第2章 建筑物理环境基础

控制内部冷凝的主要措施有①利用保温材 料提高围护结构内部温度，材料层次的布置应 使水蒸气渗透“进难出易”；②在保温层水蒸 气流入的一侧设隔气层（如沥青、卷材和隔汽 涂料等）；③设置通风间或泄气沟道使进入保 温层的水蒸气有出路。 2.1.4 建筑防热设计
建筑防热设计是为了减少传入室内的热量 并使室内的热量尽快散出。防热设计宜根据当 地气候特点，采用围护结构隔热、自然通风、 窗户遮阳、绿化等综合措施。 （1）围护结构隔热设计
按照稳态传热计算通过围护结构的传热 量公式为：
Q K .(ti te).F
式中： Q—单位时间的传热量 F—垂直于围护结构的计算传热面积 K—围护结构的传热系数 ti 、te—室内外空气温度 传热系数K按教材公式（2-2）计算，其 各项物理指标指标如教材所示。
2）非稳定传热 由于室内外空气的温度都随时间变化，通 过围护结构的传热过程称为非稳定传热。非稳 定传热计算是建筑防热设计的基础。 （A）室外综合温度—室外综合温度是指室外 空气温度与太阳辐射当量温度之和。
隔热层
单层电动百叶窗
固定百叶窗
百叶窗片
自然通风是热压和风压得综合结果。通常， 风压通风对于改善室内气候条件的效果比较显 著。
2）自然通风设计
建筑物自由式、错列式、斜列式布局及 建筑南北朝向有利于自然通风。
穿堂风（房间进风口直接对出风口）会使 气流直通，风速较大，但风场范围小。进、出 风口错开，风场区域大。进、出风口距离太近， 通风效果不佳。如果进、出都口都设计在正压 区或负压区墙面或是房间只开一个口，通风较 差。
舒适和降低物体可见度的视觉条件，对人体有 害。减小窗户眩光的主要措施有：①作业区 应该减少或避免直射阳光；②工作人员的视觉 背景不宜为窗口；③为降低窗户亮度或减少天 空视域，可采用室内外遮阳措施④窗户结构的 内表面或窗户周围的内墙面，宜采用浅色粉刷。 2.2.2建筑采光设计
采光设计分为主动式和被动式两类。
（B）平天窗：平天窗的采光口位于水平面 或接近水平面，他的采光效率最高，约为矩 形天窗的2~2.5倍。透明的平天窗容易产生
眩光，夏季会造成室内过热。所以在炎热地 区平天窗要采取遮阳措施。
（C）锯齿形天窗：锯齿形天窗的屋顶倾斜， 可以充分利用顶棚的反射光，采光效率比矩 形光约高15%~20%。 除了以上三种天窗外，顶部采光还有： ①大面积采光顶棚：常见于现代建筑的中庭、 大型市场、体育馆、博览馆、温室等建筑； ②带形或板式天窗：多数是在屋面板上开洞， 覆以透光材料构成的；③下沉式天窗：利用 建筑物屋架上下弦之间的高差设置采光窗构 成的。
（2）主动式采光设计 主动式采光设计增加了室内可用的天然光 数量，改善室内光环境质量，使不可能接受到 天然光的空间也能享受天然采光，主动式采光 方法大体上有四类： 1）利用反射镜面，将日光反射到需要的空间。 2）通过道光管，将日光传送到需要照射的地 方。 3）利用光导纤维传输阳光，借助光导纤维也 可以观看室外景观。 4）光伏发电间接采光照明法，利用太阳能发 电进行照明。
复合墙内侧应为重质材料层。 （2）自然通风设计 1）热压和风压 当较重的冷空气从进风口进入室内后， 吸收了室内的热量后变成热空气上升从出风 口排出室外，不断流入的冷空气在室内被加 热后从建筑物的上部出风口排出就形成了室 内自然通风，称为热压通风。 根据流体力学原理，当风吹向建筑物时， 在迎风面上形成正压区，在屋顶、两侧及背 风面形成负压区（如教材图2-3）。如果建筑 物上设有开口，气流就会从正压区流入室内， 再经室内流入负压区，这就形成了风压通风。
2）天窗（顶部采光）：顶部采光口形式包 括矩形天窗、锯齿形天窗、平天窗等。
（A）矩形天窗：普通矩形天窗是在屋架上 架起一列天窗架形成的，窗户的方向与屋架 相垂直，称为纵向矩形天窗。如果将屋面板 隔跨分别架设在屋架上弦和下弦处，窗扇立 在屋架外侧，称为横向矩形天窗，其采光均 匀度好，自然通风效果明显改善。
2）外遮阳：外遮阳比内遮阳防热效果好。固 定遮阳板简单，成本低，便于维修。活动遮阳 板可调节。
3）内遮阳：窗帘、卷帘、百叶、活动百叶都 可以起到室内遮阳的效果，内遮阳的防热效果 不如外遮阳好，但是调节灵活，使用方便。 2.2建筑光环境 建筑光环境控制包括建筑采光设计和建筑 照明两部分内容。我们只研究建筑采光设计。 建筑采光设计就是设法通过采光口使光线进入 室内。
1）屋顶隔热
建筑结构隔热设计的重点是屋顶。隔热屋 顶的构造有绝缘层隔热屋顶、通风间层隔热 屋顶、吊顶隔热屋顶、阁楼隔热屋顶、蓄水 隔热屋顶和植被隔热屋顶等。 屋顶遮阳、浅色屋面可以有效隔热。 2）外墙隔热 自然通风建筑外墙隔热设计重点是东西墙。 空调建筑各个方向的外墙隔热都重要。常用的 隔热外墙有空心粘土砖墙、砌块墙、通风墙与 遮阳墙等。外墙遮阳和浅色外墙可以有效防热。
日光在通过地球大气层时被空气的尘埃和气体
分子扩散，使白天的天空呈现出一定的亮度， 这就是天然光。它是建筑采光的主要光源。由 于天然光变化快，不好控制。因此，我国《建 筑采光设计标准》规定，在采光设计中，天然
采光标准以采光系数为指标。
采光系数C是指室内某一点直接或间接接
受天空漫射光所形成的照度与同一时间不受遮
（1）建筑传热学基础 建筑物及房间各面的围挡物称为建筑围 护结构。同室外空气直接接触的围护结构称为 外围护结构，如外墙、屋顶、外门和外窗等。 根据初中物理，由于室内外空气温度的差别， 通过建筑外围护结构必然有传热现象。传热的 基本方式分为传导、对流、辐射。 1）稳定传热
如果室内外温度都不随时间变化，通过围 护结构的传热过程称为稳定传热。稳定传热计 算是建筑保温设计的基础 。
（3）窗口遮阳设计
窗口遮阳可以防止直射阳光进入室内引起 室内过热。东、西向设计时遮阳设计的重点。 这样的效果可以用遮阳系数来评价。 遮阳系数是指在直射阳光照射的时间内， 投进有遮阳窗口的太阳辐射量与投进无遮阳窗 口的太阳辐射量之比。遮阳系数越小，防热效 果越好。 1）绿化与构造遮阳：合理选择树种，安排适 当的位置种树或在窗外种植藤蔓植物等就是绿 化遮阳。构造遮阳如：加宽挑檐、设外廊、 阳台、旋窗等。
2）合理布置建筑朝向：建筑应朝向正南向， 建筑立面应避开当地冬季主导风向。
3）防止冷风渗透：冬季穿过外围结构缝隙的 冷风渗透使建筑物热损失增大。应提高窗户 密封性；建筑立面避开当地冬季主导风向； 设置避风措施；利用地形、树木来挡风。 4）合理选择窗墙面积比：窗墙面积比指窗洞 口面积与房间立面单元墙面积之比。为了采 光合理，南向窗墙比最大，北向窗墙比最小。 （2）建筑围护结构保温设计
ρI tsa te αe 式中tsa — 室外综外综合 I — 太阳阳辐射照 ρ — 围护结构表面的太阳辐射吸收系数 α e — 围护结构外表的换热系数，一般取 19.0
室外综合温度是一个假想温度，可用它来表 针建筑室外热作用的强弱。 是随时间变化 sa 的，其值各个朝向不同。 （B）热惰性指标—是表针围护结构对温度 波动衰减快慢的程度。用符号D表示，其值 越大，温度波在维护结构中衰减越快，围护 结构的热稳定性越好。 （2）建筑热工设计分类 为了使建筑设计能较好的适应气候，我 国《民用建筑热工设计规范》提出了建筑热 工设计分区的概念。具体分区和设计要求见 教材表2—1。
1）最小传热阻：为了控制围护结构内表面温 度不低于室内露点温度，保证内表面不结露 的要求，围护结构的传热阻不能小于某个最 低限度值，这个限度称为“最小传热阻”。
2）围护结构主体部位保温构造 围护结构保温构造分两类：单一材料结 构和复合保温结构。 单一材料结构如：空心板、空心砌块、加 气混凝土等，既能承重又能保温。复合材料结 构由保温层和承重结构复合而成。复合结构按 保温层所处的位置分为内保温、外保温和中间 保温。其中外保温的优点比较多：①减少热桥
第二章：建筑物理环境基础
§2.1 建筑热环境
§2.2 建筑光环境 §2.3 建筑声环境 §2.4 建筑空气质量
第二章 建筑物理环境基础
建筑物理环境 是指建筑室内空间与人体 相关的各个物理要素的总和，它包括建筑热环 境、建筑声环境和建筑光环境。创建舒适的 物理环境是人对建筑的基本要求。 本章主要介绍建筑室内物理环境，包括建 筑热环境、建筑光环境、建筑声环境和室内 空气品质的控制方法。 2.1建筑热环境 建筑热环境的主要内容有建筑保温、建筑 防潮、建筑防热、建筑中的太阳能利用等。 2.1.1 建筑热环境基础
被动式采光就是利用不同形式的采光窗 进行采光。
主动采光则是利用集光、传光等设备与
控制系统将天然光传送到需要照明的部位。
（1）被动式采光设计 被动式采光设计取决于采光窗种类，采光 窗通常分为侧窗和天窗。 1）侧窗（侧面采光）：侧窗采光的特点是房 间的天然光照度随进深的增加而迅速降低，照 度分布不均匀（如图2-8所示）。为了由较好的 采光均匀度，单侧采光房间的进深一般不超过 窗高的1.5~2倍为宜。改善侧窗采光特性的措施 有：①利用透光材料本身的反射、扩散和折射 性能控制光线；②使用固定或活动的遮阳板、 遮光百叶、遮光栏珊等。
2.2.1采光设计标准 （1）基本光度单位：建筑光环境设计常用的 基本光度单位有光通量、照度、发光强度和亮 度。 光通量 表示光源发出的光的多少。 照度E是指照射到单位面积上光通量的多少。 发光强度I是指光通量的空间密度。 亮度L是发光体在试看方向上单位面积发出的 发光强度。 （2）采光标准 在采光设计中，天然光指的是天空光。
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2.1.2建筑保温设计 严寒和寒冷地区的民用建筑，为了保证冬 季室内的气温、湿度、气流速度和室内热辐射 在一定允许范围内，建筑围护结构内表面的温 度不低于室内露点温度，必须进行建筑保温设 计。建筑保温就是减少由室内（高温）流向室 外（低温）的热流。建筑保温设计包括建筑方 案设计中的保温综合处理和外围护结构保温构 造设计。 （1）建筑保温综合处理措施 1）控制体型系数。可以 想到，建筑外表面凹凸越多，体型系数变大， 则建筑传热消耗量变大。