建筑工程物理调研分析报告.doc

关于建筑热工学有关问题调查研究-以湖北工业大学等有关建筑为例(张1 段2周3 郑4 周5 何6)摘要：建筑热工学是研究建筑物室内外热湿作用对建筑围护构造和室内热环境影响，是建筑设计时重要考虑根据。建筑热工学重要任务是研究如何创造适当室内热环境，以满足各种办公、生产活动、人们工作和生活需要。建筑物既要抗御寒冷、酷暑，又要把室内多余热量和湿气散发出去。对于特殊建筑，如空调房间、冷藏库等不但要考虑热工性能，并且还要考虑投资和节能等问题，重要有研究对象建筑保温、隔热、通风、遮阳等。核心词：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，重要就是通过一定办法和办法，对建筑进行解决，以减少导热，对流，辐射等三种传热效率。建筑设计人员在进行对房屋构造设计时，应当依照地区气候进行合理有效保温设计，以达到改进室内热环境目。本次对建筑保温性能调研活动，是环绕着如下几种方面，进行开展讨论。1.1进行建筑体型设计时，重要在减少外围围护构造面积 减少围护构造面积重要指是减少围合在建筑物四周墙、门窗等面积。这种保温途径原理是依照平壁在稳定传热状态下总传热量公式Q=q*F推出，在平壁热流强度和传热时数不变状况下，其总传热量影响因素重要在于其围护构造面积，其构造面积也小，其向外传递热量也少。这一种保温途径在咱们生活中十分常用，也是一种最基本保温设计办法，本小组选取了湖北工业大学宿舍为案例（如图1.1.湖北工业大学西区17栋学生寝室），进行了调研分析，咱们发现所有4人间宿舍均为如图1.2施工图所示，其进深为4.8m，面宽为3.2m，别的与外界接触墙面长度为3.2m，这样可以大大减少与室外大气接触表面积，从而在相似容积状况下，可以减少建筑体型系数。然而，减少了围护构造面积，也会产生某些不利影响。与室外构造面积减少后，导致在安装门窗面积问题上产生一定限制，导致了寝室室内空气混浊，光线灰暗不良后果，给采光通风等方面带来了不良影响，因而在校园内绝大某些教学教室设计上为了避免上述不良后果，没有采用这种保温途径，其面宽往往不不大于它进深。1.2.进行建筑围护设计时，核心在采用高性能保温材料咱们以建筑保温中常关注导热为例进行分析，导热系数是物质导热性能标志，是物质物理性质之一。值越小，表达其导热能力越差，其保温效果就越好，相反，值越大，其保温效果就差。不同保温材料，其导热系数有很大差别，各自保温效果也不尽相似，例如木材导热系数在0.140.38，而水泥混凝土构造导热系数在1.0以上，因而木材保温效果相对于水泥混凝土构造效果要好某些，这就是某些建筑采用木地板（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）除了美观因素外此外一种重要因素。固然，也不是仅仅只有木材可以作为保温材料，尚有其她各种各样有机无机保温材料，只是在选取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。影响材料自身导热系数除了材料自身性质影响因素外，其密度和保温材料所处环境温度也扮演着十分重要因素。相似材料在密度不同状况下，其导热系数也有很大差距。不同密度，阐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,导致材料整体导热系数减少。如图1.5所示建筑中使用空心砖就是采用使用了上述原理来达到保温目。 1.3进行朝向与间距设计时，核心在合理控制日照量咱们都懂得，一种建筑保温性能再好，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寒冷地区冬天显得十分重要。对于寒冷地区，咱们可以采用合理朝向和合理间距增长室外围护构造受日照量，提高构造表面温度，进而减少室内平壁与室外平壁温度差，即温度梯度来减少传热速度，已达到保温目。固然，对于炎热地区来说，咱们应当减少外围护构造受光照量，一是减少室内因受阳光辐射而升高温度，二是减少室外向室内传递热量速率。图1.6是咱们在调研时拍下湖工科技综合楼。由于设计时朝向朝西，并且建筑前面没有有效障碍物进行遮蔽，导致此楼室内温度特别高。1.4.进行构造设计时，重点在密闭和防潮问题解决冬季时期，室外气温低，当外界冷空气流入室内，迅速与室内环境发生交汇作用，导致室内温度产生波动，因而咱们在进行对建筑构造设计时，应当增长建筑密封性，防止冷风渗入带来不良影响。如图1.7所示湖北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，增长建筑密封性，当为夏季时，又可以通过打开窗户容许自然风通过来减少室内温度。增长建筑密封性，可以大大减少室内外热量进行交流，同步也可以减少建筑围护构造与室外接触面积，两者共同作用来达到达到保温目，但是建筑密封性提高，如果不采用有效办法，会减少室内光照强度，同步又会影响室内通风。第二章 隔热 建筑防热是指为防止室内过热和改进室内热环境所采用综合办法。在从事建筑总体规划和单体建筑设计时要依照建筑物使用规定采用防热办法。室内过热现象是指周边环境热辐射强，室内气温过高。一旦室内湿度大，空气流速小，使人体产生热量和周边环境所能散发热量失去平衡,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依照建筑物使用规定采用防热办法。2.1 室内过热因素 室内过热因素有：在太阳辐射和室外气温作用下，是围护构造内表面和室内空气温度升高；通过窗口进入室内太阳辐射热（涉及建筑物墙面、地面吸取太阳辐射热温度升高后，又向外辐射热量），使某些地面、家具等吸热升温，加热室内空气；自然通风过程中带进带出热量；室内生产或活动过程产生余热，涉及人体散热。2.2 隔热办法隔热办法重要有如下几种：(1) 削弱室外热作用。对的选取建筑朝向和布局，可以有效地减少重要构造日照量，从而减少室内温度。咱们在上面提到科技楼大体是坐东朝西，白天受太阳光直射，建筑吸取了太多热量，如若无法有效散热，室内温度就会较高。但是它外围护构造重要采用灰白色材料，可以反射太阳光，减少辐射吸取。并且科技楼前有一大概两百多平米绿色花坛，其后更有许多高大常绿乔木，通过植物光合伙用可以有效地吸取热辐射，减少环境辐射和气温，并对高温气体起冷却作用（如图2.1科技楼航拍图）。同步该栋建筑后不远是巡司河，因水比热容大，受温度影响小，可以明显减少周边室外温度。 (2)外围护构造（白天）隔热与（夜间）散热。对屋顶和外墙，特别是西墙，必要进行隔热解决。外围护构造隔热目是控制外围护构造内表面温度及其波动幅度，并使内表面最高温度同室外最高综合温度之间有一定延迟时间。在外围护构造中，隔热规定最高是屋顶，另一方面是西面墙。减少室外综合温度。在构造外表面采用浅色涂料，并可运用光滑饰面材料，例如瓷砖等以减少构造表面对太阳辐射吸取。在屋顶或墙壁外侧设立遮阳设施，例如遮阳幕墙等，以便有效地减少太阳辐射强度。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），可使作用在构造外表面太阳辐射大为削弱;合理地选取外围护构造。为了控制外围护构造内表面温度，要合理选取构造热阻值（见建筑保温）和衰减值及其延迟时间;采用带有通风间层外围护构造。重要运用自然通风风压作用，从间层内带走一某些热量，减少传入室内热量，并且有助于白天隔热和夜间散热；采用蓄水屋顶。运用水蒸发，消耗屋面上太阳辐射热。有浮盖蓄水屋顶、淋水屋顶等。 (3)房间自然通风，排除房间余热。合理组织房间自然通风，运用室内外气流互换,可以调节室内热环境，保持室内空气清新、排除余热、改进人体热舒服感。引进房间风以干爽凉风为佳。建筑设计要选取适当开口位置和面积，有助于组织穿堂风，以扩大室内气流流场范畴。居住区总体布局、单体建筑设计方案和门窗设立等，都应有助于自然通风。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，武汉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，带走室内大量余热。大门和后门均宽4m,高2.2m，通风走廊宽1.5m，高3m。（详细内容见本文第三章） (4)窗口遮阳，阻挡直射阳光进入室内。遮阳作用在于遮挡太阳直射辐射从窗口透入，减少对人体与室内热辐射，减少室内温度。但同步遮阳设施也会对室内采光和通风产生一定不利影响。遮阳设计规定：阻挡夏季直射阳光进入室内，以免过热，同步要不影响冬季必须日照和阴天室内具备足够照度。遮阳设施应起导风入室作用，并兼作防雨构件。在构造上要不影响人们向外眺望视野并经久耐用，简朴轻便，造型美观。因而，合理遮阳形式、对的朝向、适当构件尺寸以及材料选取等是为达到最佳遮阳效果所必要考虑因素。 (5)尽量减少室内余热。在民用建筑中，室内余热重要是生活余热和家用电器散热。前者往往不可避免，对于后者则应当选取发热量小灯具与设备，并布置在通风良好位置，以便迅速排到室外。 需要特别指出是，室内环境过热往往是各种元素导致，因而，必要采用综合办法才干获得较好效果。第三章 通风 建筑通风涉及机械通风和自然通风，自然通风是一种节约能源通风方式，学校里大某些都是自然通风。在通过许多实地考察后，咱们得到许多应用不同通风技术通风实例。3.1 热压通风建筑设计 建筑中庭设计是通过热压通风原理改进自然通风效果一种设计。由于室内外温差导致热气向上，冷气向下。随着中庭尺寸增长，热压通风效果会越来越好。图3.1是文科楼b座中庭。中庭周边是走廊，然后就是教室。该楼一共十二层，中庭属于大进深空间形式。运用这一种通风方式可以有效减少能源输出，达到节能减排目。然而自然通风是受限于天气，只有在有风时候才会相对凉快某些。中庭通风设计符合烟囱效应。中庭四周建筑热量由中间向上流，温度较低空气向下流。可以看出，由于文科楼进深大，开口小，采光并不好。阐明这个构造专门用来通风，采光则重要通过外部墙壁上窗户来完毕。3.2风压通风建筑设计 图3.2是湖北工业大学内实训楼，它符合风压原理。武汉夏季主导风向是东南风向。实训楼坐西朝东，法线与武汉夏季风向有一点定差，风向投射角大概在3060。夏天时候风会吹到实训楼正面。因而实训楼正面就是迎风面，受到压力不不大于大气压，形成正压区。风由于迎风面阻挡，从底下开口和建筑物两侧流过。实训楼后方没有完全封住，有一种开口，形成对流。同步，依照伯努利流动空气原理，流动空气压力随着风速增长而减少。实训楼前方和后方开口以及中间某些，形成通风通道。东风吹过时，其中会形成负压区。带动周边空气流动。实训楼实现了风压与热压共同作用。通过观测咱们发现二教和文科楼也是按照这种构造来建设。即在南北方向封闭，在东西方向某些开敞，形成有东至西通风方向。3.3建筑窗户通风图3.3是文科楼b座教室，可以看出窗户是推拉窗。只能半开，不能全开。教室两侧都设有窗户，形成对流通风。夏天时候风从东南方向吹入，迎风那面窗户作为迎风面进风口，风吹入教室，从背风面出风口流出，形成穿堂风。风压差越大，风阻越小，通风越流畅。应用全开形窗户会始通风效果达到最佳。然而由于全开型窗户危险系数较大，维修上所使用费用也相对较高，因而学校里面全开型窗户很少。室内通风分为单面通风，对流通风以及多样通风等。构造比较规律建筑适合用单面通风和双面通风，构造灵活建筑可以运用多样通风。单侧通风原理是风浮力和絮流，通过窗户高差引起通风。纵观学校教室，绝大某些都是双面通风构造。单面通风应当是在特殊状况下一种选取。 3.4 机械排风自然补风 在某些状况下，不能通过自然通风来控制室内环境。这时就要用到机械通风。食堂内部炒菜做饭所释放热量需要通过排风机来排出室内热量来解决。在民用建筑中，厨房内部需要安装排电扇来排除油烟，室内污浊气体被风机排出，室外干净气体从门窗进入。如图3.4中区食堂，图3.5襄阳二汽基地新区居民房。第四章 遮阳 在夏热地区，遮阳对减少建筑能耗，提高室内居住舒服性有明显效果。其种类有：窗口、屋面、墙面、绿化遮阳等形式，在这几组办法中，窗口是无疑是最重要。如下将对这几种形式分别进行阐明。 窗口重要分为：固定窗口、活动窗口。固定外遮阳有水平、垂直、挡板遮阳三种基本形式。水平遮阳：可以遮挡从窗口上方射来阳光。合用于南向外窗（如图4.1左华工分校行政中心）；垂直遮阳：可以遮挡从窗口两侧射来阳光。合用于北向外窗；挡板遮阳。可以遮挡平射到窗口阳光。合用于接近于东西向外窗。 实际中可以单独选用或者进行组合，常用尚有综合（如图4.2右铁路司机学校教学楼）、固定百叶、花格遮阳等。固定遮阳不可避免会带来与采光、自然通风、冬季采暖、视野等方面矛盾。而活动遮阳可以依照使用者个人兴趣及其她需求，自由控制遮阳系统工作状况。形式重要以遮阳卷帘，活动百页遮阳等等。 屋面遮阳：通过屋顶构件进行屋面遮阳，能有效遮挡太阳对屋面直接辐射，同步也能结合立面造型，创造有性格建筑形象。 墙面遮阳：重要是运用建筑遮阳板、电手动百叶，直臂滑轨窗蓬，遮阳蓬等机构进行，固然也可以通过绿化进行，绿化进行不适当都市大面积墙面。 绿化遮阳：可以通过在窗外一定距离种树，也可以通过在窗外或阳台上种植攀援植物实现对墙面遮阳，尚有屋顶花园等形式。落叶树木可以在夏季提供遮阳，常青树可以全年提供遮阳。植物还能通过蒸发周边空气减少地面反射。常青灌木和草坪对于减少地面反射和建筑反射很有用。例：建筑周边植树 在建筑周边一定距离种树，可以对低层户型提供有效窗口与墙面遮阳。 绿化墙面遮阳，普通选取爬腾植物如爬山虎、牵牛花、爆竹花等爬墙生长。必要时候可以搭架拉绳，以辅助其生长。图4.3为铁路司机学校实训楼，既有植物用来遮阳，又有类似百叶窗混凝土构造用来遮阳。玻璃遮阳：玻璃自遮阳运用窗户玻璃自身遮阳性能，阻断某些阳光进入室内。玻璃自身遮阳性能对节能影响很大.此外，运用玻璃进行遮阳时，必要是关闭窗户，会给房间自然通风导致一定影响，使滞留在室内某些热量无法散发出去。因此，尽管玻璃自身性能是值得必定，但是还必要配合百叶等产品，才干取长补短。参照文献：华南工学院亚热带建筑研究室编：建筑防热设计，中华人民共和国建筑工业出版社。东南大学 柳孝图编：建筑物理，中华人民共和国建筑工业出版社。