建筑热工学

在南昌，住宅小区的规划和建筑设计中如何进行有效的热工学设计建筑热工学

建筑热工学是研究建筑物室内外热湿作用对建筑围护结构和室内热环境的影响，是建筑物理的组成部分。

简介

建筑物常年经受室内外各种气候因素的作用。属于室外的气候因素有太阳辐射、室外空气的温湿度、风、雨、雪和地下建筑物周围的土壤或岩体的温度和裂隙水等。这些因素所起的作用，统称为室外热湿作用。由于室外热湿作用经常变化，建筑物围护结构本身及由其围成的内部空间的室内热环境也随之产生相应的变化。属于室内的气候因素有进入室内的阳光、空气温湿度、生产和生活散发的热量和水分等。这些因素所起的作用，统称为室内热湿作用。室内外热湿作用的各种参数是建筑设计的重要依据，它不仅直接影响室内热环境，而且在一定程度上影响建筑物的耐久性。

主要任务

建筑热工学的主要任务是研究如何创造适宜的室内热环境，以满足人们工作和生活的需要。建筑物既要抗御严寒、酷暑，又要把室内多余的热量和湿气散发出去。对于特殊建筑，如空调房间、冷藏库等不仅要考虑热工性能，而且还要考虑投资和节能等问题。

研究范围

建筑热工学的研究范围包括：室外热湿参数及其对室内热环境的影响，建筑材料热物理性能，房屋热稳定性，建筑热工测试的技术以及特殊建筑热工，如空调房间热工设计、地下建筑传热等。

现代人对居住、劳动生产场所的热环境要求不断提高，建筑技术和设备不断改进，建筑热工学的研究内容也不断深化。早期的建筑热工设计一般都采用简化的稳定或非稳定传热理论计算，现在逐步被更精确的动态模拟计算所替代。

建筑热工学领域应用电子计算机技术后，又使过去若干难以计算的热工课题，如墙和屋顶等转角处三维温度场的计算、房间内部热环境变化等，都可以用电子计算机获得迅速和精确的计算结果。此外，随着城市、乡镇建设的发展，以及城市热环境的改变，建筑热工学研究领域逐步扩大到建筑群体的热环境的改善和利用。

室内热环境

民用建筑设计都是以人为主体，使建筑物满足人们使用时的各项功能要求。为此，除需研究各种建筑空间及其相互关系，也需要研究建筑环境以及环境与空间的相互关系。因此，建筑空间与建筑环境在设计中是不可分割的。建筑热环境是研究人们在建筑空间中的热舒适问题，以便采取合理、有效的技术措施改善建筑热环境、满足人们的热舒适要求。

人的肌体在正常条件下，可算是一个恒温体，为了维持这种状态，人体必须不停地与所处的环境进行热交换，使由新陈代谢过程所产生的热量向环境散发。于是，肌体与环境之间的传热必然满足以下公式所表达的条件，人体与周围环境的换热方式有对流、辐射和蒸发3种，而换热的余量即为人体热负荷△Q。据卫生学研究，厶Q值与人们的体温变化率成正比。

建筑热工规范

保证建筑热工质量的法定文件。它对改善建筑物使用功能，提高室内热环境质量，延长建筑物使用寿命，发挥投资的经济效益和节约能源等方面具有重要意义。技术经济较发达的国家大都订有建筑热工规范，其基本内容包括：建筑热工学的名词、定义、符号和单位；室内外热工计算参数和建筑气候分区；对围护结构保温、隔热、防潮和空气渗透的技术要求；设计标准、计算方法和构造措施的有关规定等。建筑热工规范一般随着国家技术经济的发展不断修订、补充、完善。总的发展趋势是在技术要求和规定中将功能、经济和节能结合起来。

常用保温材料：挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料（挤塑板）、模压型聚苯乙烯泡沫塑料（普

通泡沫板）、现喷硬泡聚氨酯、硬泡聚氨酯保温板（制品）、泡沫玻璃、泡沫混凝土（泡沫砂浆）、轻骨料保温混凝土（陶粒混凝土等）、无机保温砂浆（玻化微珠保温砂浆）、聚苯颗粒保温砂浆、矿棉（岩棉）、酚醛树脂板、膨胀珍珠岩保温砂浆等等。

三、建筑防热设计

（一）形成自然通风的动力因素

热压和风压综合作用形成建筑物的自然通风。从自然通风降温的角度来看，风压通风对改善室内气候条件的效果比较显著，应首先考虑如何组织风压通风来改善室内热环境。

1.热压通风

热压通风需要进风口低于出风口才能形成。热压的大小取决于室内外空气温差所形成的

空气密度差，以及进出风口的高差。

2.风压通风

当风吹向建筑物时，在迎风面上形成正压区，而在建筑物屋顶、两侧及背风面形成负压区，负压区内的空气一般处于涡流状态，又称为涡流区。如果建筑物上设有开口，气流就会从正压区流人室内，再从室内流向负压区，这就形成了风压通风。风压的大小由风速以及空气动力系数（由建筑物外表面尺寸及与风向形成的夹角所决定，并随位置而异）决定。

（二）建筑朝向和建筑群布局与自然通风的关系

1.建筑朝向

选择建筑朝向时，首先要争取房间的自然通风，同时综合考虑防止太阳辐射及防止暴袭。

为争取房间的自然通风，房间的纵轴宜尽量垂直于夏季主导风向，主要房间应布置在夏季的迎风面。2.建筑群布局建筑群的布局对组织好室内通风具有重要作用，要避免某一建筑处于涡流区内。影响涡流区长度的主要因素是房屋的大小以及风向投射角。涡流区的长度随房屋的高度及宽度的增大而增大，随房屋的深度增大而减少。风向投射角是风向与房屋外墙面法线的交角。

一般建筑群的平面布局有行列式、周边式及自由式三种。行列式又可分为并列式、错列式和斜列式，从通风效果来看，错列式和斜列式较并列式和周边式为好。建筑高度对自然通风也有很大的影响，高层建筑对室内通风有利。但是高层建筑也存在把城市上空的风引向地下，产生“楼房风”的危害。在高层建筑的两侧及顶部绕流过去的风速比较大，如果高层建筑的底层为开敞式，通风效果会加强，但是在设计时如考虑不周也会道。

一、建筑防热设计基本原则

(一)室内过热的原因

在南方炎热地区的夏天，建筑物在强烈的太阳辐射和气温的共同作用下，通过房子的屋面、外墙，把大量的热量传进室内，通过开着的窗户和门透进太阳辐射热和热空气，周围地面和房屋将太阳辐射反射到建筑的墙面和窗口;此外，室内产生的生活的余热，如电器、照明和人体散发的热量和外面传进来的热量共同引起室内过热。

(二)建筑防热途径

建筑防热应采取自然通风、窗户遮阳、围护结构隔热、环境绿化等综合性措施，尽量减少传人室内的热量并使室内的热量尽快散发出去，改善室内的热环境。

1.减弱室外的热作用

合理地选择建筑的朝向和进行建筑群布局，防止过度日晒。居住建筑物的朝向宜采用南北向或接近南北向。尽量避免主要房间受到东、西向日晒。同时要绿化周围环境，以降低环境辐射和空气温度。对外围护结构的外表面，应采用浅颜色以减少对太阳辐射的吸收，降低综合温度，从而减少进入围护结构的传热量。

2.外围护结构的隔热和散热