值如下：春、秋分：6=0;冬至日：8=-23°TV；夏至日：8=

43、23°27,.時角L時角太陽所在的時圈與通過當地正南方向的時圈（子午圈）構成的夾角稱為時角，用符號C表示，單位為度。2 .對時角的規定:正午：。=0；下午：。>0;上午：CV0。3 .時角。的計算地球自轉一周為一天（24小時），時角每小時變化15°°Q=15X（Ta-12）,L一地方平均太陽時，地方平均太陽時與標準時日照計算使用的時間均為地方平均太陽時,而日常鐘表所指示的時間為標準時，兩者之間需要換算。太陽位置的確定4 .太陽高度角h:太陽高度角：太陽光線和地平面的夾角，單位為度。太陽高度角的計算特殊時刻的太陽高度角日出、日沒時：太陽高度角h,為0；正午時：

44、太陽高度角最大“5 .太陽方位角A5太陽方位角：太陽光線在地平而上的投影線與地平面正南方向所夾的角，單位為度。規定:正南方向九=0；從正南方向順時針（下午）A>0；從正南方向逆時針（上午）A.<0.太陽方位角的計算圖14-12棒影圖的原理棒影圖的原理（：）棒影圖的應用1 .確定建筑物的陰影區:2 .確定室內的日照區;3 .確定建筑物的日照時間:4 .確定適宜的建筑間距和朝向:5 .確定遮陽尺寸。第七節建筑防熱設計一、熱氣候的類型及其特征熱氣候的類型分為濕熱氣候和干熱氣候。二、室內過熱的原因和防熱的途徑室內過熱的原因L在室外太陽輻射和高氣溫的作用下，通過外圍護結構傳入室內大量的熱量導

45、致圍護結構內表面和室內空氣溫度升高；6 .通過窗口進入的太陽輻射：7 .周圍地面和房屋將太陽軸射反射到建筑的墻面和窗口：8 .不適當自然通風帶入室內的熱量：9 .室內生產、生活產生的熱量。防熱的途徑1 .減弱室外熱作用減弱室外熱作用的主要方法如合理確定建筑物的朝向，減少日曬而積：在建筑物的周圍大量綠化、布置水面，改善建筑物周圍的小氣候：使用淺色處理圍護結構的外表面：降低綜合溫度等。2 .對外圍護結構進行隔熱和散熱處理對屋頂和外增進行隔熱和散熱處理，減少通過外圍護結構傳入室內的熱量。3 .設置窗口遮陽窗口設置遮陽，阻擋直射陽光進人室內，對輻射的吸收。4 .合理組織房間的自然通風組織好室內的自然通

46、風，排除室內余熱。5 .利用自然能減少對人體的輻射和室內墻而、地而及家具特別是夜間的間歇通風有利于降低室溫。利用自然能主要包括建筑外表面的長波輻射、夜間對流、被動蒸發冷地冷空調、太陽能降溫等防用結合的措施。三、圍護結構的隔熱設計室外綜合溫度室外綜合溫度:將室外氣溫和太陽輻射對外圍護結構的作用綜合而成的一個假想的室外氣象參數，單位為K或室外綜合溫度也是周期性變化的,它不僅和氣象參數（室外氣溫、太陽輻射）有關,而且還與外圍護結構的朝向和外表面材料的性質有關.隔熱設計標準在房間自然通風的情況下，要求建筑物屋頂、西墻、東墻內表面的最高溫度8,2須W夏季室外計算溫度最局值I外圍面結構的隔熱措施L外圍護結

47、構隔熱的側重次序外圍護結構隔熱的側重次序為屋頂、西墻、東墻、南墻、北墻。2.屋頂隔熱屋頂隔熱的主要措施有：屋頂外表面作淺色處理。增加屋頂的熱阻與熱惰性如用實體隔熱材料層和帶封閉空氣間層進行屋頂隔熱，增加屋頂的熱阻與熱惰性，減少屋頂傳熱和溫度波動的振幅。使用通風屋頂利用屋頂內部通風及時帶走白天上而傳入的熱量，有利于隔熱，夜間屋頂內部通風也可對屋頂起散熱降溫作用。閣樓屋頂也屬于通風屋頂°通風屋頂的設計要注意利用朝向形成空氣流動的動力，間層高度以2024cm左右為好,間層內表而不宜過分粗糙，以降低空氣流動阻力，并組織好氣流的進、出路線。使用蓄水屋頂利用水的熱容量大，且水在蒸發時需要吸收大量

48、的汽化熱，從而大量減少傳入室內的熱量，降低屋頂表而溫度，達到隔熱的目的。水深宜為1520cm,水而宜有浮生植物或白色漂浮物。使用植被屋頂植物可遮擋強烈的陽光，減少屋頂對太陽輻射的吸收：植物的光合作用將轉化熱能為生物能：植物葉而的蒸騰作用可增加蒸發散熱量：種植植物的基質材料（如土壤）還可增加屋頂的熱阻與熱惰性。3.外墻隔熱外墻隔熱的主要措施有：外墻表面作淺色處理,如淺色粉刷、涂層和面磚等，減少對太陽輻射的吸收；使用混;凝土或磚等重質材料作墻體:復合墻體的內側宜采用厚度為10cm的混凝土或磚等重質材料;使用多排孔（雙排或三排）的空心砌塊墻體或輕骨料混凝土空心砌塊作墻體;（5）使用帶鋁箔的封閉空氣間

49、層。使用單面鋁箔空氣間層時,鋁箔應該設在高溫一側:墻體可作垂直綠化處理，遮擋陽光。四、窗口遮陽（一）遮陽的目的與要求遮陽的目的是為了遮擋直射陽光，減少進入室內的太陽輻射，防止過熱，避免眩光和防止物品受到陽光照射產生變質、褪色和損壞。遮陽設計應滿足下列要求：防止直射陽光并盡量減少散射陽光；要有利于采光、通風和防雨；不阻擋視線;與建筑協調：構造簡單且經濟耐久。遮陽的效果遮陽系數：在照射時間內，透進有遮陽窗口的太陽輻射量與透進無遮陽窗口的太陽輻射量的比值。玻璃遮陽系數：透過玻璃的太陽輻射得熱與透過3mm厚普通透明窗玻璃的太陽輻射得熱之比值c遮陽系數可表示遮陽設備減少太陽姐射的程度.使用遮陽設備可降低

50、室溫、防止眩光，但降低室內照度約53%73%,影響通風，風速下降約22%47%。遮陽的基本形式L水平式:適合鼠大，從窗口上方來的太陽輻射（囪包）。2 .垂直式:適合鼠較小，從窗口側方來的太陽輻射（東北、西北九3 .綜合式:適合鼠中等，窗前斜上方來的太陽輻射（東南、西南）。4,擋板式:適合hs較小，正射窗口的太陽幅射凍、西）。遮陽形式的選擇主要根據氣候特點和朝向來考慮，注意利用綠化和結合建筑構件的處理來解決遮陽問題。遮陽的構造設計L遮陽的板面組合與板面構造在滿足遮擋直射陽光的前提下，可使用不同的板面組合以減小遮陽板的挑出長度.遮陽板的板面構造可以為實心的、百葉形、蜂窩形。為了便于熱空氣的散佚，減

51、少對通風、采光視野的影響，后兩種構造比較適宜。2 .遮陽板的安裝位置遮陽板的安裝位置對防熱和通風影響很大。遮陽板應離開墻面一定位置安裝,以使熱空氣能夠沿地面排走，并注意板而能減少擋風，最好能起導風作用。對百葉式遮陽，百葉宜裝在外側,這樣可將大部分熱量散于室外。3 .板而使用的材料和顏色遮陽板的材料以輕質材料為宜，要求堅固耐用。遮陽板的向陽面應淺色發亮，以加強表面對陽光的反射;背陽面應較暗,無光澤,以避免產生眩光,4 .活動遮陽：活動遮陽的材料過去多采用木百葉，現在多使用鋁合金、塑料、玻璃鋼等。遮陽構件的尺寸計算1 .水平式遮陽遮陽板水平挑出長度L_：遮陽板兩翼挑出長度D：2 .垂直式遮陽3 .

52、綜合式遮陽先計算出垂直板和水平板兩者的挑出長度，然后根據兩者的數值按構造要求確定綜合式遮陽的挑出長度。4 .擋板式遮陽擋板式遮陽的水平挑出長度L需先按構造的需要予以確定°擋板式遮陽的高度為H-Ho（H為窗臺的高度，k為擋板下端至窗臺的高度）。擋板式遮陽的兩翼挑出長度Do五、自然通風的組織5 影響自然通風的因素1 .空氣壓力差造成空氣壓力差的主要原因是：風壓作用:風作用在建筑而上產生的風壓差.熱壓作用:室內外空氣溫差所導致的空氣密度差和開口高度差產生的壓力差。2 .風向投射角風向投射角口：風向投射線與墻而法線的夾角，風向投射角愈小，對房間的自然通風愈有利.但需要注意，風向投射角小時，由

53、于屋后的漩渦區較大，對多排建筑就需要很大的間距。從保證自然通風和節.地的綜合考慮，風向和建筑物應有一定的風向投射角。表14To表示了風向投射角對流場的影響，其中H為建筑物的高度。風向投射角對流場的影響表14-10風向投射角a屋后漩渦區深度室內風速降低值（）0°3.75H030°3H1345°1.5H3060°1.5H50自然通風的組織1 .建筑朝向、間距及建筑群的布局朝向首先要爭取房間的自然通風，同時綜合考慮防止太陽輻射和防止暴風雨襲擊。間距及建筑群的布局一方面根據風向投射角確定合理的間距，另一方面通過選擇建筑群的布局以達到減少間距的目的。在建筑群的平面

54、布局中有行列式（又分為并列式、錯列式、斜列式）、周邊式、自由式,從通風效果來看，錯列式、斜列式較并列式、周邊式為好°2 .房間的開口位置和開口面積（1）房間的開口位置開口位置將決定室內流場分布。開口位置設在中央，氣流直通對流場分布均勻有利：當開口偏在一側時，容易使氣流偏移，導致部分區域有渦流現象，甚至無風。房間的開口位置一定要使氣流能夠經過人在室內經常活動的區域。可在室內做漏空隔斷、使用中軸幅專窗改變氣流方向,調整氣流分布。房間的開口面積開口面積的大小既對室內流場分布的大小有影響，同時也對室內空氣流速有影響。開口面積大時，流場分布大，氣流速度較小；縮小開口面積，流速增加，但流場分布縮

55、小，3,門窗裝置和通風構造門窗裝置對室內通風影響很大，窗扇的開啟角度是否合適可起到導風或擋風的作用。增大開啟角度，可改善通風的效果。使用通風構造，如擋風板、落地窗、漏空窗和折門都有利于自然通風。4.利于綠化改變氣流狀況室外成片的綠化能對室外氣流起阻擋和導流作用。合理的綠化布置可改變建筑周圍的流場分布，引導氣流進入室內。六、自然能源利用與防熱降溫太陽能降溫使用太陽能空調，但目前尚未普及。或者將用于熱水和采曖的太陽能集熱器置于屋頂或陽臺護欄上，遮擋部分屋面和外墻，起到間接降溫的目的。夜間通風一對流降溫全天持續自然通風并不能達到降溫目的。而改用間歇通風，即白天（特別是午后）關閉門窗、限制通風，可避免熱空氣進入，遏制室內溫度上升，減少蓄熱；夜間則開窗，