房屋建筑学-第二章建筑物理环境基础解析

1）稳定传热
如果室内外空气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，也是我国严寒和寒冷地区采暖居住建筑 节能设计的基础。
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
(2-1)
式中：Q—单位时间的传热量，W;
F —垂直于围护结构的计算传热面积，；
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。建筑 热环境控制就是为了在节约资源的前提下，满足 人们的热舒适要求。
2.1.1建筑热环境基础
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。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、对流和辐 射三种。
K —围护结构的传热系数，W/(㎡·K)；
ti和te —分别为室内、外空气温度，°C。
传热系数K由下式确定：
K 1
1
R0
Ri
di
i
Re
式中： R0 — 围护结构的传热阻，㎡·K/W； Ri — 内表面换热阻，Ri =0.11㎡·K/W; Re — 外表面换热阻，Re =0.05㎡·K/W; d— 材料厚度，m； λ— 材料导热系数，W/（m·K）。
ρ—围护结构表面的太阳辐射吸收系数；
ac —围护结构外表面换热系数，通常取ac=19.0W/(㎡·K)。
室外综合温度是一个假想温度，可用它来 表征建筑室外热作用的强弱。 Tsa是随时间变化 的，建筑各个朝向的tsa不同。在我国总纬度地区 夏季建筑物各个朝向tsa由大到小的次序为水平面 >东西向>南向>北向。这表明，夏季建筑物防热 设计应优先考虑屋顶防热和防东、西晒。
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，包括建筑热环境、建筑 声环境和建筑光环境三部分内容。创造舒适的建 筑物理环境是人对建筑的基本要求，利用适宜的 手段和方法，来创造良好的建筑物理环境，不仅 关系到人的舒适性要求，还直接影响建筑的能源 资源的消耗，进而影响建筑与环境的关系，影响 人类社会的可持续发展。
3）围护结构异常部位的保温设计
（A)窗户的保温：可选用木材、塑料和塑钢 窗框；使用断热金属窗框。寒冷地区，可采用多 层窗；使用新型节能窗户，如低辐射玻璃窗（即 LOW-E窗）、中空玻璃窗等。
低辐射能玻璃，即low-E玻璃，是利用真空 沉积技术的在玻璃表面沉积一层低辐射涂层，一 般由若干金属或金属氧化物薄层和衬底组成。普 通玻璃的长波热辐射发射率约为0.8左右，low-E 玻璃长波热辐射发射率最低可达到0.04，对长波 热辐射光谱有很强的反射作用。并可调整制造工 艺制造出各种不同光学性能的产品，如对太阳光 有不同透过率的高透过low-E玻璃、低透过lowE玻璃等，但一般来说，都对可见光透过率影响 不大。
4）合理选择窗墙面积比：窗墙面积比（窗 墙比）是指窗洞口面积与房间立面单元墙面积之 比。为了利用太阳能，南向窗墙比最大，北向窗 墙比最小，东、西向窗墙比介于其间。
2）合理布置建筑朝向：建筑应朝正南向，建筑 立面应避开当地冬季主导风向。
3）防止冷风渗透：冬季通过外围护结构缝 隙的冷风渗透使建筑物热损失增大。应提高窗户 密封性；建筑立面避开冬季主导风；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（窗 墙比）是指窗洞口面积与房间立面单元墙面积之 比。为了利用太阳能，南向窗墙比最大，北向窗 墙比最小，东、西向窗墙比介于其间。
复合保温结构由保温层和承重层复合而成。 复合结构按保温层所处的位置可分为内保温（保 温层在室内一侧）、外保温（保温层在室外一侧） 和中间保温（保温层夹在中间）三种。外保温优 点较多：①减小热桥处的热损失；②有利于防止 保温层内部产生凝结水；③房间的热稳定性好； ④降低墙和屋顶的主要部分的温度应力起伏；⑤ 有利于旧房节能改造。外保温是我国建筑节能的 发展方向。
（B）热惰性指标表征围护结构对温度波 动衰减快慢的程度。热惰性指标D=ΣRS,式中R 为材料层的热阻，S为材料层的蓄热系数，其值 为 0.51 C D值越大，温度波在围护结构中衰 减越快，围护结构的热稳定性越好。为了抵抗室 外热作用的波动，要求外围护结构具有足够的热 惰性指标。
（2）建筑热工设计分区
顾夏季防热
什
夏热冬冷地区 必须满足夏季防热要求、适当兼顾 重庆、武汉、上海、南
冬季保温
京
夏热冬暖地区 必须充分满足夏季防热要求，一般 广州、南宁、福州、海
可不考虑冬季保温
口
温和地区 部分地区考虑冬季保温，一般可不 昆明、大理、贵阳、西
考虑夏季防热
昌
2.1.2 建筑保温设计
严寒与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的构造设计。
2）非稳定传热
夏天，室内外空气温度都随时间变化，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 筑防热设计基础，也是夏热冬冷和夏热冬暖地区建筑节 能设计基础。
（A）室外综合温度：室外综合温度是室外空气温
度与太阳辐射当量温度之和。
t sa
te
·I
ae
式中：tsa—室外综合温度，℃；
I —太阳辐射照度，W/㎡;
（1）建筑保温的综合处理措施
1）控制体形系数：体形系数是指一栋建筑 物的外表面积F0与其所包围的体积V0指比。如果 建筑外表凹凸过多，体形系数变大，则建筑物传 热耗热量增大。
2）合理布置建筑朝向：建筑应朝正南向， 建筑立面应避开当地冬季主导风向。
3）防止冷风渗透：冬季通过外围护结构缝 隙的冷风渗透使建筑物热损失增大。应提高窗户 密封性；建筑立面避开冬季主导风；设置避风措 施；利用地形、树木来挡风。
我国幅员辽阔，各地气候差异较大。为了使建筑设计能够 较好适应气候，我国《民用建筑热工设计规范》提出了建筑热工 分区的概念。具体分区和设计要求见表2-1。
建筑热工设计分区及设计要求
表2-1
分区名称
热工设计要求
代表城市
严寒地区 必须充分满足冬季保温要求，一般 哈尔滨、呼和浩特、乌
可不考虑夏季防热
鲁木齐
寒冷地区 应满足冬季保温要求，部分地区兼 北京、西安、拉萨、喀