第1.4建筑隔热与通风

35
2、通风的类型
空气的流动，必须要有动力，利用机械能驱动空气(例如鼓风机、电 扇)，称为机械通风；利用自然因素形成的空气流动，称为自然通风。 本节研究有关建筑中的自然通风问题。
1)自然通风
(1)利用自然的手段（热压、风压等）来促使空气流动而进 行的通风换气方式 (2)特点 a不消耗动力或消耗很少的动力，节能 b可以用充足的新鲜空气保证室内的空气品质 c受建筑设计和气候条件限制，难以控制
25
• 蓄水屋顶的缺点： A. 在夜间，屋顶蓄水后的外表面温度始终高于无水屋面，不但不能 利用屋顶散热，相反地它仍继续向室内传热。这对夜间使用的住宅和 某些公共建筑是十分不利的； B. 屋顶蓄水增大了屋顶静荷载，倘若蓄水深度增加，荷载将更大， 这对于下部结构和抗震性能都不利； C. 屋面所蓄的水，日夜都在蒸发，蒸发速度取决于室外空气的湿度、 风速和太阳辐射大小。不论蒸发速度大或小，必然要补充水，而且一 年四季都不能没有水。如果依靠城市供水作水源，无疑会加重市政建 设的负担，并且因水资源的限制可能许多城市难以满足要求。
A .室外综合温度取决因素 的多向性 t sa f I、 S、t e、 e I、 s、 e C. 围护结构隔热的重点是 屋顶和西、东墙。 D .室外综合温度是一个随 时随地而变化的非稳定 值 ,即有波动
室外综合温度代表了室外热作用的大小。平屋顶、西墙、东墙、西南 向墙和东南向墙所受室外热作用较大。因此，在设计时对它们进行隔热处 理非常必要。
术措施，减弱室 外热作用，使室外热量 尽量少传人室内，并使室内热量能很快 地散发出去，从而改善室内热环境。
§1 建筑防热的综合处理措施
(1)减弱室外热作用：城市、区域以及建筑的科学规划
(2)房间的自然通风组织 (3)围护结构的隔热与散热
(4)窗口遮阳
(5)较高的环境绿化率与合理的建筑饰 面处理
（6）减少室内余热
tsa te I s
e
=33.4
波动振幅
Asa ( Ate Ats )
4. 外围护结构隔热设计原则 （1）分清 主次,突出重点;
首先且重要的是屋顶；其次是西、东墙; …
（2）选用浅色、平滑的材料做围护结构外饰面； （3）重视建筑遮阳的作用； （4）设置通风间层构造，分流传热量； （5）促使太阳能转化，减少建筑及围护结构获取的热量。
凝土空心砌块不能满足南方地区墙ห้องสมุดไป่ตู้隔热的要求，当然不能用于东、西向外墙。 双排孔混凝土空心砌块加上内、外抹灰后，其隔热性能与两面抹灰的一砖厚实
体粘土砖墙相当，可以用于东、西外墙。
钢筋混凝土大板是一种工业化程度较高的墙体构件，且多用于住宅建筑。 主要板型为钢筋混凝土空心墙板及多种材料的复合墙板。钢筋混凝土空心板在 南方大多数地区都不能满足隔热性能的要求，其主要特点是热稳定性差，内表 面温度波幅大，因此内表面最高温度值很高。当然也可采取一些弥补技术措施， 但势必会降低工业化程度，也增加了施工的困难。
度振幅。综合起来，达到隔热的
无土种植屋顶构造
目的。
28
• 种植屋顶类型
种植屋顶有有土种植与无土种植两种类型。
有土种植是以土为培植基质，是民间的一种传统作法。但土壤的密度大， 常使屋面荷载增大很多，而且土的保水性差，若补水不足，会使所栽植物因 干旱而枯萎，现已较少采用。 无土种植是采用膨胀蛭石作培植基质，它是一种密度小、保水性强、不 腐烂、无异味的矿物材料。屋顶所种植物品种多样，有花卉、苗木，也有蔬 菜、水果。因为是在屋顶上栽培，宜于选用浅根植物，并应妥善解决栽培中 的水、肥、管等问题。种植草被就简单得多，因为草被生长力旺盛，抗气候 性强，春发冬枯，夏季一片葱绿，自生自灭，勿需肥料，一般也不必浇水， 管理可粗可细。草种既可采用青翠秀丽的丝绒草，也可用当地土生土长的草 种，因此适用面很广。
东
水平
西
南 北 太阳辐射照度
C.由于室外综合温度呈周期性波动变化，在围护结构隔热 设计的计算中，必须确定其最大值、平均值及振幅。
最大值
tsa,max tsa Asa
I s 平均值 tsa te e
波动振幅
t t A 最大值 sa ,max sa 太阳辐射当 ( I I ) sa
蓄水屋顶檐口泛水构造
蓄水屋顶的基本构造如左图所示。 其隔热性能与蓄水深度密切相关。
24
• 蓄水屋顶优点：
A. 屋顶外表面温度大幅度下降。如以蓄水深8cm为例，外表面的平均温 度和最高温度，分别从不蓄水时的35.3℃和62.3℃下降到31.7℃和42.3℃， 温度振幅从16.7℃下降到6.2℃。 B. 屋顶的内表面温度降低。蓄水深8cm时，内表面最高温度从无水时的 38.6℃下降32．4℃。 C. 屋顶的传热量大大减少。如蓄水深8cm时，最大传热量可从无水时的 351kJ／m2．h减少到146kJ／m2．h。 D. 蓄水深度增加，内表面温度最大值下降愈多。当蓄水深4、8、12、 18cm时，内表面温度最大值分别下降6.2℃、6.5℃、6.8℃和7.3℃。
29
(2)墙体隔热
在南方炎热地区，西向墙体的 室外综合温度仅次于屋顶。因此，
西墙的隔热处理，对改善室内热环
境同样具有很重要的意义。 墙体隔热的机理与屋顶相同， 只是墙体为竖向部件，在构造上有 其特殊方式。在目前所用的墙体材 料中，粘土砖实体墙是常见的一种。 经许多单位多年的研究、实测，两
面抹灰的一砖厚墙体，尚能满足当
34
§3 自然通风的组织 建筑通风： 建筑物室内污浊的空气直接或净化后排至室外，再把新鲜的 空气补充进去，从而保持室内的空气环境符合卫生标准
1、通风的效用 （1）可排除房间内滞留的余热、湿气、烟尘、气味等，保持室内 空气应有的洁净度。 （2）通风可使室内具有一定的风速，从而增加人体的蒸发散热量， 缓解夏季的闷热感。 （3）低温气流对人体与房间起冷却作用，有利于改善炎热季节室 内热环境。
说明这种屋顶的传热过程、构造要点及适用范围。
19
• 通风屋顶构造方式
通风屋顶构造方式
（a）平屋顶外架空层；（b）平屋顶外架空层；
（c）坡屋顶山墙通风；（d）坡屋顶檐口与屋脊通风；（e）坡屋顶老虎窗通风
20
• 通风屋顶传热过程
当室外综合温度将热量传给 间层的上层板面时，上层将所接 受的热量向下传递，在间层中借 助于空气的流动带走部分热量，
量温度振幅 Ats
max
Asa ( Ate Ats )
Asa
e
s
I s
平均值
tsa te
I s
e
波动振幅
Asa ( A te A ts )
太阳辐射当 ( I max I ) s ts 量温度振幅 A
e
最大值 平均值
tsa,max tsa Asa
B .由于室外气温对各朝向 的影响相同 ,因此室外综合温度的大 小主要取决于
9
室外综合温度除有周期波动外，还有以下特点： A.在夏季，同一地点、同一天中，各朝向的太阳辐射照度是不
同的。即使房屋各朝向的外表面状况相同，各朝向的室外综合温度
也是不一样的。
10
B.在室外综合温度中，太阳辐射热当量温度表示围护结构外 表面所吸收的太阳辐射热对室外热作用提高的程度。外表面太 阳辐射热吸收系数起着举足轻重的作用。室外综合温度并非完 全客观的参数，而是具有人为因素的影响。
余下部分传人下层。因此，隔热
效果如何，取决于间层所能带走 的热量，这与间层的气流速度、
进气口温度和间层高度有密切关
通风屋顶传热过程
系。
22
D. 蓄水隔热屋顶
利用水隔热的屋顶有蓄水屋顶、淋 水屋顶和喷水屋顶等不同形式。水之所
以能起隔热作用，主要是水的热容量大，
而且水在蒸发时要吸收大量的汽化热， 从而减少了经屋顶传人室内的热量，降 低了屋顶的内表面温度，是行之有效的 隔热措施之一，特别是蓄水屋顶在南方 地区使用较多。
室内环境过热往往是多种因素造成的，因此，必须采取综合措 施才能取得较好的效果。
5
§2 围护结构的隔热
1. 隔热设计标准
根据《民用建筑热工设计规范》(GB50176—93)的规定，房间在
自然通风情况下，建筑物的屋顶和东、西外墙的内表面最高温度应 满足下式要求：
i.max≤te.max
式中 max ——围护结构内表面最高温度(℃)； te.max ——夏季室外计算温度最高值(℃)。 上式中max应依据(规范》规定的参数及计算方法，按围护结构
16
5.外围护结构隔热措施及构造 围护结构隔热是防止夏季室内过热的重要途径。国内许多单位 和学者进行了卓有成效的探讨与研究，取得了丰硕的成果。 (1)屋顶隔热 A.采用浅色外饰面，减小当量温度 当量温度反映了围护结构外表面吸收太阳辐射热使室外热作用
提高的程度，水平面接受的太阳辐射热量最大。因此，要减少热作
利用屋顶内部通风带走面层传下的热量，达到隔热的目的，是
这种屋顶隔热措施的简单原理。这种屋顶的构造方式较多，既可用 于平屋顶，也可用于坡屋顶；既可在屋面防水层之上组织通风，也 可在防水层之下组织通风，基本构造如下图所示。 通风屋顶起源于南方沿海地区民间的双层瓦屋顶，在平屋顶房
屋中，以大阶砖通风屋顶最为流行。现以架空大阶砖通风屋顶为例，
至于淋水屋顶与喷水屋顶，因耗水量大及难以管理等原因，近些
年一般已很少应用。
27
E. 种植隔热屋顶
在屋顶上种植植物，利用植 物的光合作用，将热能转化为生 化能；利用植物叶面的蒸腾作用 增加蒸发散热量，均可大大降低 屋顶的室外综合温度；同时，利 用植物培植基质材料的热阻与热
惰性，降低内表面平均温度与沮
的实际构造计算确定；te.max则应按规范的规定取值。
内表面温度的高低直接反映了围护结构的隔热性能；同时，内 表面温度直接与室内平均辐射温度相联系，即直接关系到内表面与
室内人体的辐射换热，控制内表面最高温度，实际上就控制了围护
结构对人体辐射的最大值。
6
2. 室外综合温度 由于引起室内温度过热的室外环境气候因素主要是太阳热辐
用，必须降低外表面太阳辐射热吸收系数。屋面材料的吸收系数值 对当量温度的影响很大。当采用太阳辐射热吸收系数较小的屋面材
料时，即降低了室外热作用，从而达到隔热的目的。这种措施简便
适用，所增荷载小，无论是新建房屋或者是改建的屋顶都适用。
17
B. 增大热阻与热惰性
C. 通风隔热屋顶 • 通风屋顶防热原理
第四章 建筑防热与通风
1、夏季室内过热的原因
A.较高的室外气温; B.较强的太阳热辐射; C.室内生产、生活产热; D.围护结构隔热能力差。
2、建筑防热的主要任务
在建筑规划及建筑设计中采取合理的技
夏季室内过热的原因
1——热空气传入；2——太阳热辐射； 3——反射及长波辐射； 4——屋顶及墙体传热；5——室内余热
s 围护结构外表面对太阳 热辐射的吸收系数； I 某地某时刻的太阳热辐 射强度， w / m 2 .
令： t sa
室外综合温度
q e t sa e
I s 称为太阳辐射的等效温 度或当量温度 e
8
对室外综合温度 t sa
I s t e的讨论 e
前一般建筑西墙和东墙的隔热要求。 由于其具有一定的防寒性能，不仅 适用于夏热冬暖地区，也可用于夏 热冬冷地区。
33
砌块是遍布全国广泛使用的一种墙体构件，目前大多以中、小型砌块为主；
原材料以普通混凝土及矿渣、粉煤灰、煤渣、火山灰等工业废料与地方材料为
多，尤以混凝土空心砌块应用最为广泛。从热工性能看，研究表明，单排孔混
2)机械通风
(1)利用机械手段（风机、风扇等）产生压力差来实现空气 流动的方式
射和室外气温。它们对围护结构的热作用方式虽然不同，但对围
护结构的影响结果却是一样的，即最终结果都使围护结构内表面 温度升高。
为了便于进行围护结构的隔热计算和设计，有必要给定一个
室外热作用参数。
围护结构所受热作用及室外综合温度的概念
7
如果设： 围护结构外表面受太阳 热辐射产生的热流强度 为q1 围护结构外表面受室外 气温作用产生的热流强 度为 q 2 则：围护结构在二者共 同热作用下的热流强度 为 q q1 q 2 I s e t e e I s e te e e I s te e