建筑物理第5章:建筑防热与节能第四版

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3)防热的主动式措施
A) 机械通风降温 B)空调设备降温
要综合考虑隔热、自然通风、窗口遮阳和环境绿化
5.2 屋顶和外墙的隔热设计
5.2.1 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。
5.2.1 外围护结构隔热设计的原则
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
5.1.1热气候特征与我国炎热地区的范围
这些地区的热气候特征 • 气温高且持续时间长。日平均气温≥25℃
的天数,每年约有100~200d。 • 太阳辐射强度大,水平辐射强度最高约为
930~1045W/m2. • 相对湿度大,最热月的相对湿度在80%-
90% • 季风旺盛.风速平均1.5-3.7m/s
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。 6、屋顶和东、西外墙的内表面温度应通过验算,要求内表面最高温度应低于 当地夏季室外计算最高温度,保证满足隔热设计标准。 7、充分利用自然能源 8、对空调建筑来讲,围护结构的传热系数应符合国标。
C,T 低7.6oC。对防水层要求高。
(c)加一层蓄热系数大的粘土方砖(或混凝土板)。其粘土方砖外表面Tmax 比卷材屋面降低20oC左右。但自重大,傍晚蓄热层蓄存的热量仍继续向室内 散发。
5.2.2 屋顶和外墙的隔热设计
2、封闭空气间层隔热:采用空心板屋面,利用封闭空气间层隔热,可减轻自 重,解决隔热和散热矛盾。
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。
左图 间层设铝箔后,结构内表面温度比右图降低7oC,效果较显著。
下图外表面铺白色光滑的无水石膏,结果结构内表面温度比上左图低12oC, 比上右图低7oC,说明选择屋顶面层材料和颜色的重要性。
5.2.2 屋顶和外墙的隔热设计
热气候称干热气候。 • 我国炎热地区指常年最热月份平均气温高于或等于25℃的
地区。其范围主要包括长江流域的江苏、浙江、安徽、江 西、湖南、湖北和四川盆地;东南沿海的福建、广东、海 南和台湾及广西、云南、贵州。 • 这些 地区因受东南季风和海洋暖气团北上的影响,以及强 烈的太阳辐射和下垫面共同作用,使得气候炎热,夏季时 间长,如不采取防热措施,势必造成室内过热,严重影响 人们的生活、工作,甚至人体健康。
33.8 32.3 18:00
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
5.2.2 屋顶和外墙的隔热设计
(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。
第二节、外围护结构的隔热设计原则和措施之二
——外围护结构的隔热措施
隔热举措举例:
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 钢筋砼这般下吊木丝板 5 钢筋砼板上铺大阶砖 6 钢筋砼板上砌1/4砖拱 7 钢筋砼板上砌1/4砖拱装百叶
间层 高度 (cபைடு நூலகம்)
5 15 9 63 24 60 60
建筑低层架空—防潮、通风
和平饭店屋顶花园
设置内庭花园或屋顶花园,减少室内 太阳辐射得热
建筑低层架空—防潮、通风 ---勒.柯布西耶的作品,法国萨伏伊别墅
勒.柯布西耶的作品是哲理与诗意的融合,深含着对自然环 境的弄情。 选择平整开阔建造用地和白色的建筑色彩—建 筑形象清晰明确,周围环境起到了衬托作用。他提出的“新 建筑五点”中的底层架空和屋顶花园,本意就是增加绿化面 积。周围景观与建筑造型看似毫无关联,却成了室内与屋顶 的视觉景观的延伸,从屋顶、从每一扇窗都能看到美丽的花 园。
2)防热的被动式措施
A) 对建筑物的朝向和总体布局进行合理安排。减弱 室外的热作用。
B) 正确选择外围护结构的材料及隔热形式。 C) 房间的自然通风,排除房间余热。 D)窗口遮阳,阻挡直射阳光进入室内。 E)利用夜间对流、被动蒸发冷却、地冷空调等自然
能防热降温。
5.1.2 室内过热的原因和防热的途径
湿热气候区
干热气候区
气候特点
温度日较差小,气温最高38℃以下,温度 日振幅7℃以下。湿度大,相对湿度一般 在75%以上,雨量大,吹和风,常有暴风 雨
温度日较差大,气温常达到38℃上,且日 振幅常在7℃以上。湿度小、于燥,降雨少, 常吹热风并带沙
争取自然通风好的朝向,间距稍大些,布 布局较密形成小巷道,间距较密集,便于
干热地区建筑特色: • 干热区气候干燥、气温高、温度日较差大,
晴朗少云, 吹热风并带沙尘。
干热地区建筑特色
建筑特色:墙厚少开窗或开小窗;外围护结构隔热要求 高;内庭周围多设走廊,庭院内种植物和设置水池以调 节干热的气候; 在干热地区,生土建筑对调节室内气温起的作用很大。 如一昼夜室外气温波动在40℃~18℃之间,而室内气温 的波动仅在29℃~24℃之间,房间内部温度较为稳定, 具有一定的空调作用。
第一篇、建筑热工学
第五章 建筑防热与节能
5.1 热气候特征与防热途径 5.2 屋顶与外墙的隔热设计 5.3 窗口遮阳 5.4 房间的自然通风 5.5 自然能源利用与防热降温 5.6 空调建筑节能设计
5.1 热气候特征与防热途径
• 5.1.1热气候特征与我国炎热地区的范 围
热气候有干热和湿热之分。 • 温度高、湿度大的热气候称湿热气候;温度高而湿度低的
干热区 安纳沙兹人的“悬崖宫殿”
新 疆 民 居
5.1.2 室内过热的原因和防热的途径
1)室内过热的原因:
• 在太阳辐射和室外气温的作用下,使得围护结构内表面及室内 空气温度升高。
• 通过窗口进入室内的太阳辐射热,(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)进入窗口,使 部分地面、家具等吸热升温,加热室内空气。
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。
5.2.2 屋顶和外墙的隔热设计
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。
5.2.2 屋顶和外墙的隔热设计
(二)通风屋顶: 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)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
以大阶砖通风屋顶为例。如教材图 是一个对比性实测结果。
5.2.2 屋顶和外墙的隔热设计
(二)通风屋顶:
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。如下图所示
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。
5.2.2 屋顶和外墙的隔热设计
(二)通风屋顶:
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。
外表面温度
最高 平均
48.3 31.6 52.0 32.4 54.5 34.1 56.0 —— 56.0 36.3 59.0 38.4 56.5 38.3
内表面温度
最高
平均
最高出 现时间
32.1 28.8 14:30
30.0 27.8 15:00
36.4 30.0 14:00
32.8 —

29.8 28.8 20:00
5.2.2 屋顶和外墙的隔热设计
(一)屋顶隔热:
1、实体材料层屋顶隔热:是一种从提高围护结构本身热阻和热惰性来提 高隔热能力的处理方法。要注意材料层层次的排序,因排序不同也会影响衰 减度,必须进行比较选择。如图(a)、(b)、(c)
(a)无隔热层,热工性能差。
(b)加一层厚8cm泡沫混凝土,隔热效果显著。内表面Tmax比(a)降低19.8o
5.1.1热气候特征与我国炎热地区的范围 湿热地区建筑特色
布置灵活、平面开敞、设置内庭花园或屋顶花园,底层 架空。设有阳台、凉台、遮阳板、离雨飘檐及通风屋顶。
湿热区的“干阑”建筑--西双版纳地区
湿热区的“干阑”建筑
热带雨林湿热区-----苏门达腊岛及我国黎族的 船形住屋
热带雨林湿热区-----苏门达腊岛及我国黎族的 船形住屋
(二)通风屋顶: 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);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。
永定土楼位于闽西龙岩地 区的永定,分布着客家民 居建筑群,它们被统称为 “永定土楼”。它起源于 唐代,元末明初时慢慢被 当地所接受,并且广泛流 传。现在永定土楼以历史 悠久、风格独特、规模宏 大、结构精巧等特点屹立 于世界民居建筑艺术之林
永定客家土楼具有通风、采光、防 水、抗震、隔热等功能,而这些功 能的形成与当地地理环境有着密切 的关系。
群体布置 局较自由,房屋要防西晒,环境要有绿化、 相互遮挡;要防止热风,注意绿化

水域
外部较开敞,亦有设内天井,注意庭园布 外封闭、内开敞,多设内天井平面形式有
计 建筑平面 置。设置凉台;平面形式多条形或竹筒形, 方块式、内廊式,进深较深。防热风,开
多设外廊或底层架空,进深较大
小窗。防晒隔热
遮阳、隔热,防潮、防霉,防雨、防虫, 防热要求较高,防止热风和风沙的袭击,
5.1.1热气候特征与我国炎热地区的范围
• 湿热区建筑设计防热措施:
• (1)防止日辐射:周围环境要绿化;窗口要 遮阳;外围护结构要隔热;朝向要合理。
• (2)争取自然通风:房屋间距、布局要合理; 建筑低层架空;设通风屋顶、通风幕墙。
• (3)防治夏季结露。
热气候特征与建筑设计原则
气候类型 特点要求
原 建筑措施 并争取自然通风
宜设置地下室或半地下室以避暑
建筑形式 开敞轻快,通透淡雅 则
严密厚重,外闭内敞
材料选择
现代轻质隔热材料、铝箔、铝板及其复合 隔热板
热容量大、外隔热、白色外表面、混凝土、 砖、石、土
自然能 夜间强化通风、被动蒸发冷却、地冷空凋 被动蒸发冷却、长波辐射冷却、夜间通风、
源利用
地冷空调
• 自通通风过程中带进带出的热量。 • 室内生产或生活过程中产生的余热,包括人体散热。
5.1.2 室内过热的原因和防热的途径
建筑防热的主要任务: 尽可能的减弱不利的室外热作用的影响,使
室外热量少传入室内,并使室内热量尽快散发 出去,以免室内过热。
即:得热少、降热快!
5.1.2 室内过热的原因和防热的途径
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