建筑工程物理重点笔记.doc

第一章 建筑热工学基本知识
1.1 室内热环境
Indoor Thermal and Humid Environment
1.室内热湿环境构成要素及其对人体热舒服影响
（1）构成室内热湿环境要素：
室内空气温度、空气湿度、气流速度、环境辐射温度。
（2）欲保持人体稳定体温，体内产热量应与环境失热量相平衡。
Δq =M±C±R-E
Δq人体得失热量
Δq=36.5℃ 人体处在热平衡
正常比例散热 对流换热C占总散热量 25%~30%
辐射散热R占总散热量 45%~50%
呼吸和无感觉蒸发散热 25%~30%
Metabolic人体产热量 （取决于机体活动激烈限度）
安静状态成年人 95~115W/h
重体力劳动成年人 580~700W/h
东方人base metabolic 64W/h
→依照人活动不同，代谢不同。因此不同功能空间设立，要依照满足代谢需求不同进行适当性设计。
Met代谢率=general work metabolic/基本代谢量
Convection人体对流换热量 （当人体表面与周边空气存在温差时热互换值）
E值不大于零，散热，感到凉快或寒冷；E值不不大于零，得热，感到炎热或温暖。
Radiation人体辐射换热量 （人体表面与周边墙壁、顶棚、地面以及窗玻璃之间进行）
当人体表面温度高于周边表面温度时，辐射换热，失热，R负；反之得热，R正。
Evaporation人体蒸发散热量
未出汗，通过呼吸和无感觉皮肤蒸发；大量出汗，随汗液蒸发E明显增长。
2.室内热湿环境评价办法和原则
最简便、最广泛应用指标是室内空气温度。
（1）有效温度ET Effective Temperature
涉及因素有空气温度、空气湿度和气流速度。

新有效温度
所谓ET*，就是相对湿度为50%假想封闭环境中相似作用温度。该指标同步考虑了辐射、对流和蒸发三种因素影响，因而受到了广泛采用。等新有效温度曲线如图所示。

（2）热感觉PMV-PPD指标
将两个人体参数列入考虑：人活动量和衣着状况
-0.5~0.5 Index of Interior Heat Comfort
服装热阻Icl是服装保温性能一种指标，惯用单位为m2·K/W 和clo，两者关系为1clo= 0.155m2·K/W。1clo 定义是一种静坐者在21 ℃空气温度、空气流速不超过0.05 m/s、相对湿度不超过50 % 环境中感到舒服所需要服装热阻，相称于内穿衬衣外穿普通外衣时服装热阻。
3.湿空气物理性质
(1)水蒸气分压力
依照道尔顿分压定律 Pw=Pd +P
Pw湿空气总压力 Pd干空气总压力 P水蒸气分压力
水蒸气压 Vapor Pressure
饱和水蒸气压 Saturation Vapor Pressure 饱和水蒸气压随温度升高增大
（2）空气湿度
绝对湿度 单位体积空气中所含水蒸气重量
相对湿度 Relative Humidity
RH=Partial Vapor Pressure/ Saturation Vapor Pressure*100%
对室内热环境 正常湿度范畴大体是30%~60%

湿空气线图
（3）露点温度
大气压力一定，空气含湿量不变状况下，未饱和空气因冷却而达到饱和状态时温度。

1.2 室外热湿环境
Outdoor Thermal and Humid Environment
1.地区性气候及其特性
室外热气候构成要素：
一种地区气候状况是许多因素综合伙用成果，与建筑物密切有关气候因素有： 太阳辐射、室外空气温度、空气湿度、风、降水等。
（1）空气温度
影响室外空气温度因素：
A.太阳辐射热量(决定性作用)
空气温度日变化、年变化，以及随解决纬度而产生变化，都是由于太阳辐射热量变化而引起。
B.大气环流作用
无论是水平方向还是垂直方向空气流动，都会使高、低温空气混合，从而减少地区间空气温度差别。
C.下垫面状况
草原、森林、水面、沙漠等不同地面覆盖层对太阳辐射吸取及与空气热互换状况各不相似，对空气温度影响不同，因而各地温度也就有了差别。
D.海拔高度、地形地貌等。
室外气温有明显日变化与年变化规律。
日较差:一日内气温最高值与最低值之差，用来表达气温日变化。对北半球来说，最高月平均气温出当前7月或8月，而最低月平均气温出当前1月或2月。
年较差:一年内最热月与最冷月平均气温差。
（2）太阳辐射
太阳辐射热影响因素：
A.太阳高度角 由于大气层对不同波长太阳辐射具备选取性反射与吸取作用，因而在不同太阳高度角下，光谱成分不同。太阳高度角愈高，紫外线及可见光成分就愈多，红外线成分则减少。散射辐射强度与太阳高度角成正比，与大气透明度成反比,云天散射辐射照度较晴天大。
B.大气透明度 大气透明度影响随大气中烟雾、灰尘、水汽及二氧化碳等导致混浊状况而异。都市上空大气较农村混浊，透明度较差，因而都市区域太阳直射辐射照度比农村弱。
C.海拔高度 海拔愈高，太阳光线所透过大气层愈薄，同步大气中云量与尘埃也就愈少，因此在海拔高地区，太阳直射辐射照度较大。在海拔高地方散射辐射照度低。
D.纬度 由于高纬度地区太阳高度角小，太阳辐射透过大气层较厚，因此太阳直射辐射随纬度增长而减小。

太阳辐射热互换示意图
（3）空气湿度
国内因受海洋气候影响，南方大某些地区相对湿度以夏季为最大，秋季最小。
（4）风
大气环流：
由于太阳辐射热在地球上照射不均匀，引起赤道和两极间浮现温差，从而引起大气从赤道到两极和从两极到赤道经常性活动。它是导致各地气候差别重要因素。
地方风：
由于地表水陆分布、地势起伏、表面覆盖等地方性条件不同而引起风叫，如海陆风、季风、山沟风、庭院风及巷道风等。除季风外，都是由局部地方昼夜受热不均引起，因此都以一昼夜为周期，风向产生昼夜交替变化。
风特性指标：风向、风速。通惯用风玫瑰图来表达。

2.建筑气候分区以及对建筑设计基本规定
建筑热工设计分区及设计规定

全国建筑热工设计分区图

3.都市气候及其起因
（1）空气温度和辐射温度

（2）都市风和紊流
都市房屋、街道高低、纵横交错，使都市区域下垫面粗糙限度增大，市区内风速减小。
（3）温度和降水
道路硬质铺装 导致自然蒸发量减小 绝对湿度和相对湿度较郊外略低
降水并不能增长城区地表储水量 而是又排水设备迅速输送至城外
（4）太阳辐射与日照
由于都市中大气污染限度要比郊区大，大气中具备丰富凝结核，一旦条件适当就产生大量雾。

1.3 建筑围护构造传热基本知识
Basic Knowledge of Heat Transmission for Envelope Structure
热量传递三种基本方式：导热、对流、辐射
1.导热
（1）温度场、温度梯度和热流密度
（2）傅立叶公式 Formula of Thermal Transmission
q=λ(T1-T2)/d
（3）导热系数
影响因素：物质种类、构导致分、密度、湿度、压力、温度等。
金属导热系数最大，非金属和液体次之，气体最小。
空气导热系数很小，不流动空气就是一种较好绝热材料；故如果材料中有诸多空隙，就会大大减少λ值。
2.对流
分为自然对流natural convection和受迫对流forced convection。
重要是空气沿围护构造表面流动时，与壁面之间所产生热互换过程。
普通状况下在壁面附近，存在着层流区、过渡区、紊流区三种流动状况。

3.辐射
普通建筑材料看做灰体

（1）物体表面对外来辐射吸取与反射特性
短波辐射，颜色起主导作用，白色对可见光反射能力最强
长波辐射，材性起主导作用

（2）物体之间辐射换热
4.围护构造传热过程
Emission
Conduction
Absorption

第二章 建筑围护构造传热计算与应用
2.1 稳定传热
Steady Heat Transmission Phenomena
1.一维稳定传热特性
平壁：当宽度与高度远远不不大于厚度时，则通过平壁热流可视为只有沿厚度一种方向，即一维传热。当内外表面温度保持稳定期，则通过平壁传热状况亦不会随时间变化
Heat Conduction of Wall

Heat Emission of Wall

2.单层平壁导热和热阻
（1）单层匀质平壁导热

热阻越大 围护构造保温效果越好
（2）多层平壁导热与热阻
多层平壁：由几种不同材料构成平壁
计算总热阻：
算出每一层热流强度q1 q2 q3
依照稳定传热特性 q=q1=q2=q3
联立，R=R1+R2+R3
3.平壁稳定传热过程

4.封闭空气间层热阻
建筑设计中常运用封闭空气间层作为围护构造保温层
对普通空气间层，提高其热阻，首要设法减少辐射换热量
将空气间层布置在围护构造冷层，减少间层平均温度；在间层壁面上图贴辐射系数小反射材料，惯用铝箔

第三章 建筑保温与节能
3,1建筑保温与节能设计方略
（1）充分运用太阳能
（2）防止冷风不利影响
（3）选取合理建筑体形和平面形式
（4）房间具备良好热工特性、建筑具备整体保温和蓄热能力
（5）建筑保温系统科学、节点构造设计合理
（6）建筑物具备舒服、高效供热系统
3.2 非透明围护构造保温与节能
1.围护构造最小总传热阻拟定

2.楼底面保温节能

3.3 保温材料与构造
1、影响导热系数因素
（1）密度：
密度小 孔隙率大
孔隙率大 导热系数小
（2）湿度：

材料受潮后，其导热系数将明显增大。
（3）保温材料选取
2、保温构造类型
（1）保温、承重叠二为一
  如果承重材料或构件除具备足够力学性能外，同步还具备足够热阻值，就能两者合为一体，例如混凝土空心砌块、轻质实心砌块等。这种方式构造简朴、施工以便，多用于低层或多层墙承式建筑。
（2）单设保温层
  在房屋建筑中，由于承重层必要采用强度高、力学性能好材料或构件，但这些材料导热系数大，在构造规定厚度内，热阻远不能满足保温需要。为此，必要用导热系数较小材料作保温层，铺设或粘贴在承重层上。由于保温层与承重层分开设立，对保温材料选取灵活性比较大，无论是板块状、纤维状以至松散颗粒材料，均可应用。
（3）复合构造
近些年来，新型、高效材料、新技术不断浮现，当单独用某一种方式不能满足功能规定(其中包括保温规定)时，或为达到这些规定而导致技术经济不合理时，或者施工甚为困难时，往往采用复合构造。这样既能充分运用各种材料特性，又能经济、有效地满足涉及保温性能规定在内各项功能规定。虽然构造也许复杂些，但在方案比较中却有明显技术和经济优势。
在复合构造中常采用单层或多层封闭空气间层与带反射材料封闭空气间层。这样既可有效地增大热阻、满足保温性能需要，也可减轻围护构造自重，使承重构造更经济合理。
（4）封闭空气层
3、保温层位置
（1）内保温——保温层设在承重层内侧
（2）外保温——保温层设在承重层外侧
（3）中保温或夹芯保温——保温层设在承重构造层中间
三种保温构造特点比较：

4.倒铺屋面

5.热桥保温
在建筑热工学中，形象地将容易传热构件或某些称为“热桥”。下图为高效轻质保温材料制成轻板，其中薄壁型钢骨架，就是板材热桥。从图中可以看出，以热桥为中心一小某些，内表面层失去热量比其她部位多，因此该处内表面温度比主体某些低某些。在外表面上则相反，由于传到热桥外表面处热量比主体某些多，因此该处外表面温度要比主体某些外表面温度高某些。固然，这里所说热量指是热流强度，而不是总热量。

（1）热桥特点：
依照以上分析可知，热桥是围护构造中热量容易通过构件或部位。因而，热桥特点是由比较才干体现出来,只有相对概念。例如，在钢筋混凝土框架填充墙中钢筋混凝土梁、柱都是砖墙热桥；但如在加气混凝土砌块墙中有砖砌柱子，那么砖柱就成了加气混凝土墙热桥。
（2）热桥类别:
A.贯通式热桥
B.非贯通式热桥(内热桥、外热桥）
（3）热桥保温控制指标——热桥内表面温度
由于前述按最小总热阻设计围护构造，只保证主体某些达到保温规定，并没有考虑热桥影响，因此，还要单独校核热桥内表面与否会因温度过低而结露，以便决定与否需要采用相应保温办法。

3.4 透明维护构造保温与节能
透明围护构造在外围护构造总面积中占有相称比例，普通在30%~60%之间。

提高窗保温能力办法：
A. 迎风面(冬季主导风)不设或少设洞口;
B. 控制各向墙面开窗面积
《规范》规定以窗墙面积比为控制指标。窗墙面积比是表达窗洞口面积与房间立面单元面积(即房间层高与开间定位线围成面积)比值。并规定采暖居住建筑当墙体按最小总热阻设计时，各朝向窗墙面积比为：
北向不不不大于0.20；
东、西向不不不大于0.25(单层窗)或0.30(双层窗)；
南向不不不大于0.35。
C. 提高窗气密性，减少冷风渗入
国内关于原则作了规定，如果达不到原则规定，则应采用密封办法。实腹钢窗窗缝解决办法，这种办法是将弹性较好橡皮条固定在窗框上，窗扇关闭时压紧在密封条上，效果良好。在木窗上同步采用密封条和减压槽效果较好，风吹进减压槽时，形成涡流，使冷风和灰尘渗入减少。
在提高窗户气密性同步，并非气密限度愈高愈好，窗户过度气密对居室卫生状况和人体健康都是不利。
D. 提高窗框保温性能
    通过窗框热损失，在窗户总热损失中占有一定比例。它大小重要取决于窗框材料导热系数。以木材或塑料作窗框时，其保温性能较好，热损失较少；而用钢或铝合金作窗框时，由于金属材料导热系数大，其热损失亦相应增大。为此，为节约能源与提高建筑室内环境质量，宜推广应用塑料窗框。但无论用什么材料做窗框，都应将窗框与墙之间缝隙用保温砂浆或泡沫塑料等填充密封。此外，窗框不适当平墙体内表面装置，而应设在墙体中间部位，以防止窗洞口周边内表面温度过低。
E. 增长玻璃某些保温能力
玻璃热阻很小，增长窗扇层数，可使层与层之间形成封闭空气间层，从而增大窗热阻。为了节约材料、简化构造，也可在单层窗扇上安装双层玻璃，两层玻璃之间形成封闭空气层，从而加大了玻璃某些热阻。这种窗常称双玻璃窗。玻璃之间空气层厚度以20-30mm为宜，既可有良好保温性能，造价也不致过高。
玻璃上涂贴对辐射有选取性穿透及吸取性能材料(如二氧化锡、铟等)，可使其最大限度地向室内透射阳光，减少室内向室外辐射热损失，因而增强了窗户保温能力，其效果几乎相称于设立双层玻璃窗。
F. 窗帘使用
在窗内侧或双层窗中间挂窗帘是提高窗户保温能力一种灵活、简便办法。如在窗内侧挂铝箔隔热窗帘(在玻璃纤维布或其她布质材料内侧贴铝箔)后，窗户热阻值可比单层玻璃提高2.7倍。此外，以各种适当保温材料制作各种形式保温窗扇，在白天启动、夜晚关上，可以大大地减少通过窗户热损失。这一办法，近年来在太阳能建筑中得到了广泛应用。
3.5 被动式太阳能运用设计
（1）积极式太阳能建筑

在运用太阳能同步，靠机械动力驱动，一定限度上也耗能。
（2）被动式太阳能建筑
将建筑物自身或某一某些、构件作为太阳能集热、蓄热及散热“设备”，而进行太阳能与建筑用能热运转形式。
A 直接受益型被动式太阳能建筑
原理：通过建筑洞口合理设计，让太阳能（阳光）直接进入建筑室
内空间，通过对流、辐射方式与室内进行热互换，达到用能并节能目。
B 集热墙被动式太阳能建筑　
原理如图。最早集热墙采用50cm厚砼制成。当前集热墙在材料选用上有较大变化，如：砖、石墙；水墙；相变蓄热材料墙。

C 附加日光间式被动太阳能建筑
在建筑恰当位置或运用建筑走廊（南外廊）、封闭阳台、门厅等辅助房间，通过合理设计使其成为太阳能暖房，达到与室内热互换目。这种形式国内外均有研究和应用，其效果较好。利于建筑造型艺术解决；房屋运用率提高；热损失减少。

D 被动式太阳能建筑
采用被动式太阳能采暖方案：当太阳辐射热透过日光室玻璃照射到墙面上时，墙面吸取热能，温度升高，并通过对流方式将热量传给日光室内空气，使之温度升高，由上部开口流入室内；室内低温空气由下部开口流进日光室，不断循环流动空气提高了室内气温，从而改进了室内热环境。

注意问题:
(1)日光室朝向应选取本地日照时间长、太阳辐射强烈方位，普通以东南、南、西南向为宜；
    (2)日光室玻璃应选取热光比大玻璃，并应有较大面积。这是由于玻璃是短波热射线透射体，而又是长波热射线非透射体，能阻挡日光室热量辐射外逸；
    (3)墙面对太阳辐射热吸取至关重要，表面一定要用对太阳辐射热吸取系数大材料；
    (4)上下通风口尺寸应恰当，过大、过小都会影响采暖效果；
    (5)在使用上，当夜晚或无日辐射时候，如日光室气温低于室内气温，应关闭上、下通风口，避免室内热量损失。
    除运用太阳能采暖之外，在建筑上还可设法运用太阳能使建筑物各某些产生较大温差，以加强室内通风，也能获得较好效果。

第四章 建筑围护构造传湿与防潮
4.1 建筑围护构造传湿

1.材料吸湿特性

材料吸湿湿度在相对湿度相似条件下，随温度减少而增长。
2.围护构造中水分转移
当材料内部存在压力差、湿度差、温度差时，都能引起材料内部水分转移，在材料内部迁移只能是两种形态：一种是气态扩散形式、一种是以液态水分毛细渗入形式。

3.内部冷凝检查
检查内表面与否产生冷凝，实质上是检查该处温度与否低于露点温度。
普通，对正常湿度房间，若围护构造按最小总热阻办法进行设计，主体某些普通不会产生表面冷凝。但围护构造中保温薄弱部位则应认真检查和慎重解决。
为判断围护构造内部与否会浮现冷凝现象，可按下述环节检查:
（1）依照室内、外空气温湿度，拟定水蒸汽分压力Pi和Pe，并依次计算出围护构造各层水蒸汽分压力，作出P分布线。
（2）依照室内、外空气温度ti和te，拟定围护构造各层温度，并从附录Ⅲ中查出相应饱和水蒸汽分压力Ps，作出Ps分布线。
（3）依照P线与Ps线相交与否来判断围护构造内部与否会浮现冷凝现象。
Ps线与P线不相交，阐明内部不会产生冷凝；
Ps线与P线两线相交，则内部会浮现冷凝。

围护构造内部冷凝判断
4. 冷凝位置及冷凝强度
在围护构造蒸汽渗入途径中，若材料蒸汽渗入系数浮现由大变小界面，水蒸汽在此将遇到较大阻碍，最易发生冷凝现象。习惯上把这个最易浮现冷凝并且凝结最严重界面，叫做围护构造内部“冷凝界面”，如图。

4.2 围护构造防潮
1.防止和控制表面冷凝
A.对于正常湿度采暖房间，若围护构造已按最小总热阻设计，且保温薄弱部位也进行了检查和解决，普通状况下不会浮现表面冷凝现象。但使用中应尽量使围护构造内表面附近气流畅通，家具不适当紧靠外墙布置。为防止供热不均匀而引起围护构造内表面温度波动，围护构造内表面层宜采用蓄热系数较大材料，运用它蓄存热量起调节作用，减少浮现周期性冷凝也许。
B.对于高湿房间，普通是指冬季室内空气温度处在18~20℃以上，而相对湿度高于75％房间。此类建筑应尽量防止表面显潮和滴水现象，以免构造受潮和影响房间使用质量。当房屋在使用中处在短暂或间歇性高湿状况时，为避免围护构造内表面冷凝水形成水滴下落，内表面可采用吸湿能力强又耐潮湿饰面层。在凝结期，水分被饰面层所吸取，待房间比较干燥时，水分又从饰面层蒸发出去。
当房屋在使用中处在持续高湿状态时，为避免围护构造内部受潮，内表面应设不透水饰面或增设防水层，以制止冷凝水渗入围护构造深部。对于那种持续处在高湿条件下、又不容许内表面冷凝水滴落房间，内表面在采用不透水材料层时，还应在构造上采用办法将表面冷凝水滴导流，并有组织地排除。
2.防止和控制内部冷凝
A.材料层次布置使水蒸汽“进难出易”

B.设立隔汽层
建筑设计是一项综合性技术工作，尽管“进难出易”是合理构造原则，但有时却难以完全遵循。此时为了消除或削弱围护构造内部冷凝现象，在保温层蒸汽渗入一侧设立隔蒸汽层，使水蒸汽分压力急剧下降，从而避免内部冷凝产生。采用隔汽层防止和控制围护构造内部冷凝，是当前设计中应用最普遍一种办法。

C.设立通风间层或泄汽沟道
设立隔汽层虽能改进围护构造内部湿状况，但有时并不一定是最妥善办法，由于隔汽层隔汽质量在施工和使用过程中难以保证。为此，在围护构造中设立通风间层或泄汽通道。

3.防止夏季结露办法
（1）架空层防结露（2）空气层防结露（3）材料层防结露（4）呼吸防结露（5）密闭防结露（6）通风防结露（7）空调防结露

4.防止地面泛潮办法
在国内广大南方地区，由于春季大量降水，春夏之交气温骤升骤降，变化幅度甚大，加之空气湿度大，当空气温度突然升高时，某些表面特别是地面温度将处在露点温度之下，于是浮现了泛潮现象。由于南方地区气候条件与北方地区明显不同，建筑状况也有许多区别，因而地面泛潮防止办法也与采暖建筑不尽相似。
地面应具备一定热阻，减少地面对土层传热量；
地面表层材料蓄热系数要小，当空气温度升高时，表面温度能随之波动；
表面材料有一定吸湿作用，以“吞吐”表层偶尔凝结水分。
水泥砂浆地面、混凝土地面、水磨石地面等不满足上述三个条件，故容易泛潮；而木地面、粘土砖地面、三合土地面基本满足上述规定，普通也就不泛潮。值得注意是，泛潮现象也也许在墙面、顶棚等表面浮现，因此在普通非用水房间不适当采用不透汽材料作内饰面。
第五章 建筑放热与节能
5.1热气候特性与防热途径
1.热气候特性与国内炎热地区范畴

湿热地区建筑，总体布置灵活。防热办法有 阳台、凉台、遮阳板、通风屋顶等。
干热地区建筑生土建筑、内院、柱廊、空气层隔热等等。
2.室内过热因素和防热办法

（1）夏季室内过热因素
A.较高室外气温;　B.较强太阳热辐射;C.室内生产、生活产热;　D.围护构造隔热能力差。
（2）建筑防热综合解决办法
a都市、区域以及建筑科学规划 
b房间自然通风组织
c围护构造隔热与散热 
d窗口遮阳 
f较高环境绿化率与合理建筑饰面解决
室内环境过热往往是各种因素导致，因而，必要采用综合办法才干获得较好效果。

5.2 屋顶与外墙隔热设计
1. 隔热设计原则
房间在自然通风状况下，建筑物屋顶和东、西外墙内表面最高温度应满足下式规定：
　　　　 qmax≤te.max 
式中 qmax ——围护构造内表面最高温度(℃)；
　 te.max ——夏季室外计算温度最高值(℃)。
内表面温度高低直接反映了围护构造隔热性能；同步，内表面温度直接与室内平均辐射温度相联系，即直接关系到内表面与室内人体辐射换热，控制内表面最高温度，事实上就控制了围护构造对人体辐射最大值。
2. 室外综合温度
由于引起室内温度过热室外环境气候因素重要是太阳热辐射和室外气温。它们对围护构造热作用方式虽然不同，但对围护构造影响成果却是同样，即最后成果都使围护构造内表面温度升高。
为了便于进行围护构造隔热计算和设计，有必要给定一种室外热作用参数。

围护构造所受热作用及室外综合温度概念
室外综合温度除有周期波动外，尚有如下特点：
A.在夏季，同一地点、同一天中，各朝向太阳辐射照度是不同。虽然房屋各朝向外表面状况相似，各朝向室外综合温度也是不同样。
B.在室外综合温度中，太阳辐射热当量温度表达围护构造外表面所吸取太阳辐射热对室外热作用提高限度。外表面太阳辐射热吸取系数起着举足轻重作用。室外综合温度并非完全客观参数，而是具备人为因素影响。
C.由于室外综合温度呈周期性波动变化，在围护构造隔热设计计算中，必要拟定其最大值、平均值及振幅。
3.外围护构造隔热计算
夏季自然通风房屋建筑，其围护构造外表面受到室外综合温度周期性热作用，内表面则处在室内空气周期性热作用下，这两种温度波动周期都是24h。因而，应按双向周期性传热理论计算。当围护构造构造方案拟定后，便可进行隔热性能验算，其目是检查内表面最高温度与否满足(规范)规定。
4. 外围护构造隔热设计原则
（1）分清 主次,突出重点;
一方面且重要是屋顶；另一方面是西、东墙；…
（2）选用浅色、平滑材料做围护构造外饰面；
（3）注重建筑遮阳作用；
（4）设立通风间层构造，分流传热量；
（5）促使太阳能转化，减少建筑及围护构造获取热量。
5.外围护构造隔热办法及构造
围护构造隔热是防止夏季室内过热重要途径。国内许多单位和学者进行了卓有成效探讨与研究，获得了丰硕成果。
(1)屋顶隔热
A.采用浅色外饰面，减小当量温度
当量温度反映了围护构造外表面吸取太阳辐射热使室外热作用提高限度，水平面接受太阳辐射热量最大。因而，要减少热作用，必要减少外表面太阳辐射热吸取系数。屋面材料吸取系数值对当量温度影响很大。当采用太阳辐射热吸取系数较小屋面材料时，即减少了室外热作用，从而达到隔热目。这种办法简便合用，所增荷载小，无论是新建房屋或者是改建屋顶都合用。
B. 增大热阻与热惰性
围护构造总热阻大小，关系到内表面平均温度值，而热惰性指标值却对谐波总衰减度有着举足轻重影响。普通，平屋顶重要构造层次是承重层与防水层，另有某些辅助性层次。因而，屋顶热阻与热惰性都局限性，致使其隔热性能达不到原则规定。为此，常在承重层与防水层之间增设一层实体轻质材料，如炉渣混凝土、泡沫混凝土等，以增大屋顶热阻与热惰性。这种隔热构造方式特点在于，它不但具备隔热性能，在冬季也能起保温作用，特别适合于夏热冬冷地区。但是，这种方式屋面荷载较大，并且夜间也难以散热，内表面温度高温区段时间较长，浮现高温时间也较晚。
C. 通风隔热屋顶
运用屋顶内部通风带走面层传下热量，达到隔热目，是这种屋顶隔热办法简朴原理。这种屋顶构造方式较多，既可用于平屋顶，也可用于坡屋顶；既可在屋面防水层之上组织通风，也可在防水层之下组织通风，基本构造如下图所示。通风屋顶来源于南方沿海地区民间双层瓦屋顶，在平屋顶房屋中，以大阶砖通风屋顶最为流行。现以架空大阶砖通风屋顶为例，阐明这种屋顶传热过程、构造要点及合用范畴。
当室外综合温度将热量传给间层上层板面时，上层将所接受热量向下传递，在间层中借助于空气流动带走某些热量，余下某些传人下层。因而，隔热效果如何，取决于间层所能带走热量，这与间层气流速度、进气口温度和间层高度有密切关系。

D. 蓄水隔热屋顶
运用水隔热屋顶有蓄水屋顶、淋水屋顶和喷水屋顶等不同形式。水之因此能起隔热作用，重要是水热容量大，并且水在蒸发时要吸取大量汽化热，从而减少了经屋顶传人室内热量，减少了屋顶内表面温度，是行之有效隔热办法之一，特别是蓄水屋顶在南方地区使用较多。

E. 种植隔热屋顶
在屋顶上种植植物，运用植物光合伙用，将热能转化为生化能；运用植物叶面蒸腾作用增长蒸发散热量，均可大大减少屋顶室外综合温度；同步，运用植物培植基质材料热阻与热惰性，减少内表面平均温度与沮度振幅。综合起来，达到隔热目。

(2)墙体隔热
在南方炎热地区，西向墙体室外综合温度仅次于屋顶。因而，西墙隔热解决，对改进室内热环境同样具备很重要意义。
墙体隔热机理与屋顶相似，只是墙体为竖向部件，在构造上有其特殊方式。在当前所用墙体材料中，粘土砖实体墙是常用一种。经许多单位近年研究、实测，两面抹灰一砖厚墙体，尚能满足当前普通建筑西墙和东墙隔热规定。由于其具备一定防寒性能，不但合用于夏热冬暖地区，也可用于夏热冬冷地区。

5.4 房间自然通风
1、通风效用
（1）可排除房间内滞留余热、湿气、烟尘、气味等，保持室内空气 应有干净度。
（2）通风可使室内具备一定风速，从而增长人体蒸发散热量，缓 解夏季闷热感。
（3）低温气流对人体与房间起冷却作用，有助于改进炎热季节室内热环境。
2、通风类型
空气流动，必要要有动力，运用机械能驱动空气(例如鼓风机、电扇)，称为机械通风；运用自然因素形成空气流动，称为自然通风。本节研究关于建筑中自然通风问题。
3、自然通风成因
A.热压作用

B. 风压作用

注意：上述两种自然通风动力因素对不同建筑物是不同样。随着地区不同、地形变化、建筑物布局和周边环境状况差别、室内使用状况等产生很大差别。如工厂热车间，常有稳定热压可运用；沿诲地带建筑物，往往风压值较大，因而房间通风良好。在普通民用建筑中，室内、外温差不大，进、排气口高度相近，难以形成有实效热压，重要依托风压组织自然通风。若室外风速较小，或没有风时，通风必然难以畅通。因而，建筑师要善于运用自然通风原理，合理地进行建筑物总体布局和设计建筑物门、窗洞口，并采用必要技术办法，使通风成为改进室内热环境有利因素。
4、自然通风规定
自然通风组织核心是要让房间形成穿堂风。穿堂风即风从迎风面进风口吹入，穿过整个房间或房间大某些区域，从背风面出风口吹出。对穿堂风规定：
（1）风场均匀；
（2）流线短捷；
（3）风速适当（0.3~1.0m/s)
（4）穿过人经常活动区域。
5、自然通风组织建筑办法
Ø 对的选取建筑朝向、间距；
Ø 合理布置建筑组群及其空间构成；
Ø 拟定合理建筑平面形式；
Ø 选取合理建筑平面形式；
计算拟定洞口面积、位置及构造
（1）建筑朝向与间距
影响建筑朝向、间距及总体布局因素诸多，通风、日照是其中基本因素。
　　自然风具备方向多变化性、时间上不持续性及速度上不稳定性。就一种地区而言，通过近年观测与分析，得出了某些规律，以风玫瑰图方式表达，因而，风玫瑰图成为自然通风设计基本根据。由于建筑物迎风面最大压力是在与风向垂直面上，因此在夏季有主导风向地区，应尽量使房屋纵轴垂直于主导风向。国内大某些地区夏季主导风向都是南或南偏东，因而，在老式建筑中多为坐北朝南，虽然在当代建筑中，也以南或南偏东为最佳朝向。选取这样朝向也有助于避免东、西晒，两者都可以兼顾。对于那些朝向不够抱负建筑，就应采用有效办法妥善解决上述两方面问题。

风向投射角

（2）建筑群布局
建筑群布局和自然通风关系，可以从平面和空间两个方面考虑。普通建筑群平面布局有行列式、错列式、斜列式、周边式等。如下图所示。
从通风角度来看，以错列、斜列较行列式、周边式为好。当用行列式布置时，建筑群内部流场因风向投射角不同而有很大变化。错列和斜列可使风从斜向导人建筑群内部，有时亦可结合地形采用自由排列方式。周边式很难使风导入，这种布置方式只适于冬季寒冷地区。
建筑物高度、长度和深度对自然通风有很大影响。

（3）建筑平面布置与剖面设计
建筑平面与剖面设计，除了满足使用规定外，在炎热地区应尽量做到有较好自然通风。为此,应遵循如下基本原则:
• 重要房间应布置在夏季迎风面，辅助用房可布置在背风面，并以建筑构造与辅助办法改进通风效果。
• 开口位置布置应尽量使室内气流场分布均匀，并力求风能吹过房间中重要使用部位。
• 炎热期较长地区洞口开口面积宜大，以争取自然通风。夏热冬冷地区，门窗洞不适当过大，可用调节开口办法，调节气流速度和流量。
• 门、窗相对位置以贯通为最佳，减少气流迂回和阻力。纵向间隔墙在恰当部位开设通风口或者调节通风构造。
• 运用天井、小厅、楼梯间等增长建筑物内部开口面积，并运用这些开口引导气流，组织自然通风。
（4）房间开口和通风构造办法
房间开口尺寸大小，直接影响风速及进风量。开口大，则气流场较大；缩小开口面积，流速虽相对增长，但气流场缩小，如图(a)、(b)所示。因而，开口大小与通风效率之间并不存在正比关系。据测定，当开口宽度为开间宽度1／3—2／3、开口面积为地板面积15％-25％时，通风效率最佳。图(c)表达进风口不不大于出风口，成果加大了排出室外风速；要想加大室内风速，应加大排气口面积。如图(d)所示。

开口相对位置，无论是平面位置，还是剖面高低，都直接影响气流路线，图1．4-24表达几种开口位置对室内气流影响。因而，在建筑设计中应依对室内气流场规定调节开口位置，以获得良好通风效率。

围护构造开口位置对室内气流影响
（a）平面图 （b）剖面图
在房屋建筑中，某些建筑构件对室内通风将产生影响。一方面，门、窗装置方式对室内自然通风影响很大。窗扇启动有挡风或导风作用，装置得当，则能增长室内通风效果。普通房屋建筑中窗扇常向外启动成90角。这种启动方式，当风向入射角较大时，将使风受到阻挡，如图(a)所示。如增大启动角度，则常可导风人室，如图(b)所示。

第六章 建筑日照
6.1 日照基本原理
6.2 棒影图原理及其应用
1.基本概念
日照时数：太阳照射时数
日照率：实际日照时数与同步间内最大可照时数比例
太阳赤纬角：通过地心并与地轴垂直平面与地球表面相交而成圆，即是地球赤道，太阳光线与地球赤道面所夹圆心角
赤纬角从赤道面起算，向北为正，向南为负。
赤纬角变化于±23º27'范畴内。

赤道坐标系——赤纬与时角
太阳高度角：太阳直射光线与地平面间夹角。
太阳方位角：太阳直射光线在地平面上投影线与地平面正南向所夹角，普通以南点S为0º，向西为正值，向东为负值。
任何一种地区，在日出、日没时，太阳高度角hs=0º；一天中正午，即本地太阳时12时，太阳高度角最大，此时太阳位于正南(或正北)，即太阳方位角As=0º(或180º)。
2.设计须知
需要避免日照建筑大体分为两类：一是防止过热，重要在炎热地区；二是避免眩光和防止起化学作用建筑。
过量日照，特别是在国内南方炎热地区夏季，容易导致室内过热，恶化室内热环境；若阳光直射到工作面上，也许产生眩光。
(1)按地理纬度、地形与环境条件，合理地拟定城乡规划道路网方位、道路宽度、居住区位置、居住区布置形式和建筑物体形；
(2)依照建筑物对日照规定及相邻建筑遮挡状况，合理地选取和拟定建筑物朝向和间距；
(3)依照阳光通过采光口进入室内时间、面积和太阳辐射照度等变化状况，拟定采光口及建筑构件位置、形状及大小；
(4)对的设计遮阳构件形式、尺寸与构造。
遮阳普通令室内照度约减少53%-73%。但遮阳设施也能阻挡直射阳光，使室内照度分布均匀，并防止发生眩光，有助于视觉正常工作。
有遮阳房间，室内风速约削弱22%—47%，并随遮阳形式与构造而有所不同。
经合理设计遮阳构件对遮挡太阳辐射热效果是很明显。
闭窗时，遮阳对防止室沮上升作用较明显。

遮阳设施对太阳辐射热影响

遮阳对室内气温影响
a）开窗 （b）闭窗
3.棒影图

求日照时间
棒影日照图应用举例
(1)求建筑物阴影区
    在设计某建筑物或规划建筑群时，以居住区为例，往往并不是孤立一幢建筑物，而是在其周边已有或将有其他建筑物相邻。特别是近些年随着经济发展，城乡建筑浮现了高密度、高层化趋势，建筑物互相遮挡问题日渐突出。因而，在设计时也应掌握建筑物阴影变化。
(2)求建筑物室内日照面积
太阳直射光可以通过采光口照在室内墙面和地面上。为了理解室内日照时间、日照面积与变化范畴，对于设计窗口位置、形式及尺寸以及进行室内设计、防止眩光等均有直接关系。
(3)求建筑物日照时间
(4)建筑朝向与间距
国内夏热冬冷地区和夏热冬暖地区某些重要都市日照间距规定：