建筑物理调研报告材料

关于建筑热工学相关问题调查研究

-----------------以工业大学等相关建筑为例

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摘要：建筑热工学是研究建筑物室外热湿作用对建筑围护结构和室热环境的影响，是建筑设计时重要考虑依据。建筑热工学的主要任务是研究如何创造适宜的室热环境，以满足各种办公、生产活动、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，主要有研究对象建筑保温、隔热、通风、遮阳等。

关键词：建筑热工学保温隔热通风遮阳

第一章保温

保温，即冬天能保暖、夏天能隔热，从原理上来说，主要就是通过一定的措施和方法，对建筑进行处理，以降低导热，对流，辐射等三种传热的效率。建筑设计人员在进行对房屋结构设计时，应该根据地区气候进行合理有效保温设计，以达到改善室热环境目的。本次对建筑保温性能的调研活动，是围绕着以下几个方面，进行开展讨论的。

1.1进行建筑体型设计时，主要在减少外围围护的结构面积

减少围护的结构面积主要指的是减少围合在建筑物四周的墙、门窗等面积。这种保温途径的原理是根据平壁在稳定的传热状态下总传热量公式Q=q*τ*F推出的，在平壁的热流强度和传热时数不变的情况下，其总传热量影响因素主要在于其围护结构的面积，其结构的面积也小，其向外传递的热量也少。

这一种保温的途径在我们生活中十分常见，也是一种最基本的保温设计措施，本小组选择了工业大学宿舍为案例（如图1.1.工业大学西区17栋学生寝室），进行了调研分析，我们发现所有的4人间宿舍的均为如图1.2施工图所示，其进深为4.8m，面宽为3.2m，其余与外界的接触墙面的长度为 3.2m，这样可以大大的降低与室外大气接触的表面积，从而在相同的容积的情况下，可以降低建筑的体型系数。然而，降低了围护结构面积，也会产生一些不利的影响。与室外的结构面积减少后，造成在安装门窗面积问题上产生一定限制，造成了寝室室空气混浊，光线昏暗不良后果，给采光通风等方面带来了不良影响，因此在校园的绝大部分教学教室设计上为了避免上述的不良后果，没有采用这种保温途径，其面宽往往大于它的进深。

1.2.进行建筑围护设计时，核心在采用高性能保温材料

我们以建筑保温中常关注的导热为例进行分析，导热系数λ是物质导热性能的标志，是物质的物理性质之一。λ的值越小，表示其导热能力越差，其保温效果就越好，相反，λ的值越大，其保温的效果就差。不同的保温材料，其导热系数有很大的差别，各自的保温效果也不尽相同，例如木材的导热系数在0.14~0.38，而水泥混凝土结构的导热系数在1.0以上，因此木材的保温效果相对于水泥混凝土结构的效果要好一些，这就是一些建筑采用木地板（如图1.3湖工北区第六教学楼木地板），木天花板（如图1.4江汉路sanfu百货商店木制天花板）的除了美观原因外的另外一个重要原因。当然，也不是仅仅只有木材可以作为保温材料，还有其他各种各样的有机无机保温材料，只是在选择时除了考虑其保温效果外，还要考虑其经济美观，防火等因素。影响材料的自身的导热系数除了材料自身的性质影响因素外，其密度和保温材料所处的环境温度也扮演着十分重要的因素。相同的材料在密度不同的情况下，其导热系数也有很大差距。不同的密度，说明其材料中孔隙率和性质状态不同，当空隙率也大时,则孔隙对导热影响比率越大,造成材料整体的导热系数降低。如图1.5所示的建筑中使用的空心砖就是采用使用了上述原理来达到保温的目的。

1.3．进行朝向与间距设计时，关键在合理控制日照量

我们都知道，一个建筑的保温性能再好，不如从源头开始，合理控制日照量，这个问题对于地理纬度和海拔较高严寒地区的冬天显得十分重要。对于寒冷地区，我们可以采用合理的朝向和合理的间距增加室外围护结构的受日照量，提高结构表面的温度，进而降低室平

壁与室外平壁的温度差，即温度梯度来减少传热速度，已达到保温目的。当然，对于炎热地区来说，我们应该减少外围护结构的受光照量，一是减少室因受辐射而升高的温度，二是降低室外向室传递热量的速率。图1.6是我们在调研时拍下的湖工科技综合楼。由于设计时朝向朝西，而且建筑前面没有有效的的障碍物进行遮蔽，导致此楼室温度特别高。

1.4.进行结构设计时，重点在密闭和防潮问题处理

冬季时期，室外气温低，当外界的冷空气流入室，迅速与室环境发生交汇作用，造成室温度产生波动，因此我们在进行对建筑结构设计时，应该增加建筑的密封性，防止冷风渗透带来的不良影响。如图1.7所示的工业大学第一教学楼走廊，为了防止冬季时期外界冷风进入，将走廊上安装了窗户。当为冬季时，关闭窗户，增加建筑密封性，当为夏季时，又可以通过打开窗户允许自然风通过来降低室温度。增加建筑密封性，可以大大减少室外热量进行交流，同时也可以减少建筑围护结构与室外接触面积，两者共同作用来达到达到保温目的，但是建筑密封性的提高，如果不采用有效措施，会降低室光照强度，同时又会影响室通风。

第二章隔热

建筑防热是指为防止室过热和改善室热环境所采取的综合措施。在从事建筑总体规划和单体建筑设计时要根据建筑物的使用要求采取防热措施。室过热现象是指周围环境热辐射强，室气温过高。一旦室湿度大，空气流速小，使人体产生的热量和周围环境所能散发的热量失去平衡,人体散热困难,就会影响健康。为此，在从事建筑总体规划和单体建筑设计时要

根据建筑物的使用要求采取防热措施。

2.1 室过热的原因

室过热的原因有：①在太阳辐射和室外气温的作用下，是的围护结构表面和室空气温度升高；②通过窗口进入室的太阳辐射热（包括建筑物墙面、地面吸收太阳辐射热温度升高后，又向外辐射的热量），使部分地面、家具等吸热升温，加热室空气；③自然通风过程中带进带出的热量；④室生产或活动过程产生的余热，包括人体散热。

2.2 隔热措施

隔热措施主要有以下几种：

(1)减弱室外热作用。正确选择建筑的朝向和布局，可以有效地减少主要结构的日照量，从而降低室温度。我们在上面提到的科技楼大致是坐东朝西的，白天受太的直射，建筑吸收了太多的热量，如若无法有效的散热，室温度就会较高。不过它的外围护结构主要采用灰白色材料，可以反射太，减少辐射吸收。而且科技楼前有一大概两百多平米的绿色花坛，其后更有许多高大的常绿乔木，通过植物的光合作用可以有效地吸收热辐射，降低环境辐射和气温，并对高温气体起冷却作用（如图2.1科技楼航拍图）。同时该栋建筑后不远是巡司河，因水的比热容大，受温度的影响小，可以明显的降低周边室外温度。

(2)外围护结构的（白天）隔热与（夜间）散热。对屋顶和外墙，尤其是西墙，必须进行隔热处理。外围护结构隔热目的是控制外围护结构的表面温度及其波动幅度，并使表面最高温度同室外最高综合温度之间有一定的延迟时间。在外围护结构中，隔热要求最高的是屋顶，其次是西面的墙。①降低室外综合温度。在结构外表面采用浅色的涂料，并可利用光滑的饰面材料，例如瓷砖等以减少结构表面对太阳辐射的吸收。在屋顶或墙壁的外侧设置遮阳设施，例如遮阳幕墙等，以便有效地降低太阳辐射强度。在屋顶、墙边植树、种植攀缘植物或草皮，绿化环境（如图2.2湖工西区居民楼），可使作用在结构外表面的太阳辐射大为减弱;②合理地选择外围护结构。为了控制外围护结构表面温度，要合理选择结构的热阻值（见建筑保温）和衰减值及其延迟时间;③采用带有通风间层的外围护结构。主要利用自然通风的风压作用，从间层带走一部分热量，减少传入室的热量，而且有利于白天隔热和夜间散热；

④采用蓄水屋顶。利用水的蒸发，消耗屋面上的太阳辐射热。有浮盖蓄水屋顶、淋水屋顶等。

(3)房间的自然通风，排除房间余热。合理组织房间的自然通风，利用室外气流的交换,可以调节室的热环境，保持室空气清新、排除余热、改善人体热舒适感。引进房间的风以干爽凉风为佳。建筑设计要选择合适的开口位置和面积，有利于组织穿堂风，以扩大室气流的流场围。居住区的总体布局、单体建筑设计方案和门窗的设置等，都应有利于自然通风。如图2.3科技楼楼层示意图所示，大门与后门之间由走廊连接，夏季主导风向是东南风，科技楼又刚好坐东朝西，自然风可以径直而过，带走室大量余热。大门和后门均宽4m,高2.2m，通风走廊宽1.5m，高3m。（详细容见本文第三章）

(4)窗口遮阳，阻挡直射进入室。遮阳的作用在于遮挡太阳直射辐射从窗口透入，减少对人体与室的热辐射，降低室温度。但同时遮阳设施也会对室采光和通风产生一定的不利影响。遮阳设计要求：阻挡夏季直射进入室，以免过热，同时要不影响冬季必需的日照和阴天室具有足够的照度。遮阳设施应起导风入室的作用，并兼作防雨构件。在构造上要不影响人们向外眺望的视野并经久耐用，简单轻便，造型美观。因此，合理的遮阳形式、正确的朝向、合适的构件尺寸以及材料的选择等是为达到最佳遮阳效果所必须考虑的因素。

(5)尽量减少室余热。在民用建筑中，室余热主要是生活余热和家用电器的散热。前者往往不可避免，对于后者则应该选择发热量小的灯具与设备，并布置在通风良好的位置，以便迅速排到室外。

需要特别指出的是，室环境过热往往是多种元素造成的，因此，必须采取综合措施才能取