第五章 建筑防热

建筑防热的主要任务，就是要尽可能地减弱不利的室外热 作用的影响，改善室内热环境状况，使室外热量少传入室内， 并使室内热量尽快的散发出去，以免室内过热。建筑防热设计 应根据地区气候特点，人民的生活习惯和要求，房屋的使用情 况，并尽力开发利用自然能源，采取综合的防热措施。
２ 、防热的被动措施
防热的被动措施是指不需要或较少使用人工能量，主要依 靠建筑围护结构自身的热工性能或可调解功能完成的建筑降温 技术做法。 减弱室外的热作用：正确选择房屋朝向和布局，防止日晒； 绿化周围环境，以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，应采用浅颜色以减少对太阳辐射的吸收，从 而减少结构的传热量。 外围护结构的隔热：对屋面、外墙要进行隔热处理，减少 传进室内的热量和降低围护结构的内表面温度，合理选择外围 护结构的材料和构造形式。
房间的自然通风和电扇调风:自然通风是排除房间余热、改 善人体舒适感的主要途径。房屋朝向要力求接近夏季主导风向； 选择合理布局形式，正确设计房屋的平面和剖面、房间开口的 位置和面积，以及采用各种通风构造设施，以利房间通风散热。
窗口的遮阳：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、地面和家具表面被暴晒而导致室温升高。。 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铝合 金百叶；采用专门的遮阳板设施等。 利用自然能：包括建筑外表面的长波辐射、夜间对流、被 动蒸发冷却、地冷空调、太阳能降温等防用结合的措施。
１ 、空心砌块墙
利用工业废料和地方材料 制成。
２ 、钢筋混凝土空心大板墙
轻型墙板有两种类型：一是 用一种材料制成的单一墙板， 如加气混凝土或轻骨料混凝 土墙板；另一种轻型外墙板 是由不同材料或板材组合而 成的复合墙板，其构造如图。
３ 、轻骨料混凝土墙
轻骨料混凝土是指密度小于等于1900kg/m3的混凝土。生产轻 骨料混凝土砌块是砌块向轻质、节能、利废方向发展的途径。
加气混凝土砌块墙是轻骨料混凝土砌块墙中非常重要的一种。 它是以水泥、矿渣、砂、石灰等为原料，加入发气剂，经搅拌 成型、蒸压养护而成的实心砌块。具有轻质高强、保温隔热、 隔声效果好等优点，会出现墙体开裂、饰面空鼓脱落等通病。 陶粒混凝土砌块是由超轻页岩陶粒、水泥、掺合料加外加剂等 成分制成的一种轻质、保温墙体材料。
１ 、热气候特征与建筑设计原则
２ 、湿热区建筑特色
从防止日辐射和争取自然通风的角度出发，合理选择房屋 朝向、间距与布局的形式； 采取综合的防热措施，注意周围环境的绿化，从而减弱室 外热作用，以降低环境热辐射，调节室外的温、湿度和起到冷 却热风的作用。 窗口要遮阳，外围护结构要隔热，防止大量的太阳辐射热 对室内热环境的影响。 房间内争取自然通风，利于排除室内热量散热，调节人体 的舒适感。 注意防止夏季结露，尤其是 首层地面返潮、窗口防雨以及防雷、 防霉、防虫蚀等问题。 总之，湿热地区的建筑，总体 布置灵活，平面较为开敞；防热措 施有阳台、凉台、遮阳板、离雨飘 檐及通风屋顶通风幕墙等处理。
６ 、要求内表面最高温度低于当地室外计算温度
屋顶和东、西外墙的内表面温度应通过验算，保证满足 隔热设计标准。
７ 、充分利用自然能源
８ 、空调建筑围护结构的传热系数应符合国家标准 规定的要求
二、屋顶和外墙的隔热设计 （一）、屋顶隔热
南方炎热地区屋顶的隔热构造，基本上分为实体材料层和带有 封闭空气层的隔热屋顶、通风间层隔热屋顶和阁楼屋顶三类。
间层通风量和空气升温愈大，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。
通风量与造成空气流动的动力、通风面积和间层的阻力等因 素有关。 ａ风压和热压是间层内空气流通的动力
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。由于风压与 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。 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。
如图（e） 间层设铝箔后，结构内表面温度比（d）降低70C ，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 120C，比（e）低50C，说明选择屋顶 面层材料和颜色的重要性。
２ 、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
（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 ２０0C左右。 但自重大，傍晚蓄热层蓄存的热 量仍继续向室内散发。
为减轻屋顶自重，可采用空心板屋面，利用封闭空气间层隔 热，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，如铝箔以减少辐射传热量。
ｃ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。
ｄ通风屋顶气流的组织方式与隔热措施 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，以高帽内的气温，有利于排风。
第五章 建筑防热与节能
建筑防热就是为了抵挡夏季室外热作用，防止室内过热所 采取的建筑设计综合措施。其主要内容有：在城市规划中，正 确地选择建筑的布局形式和建筑物的朝向；在建筑设计中，选 用适宜的有效的围护结构隔热方案；采用合理的窗户遮阳方式； 充分利用自然通风；注意建筑环境的绿化等以创造舒适的室内 生活、工作环境。
３ 、防热的主动措施
防热的主动措施是指需要依靠设备支持才能完成建筑自身 降温的技术做法。主要适用于需要和对封闭热环境质量要求高 的建筑。 机械通风降温：主要依靠通风机向房间内引入足够量的室 外凉爽空气，排出室内过多的余热或通过围护结构传入的热量。 空调设备降温：利用房间空调器或大型中央空调系统的机 械制冷作用，排出室内热量降低室温。 建筑防热设计要综合处理，但主要是屋面，其次是西墙的 隔热，窗口的防太阳直射和房间的自然通风也不可忽略。隔热 和自然通风是主要的，也必须将窗口遮阳、环境绿化一起综合 考虑。
第一节 热气候特征与防热途径 一、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、湿度大的热气候为湿 热气候；温度高而湿度低的热气候为干热气候。 我国炎热地区指累年最热月平均气温高于或等于25度的地方。 其特征为： １、气温高且持续时间长 ２、太阳辐射强度大 ３、相对湿度大，年降水量大 ４、季风旺盛
８ 、成品隔热板屋顶
成品隔热板屋顶是将防水层置于保温层下，让防水层获得 充分保护，使防水层表面温度变化幅度明显减小，避免防 水层的破坏，给建筑物提供良好的防水保温作用。
（二）、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。 粘土砖墙；两面抹灰一砖墙；空斗墙；实砌砖墙。 为减轻墙体自重，减少墙体厚度，便于施工机械化，近年来 大量采用空心砌块、大型板材和轻板结构等墙体。
ｂ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.
蓄水深度以150mm为宜，基层应有一定的隔热层，要加强 管理。
６ 、加气混凝土蒸发பைடு நூலகம்面
加气混凝土蒸发屋面是一种具有良好隔热效果的上人屋面 形式，其运用自然降温原理，通过积蓄雨水并使雨水逐渐 蒸发，达到降低建筑物屋面环境温度、缓解环境热岛效应 的目的。
７ 、淋水玻璃屋顶
在建筑屋顶的外表面淋水，通过水自身的显热变化吸收表 面热量，通过水本身的蒸发作用及水与表面的综合反射作 用来阻隔太阳的辐射热。
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。 通风间层空气带走的热量为 屋顶接受的外部热量与传入 室内的热量之差。
Qi Q0 Q5
通风量G为
G 3600 v b h
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。
４ 、植被隔热屋顶
植被屋顶通过在屋顶栽种植物，阻隔太阳辐射对屋面的热 作用，利用植物叶面的蒸腾和光合作用，吸收太阳的辐射 热，达到隔热降温的目的，同时美化环境。
植被屋面分覆土植被和无土植被两种。高度较低的建筑物， 还可以通过攀缘植物直接攀于屋面上。
５ 、蓄水屋顶
在平面屋顶上修建一个浅水池并储存一薄层水，形成蓄水 屋顶。利用水在太阳光的照射下蒸发时需要的大量的汽化 热，从而大量消耗到达屋面的太阳辐射热，有效的减弱经 屋顶传入室内的热量。
隔 热 措 施 举 例
３ 、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，从檐口下进气由屋脊排 气，在屋顶设老虎窗通风等。如图
３ 、干热区建筑特色
建筑多设内院，墙厚少开窗或开小窗以防辐射和热风沙， 外围护结构隔热要求较高，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。
干热地区可利用蒸发降温和利用夜间长波辐射冷却的作用 来改善干热环境。
二、室内过热的原因和防热措施 １ 、室内过热的原因
围护结构向室内的传热：在太阳辐 射和室外气温共同作用下，外围护结 构外表面吸热升温，将热量传入室内， 并以传导、辐射和对流方式使围护结 构内表面及室内空气温度升高 透进的太阳辐射热：通过窗口直 接进入的太阳辐射热，使部分地面、 家具等吸热升温，并以长波辐射和对 流换热方式加热室内空气。 通风带入的热量：自然通风过程中带进或带出的热量。 室内产生的余热：室内生产或生活过程中产生的余热，包括人 体散热。
第二节
屋顶与外墙的隔热设计
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
结构外表面采用浅色平滑的粉刷和饰面材料。 ������ 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。 结构外表面采用对太阳短波辐射吸收率小的材料。
１ 、实体材料层和带有封闭空气层的隔热屋顶
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。
（a）无隔热层，热 工性能差。
（b）加一层8cm厚泡沫混凝土， 隔热效果显著。 内表面 Tmax 比（a）降低 19.80C ， T 低7.60C 。 对防水层要求高。