建筑物理(建筑防热)

热压的大小取决于进排气口的温差和高差，温差 与高差愈大，热压愈大，通风量就愈大。
通风间层高度
试验表明：间层高度增高，对加大通风量有利， 但增高到一定程度后，其效果渐趋缓慢。
如图几种通风屋顶在不同高度的空气间层情 况下的热工效果。
由图可见，间层高度以20～24cm左右为好。 因此，一般情况下，采用矩形截面通风口，房 屋进深为9～12m的双坡屋顶或平屋顶，其间层 高度可考虑取20～24cm，坡顶可用其下限， 平屋顶可用其上限；如为拱形或三角形的截面， 其间层高度要酌量增大，平均高度也不宜低于 20cm.
二、防热途径：
1. 室内过热的原因:
室内过热的原因： 主要是强烈的太阳辐射 和较高的室外气温，室 外风速、风向，空气湿 度及环境特点也在某种 程度上起作用。
夏季室内热量的主 要来源：如图示。
2. 防热途径:
减弱室外热作用：主要办法是正确选择房屋朝向和布 局，防止日晒；同时绿化周围环境，降低环境辐射和气温， 并对热风起冷却作用；外围护结构表面采用浅色，减少对太 阳辐射吸收，从而减少结构的传热量。
无土种植屋顶的重量进位同厚度铺土种植屋顶的1/3， 而保温隔热效果却提高3倍以上。
对有、无蛭石种植层的屋顶进行对比测定。
（六）外墙隔热： 外墙的室外综合温度较屋顶低，因此在一般的房屋建
筑中，外墙隔热与屋顶相比是次要的。但对采用轻质结 构的外墙或需空调的建筑中，外墙隔热仍需重视。
三、气候条件和地理环境对建筑的影响：
无论在房屋布局，细部处理和建筑形式等方面， 都因气候条件和地理环境不同而具有不同的手法和 地方特点。
例1。云南省西双
版纳一带的民居。
气候类型夏热冬寒
设计要点 保温
隔热保温通风
表面积小、窗 小、墙保温 （爱斯基摩）
朝阳大玻璃窗 夏日遮阳
—
24 56.0 36.3 29.8 28.8 20：00
60 59.0 38.4 33.8 32.3 18：00
60 56.5 38.3 34.0 31.8 19：00
室外气温 最高 平均 （℃） （℃） 33.3 26.6
33.7 29.4 32.2 27.1 29.1 — 35.5 31.3 34.9 31.3 35.5 31.3
通风间层内的空气阻力。
室外空气流过间层的阻力有摩擦阻力和局部阻力。
为降低摩擦阻力，间层内表面不宜过分粗糙；
为降低局部阻力，进、出风口的面积与间层横界面的 面积比要大。若进出风口有启闭装置，应尽量加大其开 口面积，并注意使装置有利于导风，以减少局部阻力， 增大通风量。
间层通风组织形式和隔热措施：
组织方式：a.从室外进气（采用兜风檐口可加强风 压作用）；
干热地区
风沙暴晒干燥 消除温差
内院型、设前 廊、厚重墙
湿热地区
潮湿暴晒
通风冷却
遮阳、穿堂风、 房间高大
例2。干热地区的传统住宅。
11-2 外围护结构的隔热设计原则和措施
一、外围护结构隔热设计的原则 二、外围护结构的隔热措施
一、外围护结构隔热设计的原则：
1. 屋顶隔热。外围护结构外表面受到的日晒时数和太阳辐 射强度以水平面为最大，东西向其次，东南和西南又次之， 南向较小，北向最小，所以屋顶隔热极为重要，其次是西 墙和东墙。 2. 降低室外综合温度。其办法有:
结构外表面采用浅色平滑的粉刷和饰面材料。如：马赛 克、小瓷砖等，以减少对太阳辐射的吸收。
在屋顶或墙面的外侧设置遮阳设施，可有效降低室外综 合温度。
3. 在外围护结构内部设置通风间层。通风间层与室外或 室内相通，利用风压和热压的作用带走进入空气层内的 一部分热量，从而减少传热室内的热量。 4. 合理选择外围护结构的隔热能力。主要根据地区气候 特点，房屋的使用性质和结构在房屋中的部位等因素来 选择。 5. 利用水的蒸发和植被对太阳能的转化作用降温。如： 蓄水屋顶，植被屋顶。这些屋顶具有很好的隔热能力， 但也增加了结构的荷载，而且如果蓄水屋顶防水处理不 当，还可能漏水、渗水。
（四）蓄水屋顶：
水的比热大，而且蒸发也可带走大量热量，因此，利 用水作为隔热材料，可取得很好的隔热效果。
重庆地区对同样结构的蓄水屋顶（水厚100mm）于 不蓄水屋顶实测结果表明：蓄水后外表面温度比不蓄水 低15℃，内表面低8℃；蓄水屋顶内、外表面温度的振幅 仅为不蓄水的1/2；蓄水后通过屋顶传入室内的最大热量 只是未蓄水时传入的1/3；蓄水后通过屋顶传入室内的平 均热量只有未蓄水时的1/35。
风的描述： 风通常是以水平运动为主的空气运动。风的描述 包括风向和风速。 风玫瑰图能直观反映一个地方的风速和风向。如下图。 (a)为某地夏季七月的风向频率分布；(b)为各方位的风速。
3. 气温: 气温：指空气的温度。一般气象学上所指气温是距地面 高处的空气温度。 影响气温的主要因素：入射到地面上的太阳辐射热量，
（三）阁楼屋顶：
在提高阁楼屋顶隔热能力的措施中，加强阁楼通风是 一种经济而有效的方法。如加大通风口的面积，合理布 置通风口的位置等。通风口可做成开闭式的，夏季开启， 冬季关闭；组织阁楼的自然通风也应充分利用风压和热 压的作用。
阁楼通风形式有：山墙上开口通风，从檐口下进气有屋 脊排气，在屋顶设老虎窗通风等。如图11-6：
间层 外表面温度
内表面温度
高度 最高 平均 最高 平均 最高出 （cm） （℃） （℃） （℃） （℃） 现时间
5 48.3 31.6 32.1 28.8 14：30
15 52.0 32.4 30.0 27.8 15：00
9 54.5 34.1 36.4 30.0 14：00
63 56.0 —— 32.8 —
水面上敷设铝箔或其它浅色漂浮物，或在水面上种 植漂浮植物水浮莲、水葫芦等将反射或吸收大量太阳辐 射，能取得更好的隔热效果。
蓄水屋顶的水层深度，从白天隔热和夜间散热的作用 综合考虑，宜小于5cm而大于3cm。
水隔热屋顶要求屋顶有很好的防水质量，否则，易发 生漏水现象。但从另外角度考虑，由于用水隔热后，大 大降低了结构的平均温度和振幅，可以保护防水层，防 止发生漏水现象。
云吸收 3 总吸收：68
海拔高度等。
2. 风 风：就是大气的流动。大气环流是各地气候差异
的原因。 风的种类： 季候风：由大气环流形成的风，在一年内随季节不 同而有规律变换方向。例如：我国气候特点之一就是
季风性强。 地方风：由于地面上水陆分布，地势起伏，表面覆 盖等地方性条件不同而引起小范围内的大气环流。 如：水陆风，山谷风，庭院风，巷道风，这些都是由 于局部受热不均而引起的，其特点是日夜交替变向。
风压和热压是间层内空气流动的动力
试验表明：在同样风力作用下，通风口朝向与风 向的偏角（即风的投射角）愈小，间层的通风效果 愈好，故应尽量使通风口面向夏季主导风向。由于 风压愈风速的平方成正比，所以风速大的地区，利 用通风屋顶效果显著。
试验还表明，将间层面层在檐口处适当向外挑出 一段，能起兜风作用，可提高间层的通风效果。
封闭空气间层内传热方式主要是辐射换热，可在间层 内铺设反射系数大，辐射系数小的材料，如铝箔。
如图 （e） 间层设铝箔后，结构内表面温度比（d） 降低 ，效果较显著。
如图 （f） 外表面铺白色光滑的无水石膏，结果结 构内表面温度比（d）低 ，比（e）低 ，说明选 择屋顶面层材料和颜色的重要性。
（二）通风屋顶： 1. 通风屋顶隔热性能及其作用： 我国南方地区气候炎热多雨，为了隔热防漏，创造了 双层瓦通风屋顶和大阶砖通风屋顶。如图
b.从室内进气； c.室内、室外同时进气。 另外，有的为提高热压作用，在水平的通风层中 间，增设排风帽，造成进、出风口的高度差，并且在 帽顶的外表涂上黑色，加强吸收太阳辐射，以提高帽 内的气温，有利于排风。
间层通风组织形式：
隔 热 措 施 举 例
编 号
构造
1 双层架空粘土瓦 2 山型槽板上铺粘土瓦 3 双层架空水泥瓦 4 钢筋混凝土这般下吊木丝板 5 钢筋混凝土板上铺大阶砖 6 钢筋混凝土板上砌1/4砖拱 7 钢筋混凝土板上砌1/4砖拱装百叶
地形与地表面的覆盖以及大气环流的热交换作用等。其中， 太阳辐射起决定作用。
气温变化：四季变化 （年变化）、日变化和随 地理纬度的变化。
4. 空气湿度: 空气湿度：表示大气湿润程度。一般用相对湿度表示。 相对湿度的日变化通常与气温的日变化相反：如图11-1 我国各地的相对湿度：
受海洋气候影响，南方大部分地区相对湿度一年内夏季最大，
秋季最小；华南和东南沿海 一带因春季海洋气团入侵， 且此时温度还不高，形成较 大相对湿度，大约以3-5月 为最大，秋季最小，南方地 区在夏季之交气候潮湿，室 内地面常出现泛潮现象。
5. 降水:
指从地球表面蒸发出去的大量水汽进入 大气层，经凝结后又降到地面上的液态或 固态水分。如：雨、雪、冰、雹等。
第十一章 建筑防热
11-1 室外热环境与防热途径 11-2 外围护结构的隔热设计
原则和措施 11-3 房间的自然通风 11-4 窗口遮阳
11-1 室外热环境与防热途径
一、室外热环境 二、防热途径 三、气候条件和地理环境对建筑的影响
一、室外热环境：
构成室外热环境的主要气候因素： 太阳辐射、温度、湿度和风等。
以大阶砖通风屋顶为 例。如图是一个对比 性实测结果。
2. 通风屋顶传热过程与影响隔热的因素： 通风屋顶是当室外空气流经间层时，带走部分从面
层传下的热量，从而减少透过基层传入室内的热量。如 图11-4：
间层通风量愈大， 带走的热量愈多。通 风量大小与空气流动 的动力，通风间层高 度和通风间层内的空 气阻力等因素有关。
窗口遮阳：主要是阻挡直射阳光从窗口透入， 减少对人体的辐射，防止室内墙面、地面和家具表 面被晒而导致室温升高。遮阳方式：利用绿化（中 树或攀缘植物）；结合建筑构件处理（入出檐、雨 蓬、外廊等）；采用临时性的布篷和活动的合金百 叶；采用专门的遮阳板设施等。