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第一章 建筑热工学基础知识1.1 室内热环境Indoor Thermal and Humid Environment1.室内热湿环境构成要素及其对人体热舒适的影响（1）构成室内热湿环境的要素：室内空气温度、空气湿度、气流速度、环境辐射温度。（2）欲保持人体稳定的体温，体内产热量应与环境失热量相平衡。q =MCR-Eq人体得失的热量 q=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 （取决于机体活动剧烈限度）安静状态的成年人 95115W/h重体力劳动成年人 580700W/h东方人base metabolic 64W/h根据人的活动不同，代谢不同。所以不同的功能空间设立，要根据满足的代谢需求不同进行适宜性设计。Met代谢率=general work metabolic/基础代谢量Convection人体对流换热量 （当人体表面与周边空气存在温差时的热互换值）E值小于零，散热，感到凉爽或寒冷；E值大于零，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的）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，通过呼吸和无感觉的皮肤蒸发；大量出汗，随汗液蒸发E显著增长。2.室内热湿环境的评价方法和标准最简便、最广泛应用的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%的假想封闭环境中相同作用的温度。该指标同时考虑了辐射、对流和蒸发三种因素的影响，因而受到了广泛的采用。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：人的活动量和衣着情况-0.50.5 Index of Interior Heat Comfort服装热阻Icl是服装保温性能的一个指标，常用单位为m2K/W 和clo，两者的关系为1clo= 0.155m2K/W。1clo 的定义是一个静坐者在21 空气温度、空气流速不超过0.05 m/s、相对湿度不超过50 % 的环境中感到舒适所需要的服装的热阻，相称于内穿衬衣外穿普通外衣时的服装热阻。3.湿空气的物理性质(1)水蒸气分压力根据道尔顿分压定律 Pw=Pd +PPw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的重量相对湿度 Relative HumidityRH=Partial Vapor Pressure/ Saturation Vapor Pressure*100%对室内热环境 正常湿度范围大体是30%60%湿空气线图（3）露点温度大气压力一定，空气含湿量不变的情况下，未饱和的空气因冷却而达成饱和状态时的温度。1.2 室外热湿环境Outdoor Thermal and Humid Environment1.地区性气候及其特性室外热气候构成要素：一个地区的气候状况是许多因素综合作用的结果，与建筑物密切相关的气候因素有： 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的因素：A.太阳辐射热量(决定性作用) 空气温度的日变化、年变化，以及随地理纬度而产生的变化，都是由于太阳辐射热量的变化而引起的。B.大气环流作用 无论是水平方向还是垂直方向的空气流动，都会使高、低温空气混合，从而减少地区间空气温度的差异。C.下垫面状况 草原、森林、水面、沙漠等不同的地面覆盖层对太阳辐射的吸取及与空气的热互换状况各不相同，对空气温度的影响不同，因此各地温度也就有了差别。D.海拔高度、地形地貌等。室外气温有明显的日变化与年变化规律。日较差:一日内气温的最高值与最低值之差，用来表达气温的日变化。对北半球来说，最高月平均气温出现在7月或8月，而最低月平均气温出现在1月或2月。年较差:一年内最热月与最冷月的平均气温差。（2）太阳辐射太阳辐射热的影响因素： A.太阳高度角 由于大气层对不同波长的太阳辐射具有选择性的反射与吸取作用，因此在不同的太阳高度角下，光谱的成分不同。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,云天的散射辐射照度较晴天大。B.大气透明度 大气透明度的影响随大气中的烟雾、灰尘、水汽及二氧化碳等导致的混浊状况而异。城市上空的大气较农村混浊，透明度较差，因此城市区域的太阳直射辐射照度比农村弱。C.海拔高度 海拔愈高，太阳光线所透过的大气层愈薄，同时大气中的云量与尘埃也就愈少，所以在海拔高的地区，太阳直射辐射照度较大。在海拔高的地方散射辐射照度低。D.纬度 由于高纬度地区的太阳高度角小，太阳辐射透过的大气层较厚，所以太阳直射辐射随纬度的增长而减小。太阳辐射热互换示意图（3）空气湿度我国因受海洋气候的影响，南方大部分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，引起赤道和两极间出现温差，从而引起大气从赤道到两极和从两极到赤道的经常性活动。它是导致各地气候差异的重要因素。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的不同而引起的风叫，如海陆风、季风、山谷风、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的，所以都以一昼夜为周期，风向产生昼夜交替的变化。风特性指标：风向、风速。通常用风玫瑰图来表达。2.建筑气候分区以及对建筑设计的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.城市气候及其起因（1）空气温度和辐射温度（2）城市风和紊流城市房屋、街道的高低、纵横交错，使城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城市中的大气污染限度要比郊区大，大气中具有丰富的凝结核，一旦条件适宜就产生大量的雾。1.3 建筑围护结构传热基础知识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 Transmissionq=(T1-T2)/d（3）导热系数影响因素：物质种类、结构成分、密度、湿度、压力、温度等。金属的导热系数最大，非金属和液体次之，气体最小。空气的导热系数很小，不流动的空气就是一种很好的绝热材料；故假如材料中有很多空隙，就会大大减少值。2.对流分为自然对流natural convection和受迫对流forced convection。重要是空气沿围护结构表面流动时，与壁面之间所产生的热互换过程。一般情况下在壁面附近，存在着层流区、过渡区、紊流区三种流动情况。3.辐射一般建筑材料看做灰体（1）物体表面对外来辐射的吸取与反射特性 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）物体之间的辐射换热4.围护结构的传热过程EmissionConductionAbsorption第二章 建筑围护结构的传热计算与应用2.1 稳定传热Steady Heat Transmission Phenomena1.一维稳定传热特性平壁：当宽度与高度远远大于厚度时，则通过平壁的热流可视为只有沿厚度一个方向，即一维传热。当内外表面温度保持稳定期，则通过平壁的传热情况亦不会随时间变化Heat Conduction of WallHeat Emission of Wall2.单层平壁的导热和热阻（1）单层匀质平壁的导热热阻越大 围护结构保温效果越好（2）多层平壁的导热与热阻多层平壁：由几种不同材料组成的平壁计算总热阻：算出每一层热流强度q1 q2 q3根据稳定传热特性 q=q1=q2=q3联立，R=R1+R2+R33.平壁的稳定传热过程4.封闭空气间层的热阻建筑设计中常运用封闭空气间层作为围护结构的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结构的冷层，减少间层平均温度；在间层壁面上图贴辐射系数小的反射材料，常用铝箔第三章 建筑保温与节能3,1建筑保温与节能设计策略（1）充足运用太阳能（2）防止冷风的不利影响（3）选择合理的建筑体形和平面形式（4）房间具有良好的热工特性、建筑具有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）建筑物具有舒适、高效的供热系统3.2 非透明围护结构的保温与节能1.围护结构最小总传热阻的拟定2.楼底面的保温节能3.3 保温材料与构造1、影响导热系数的因素（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，其导热系数将显著增大。（3）保温材料的选择2、保温构造类型（1）保温、承重合二为一 假如承重材料或构件除具有足够的力学性能外，同时还具有足够的热阻值，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、施工方便，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，由于承重层必须采用强度高、力学性能好的材料或构件，但这些材料的导热系数大，在结构规定的厚度内，热阻远不能满足保温的需要。为此，必须用导热系数较小的材料作保温层，铺设或粘贴在承重层上。由于保温层与承重层分开设立，对保温材料选择的灵活性比较大，不管是板块状、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、新的技术不断出现，当单独用某一种方式不能满足功能规定(其中包含保温规定)时，或为达成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。这样既能充足运用各种材料的特性，又能经济、有效地满足涉及保温性能规定在内的各项功能规定。虽然构造也许复杂些，但在方案比较中却有明显的技术和经济优势。在复合结构中常采用单层或多层封闭空气间层与带反射材料的封闭空气间层。这样既可有效地增大热阻、满足保温性能的需要，也可减轻围护结构的自重，使承重结构更经济合理。（4）封闭空气层3、保温层的位置（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结构层中间三种保温构造的特点比较：4.倒铺屋面5.热桥保温在建筑热工学中，形象地将容易传热的构件或部分称为“热桥”。下图为高效轻质保温材料制成的轻板，其中的薄壁型钢骨架，就是板材的热桥。从图中可以看出，以热桥为中心的一小部分，内表面层失去的热量比其他部位多，所以该处内表面温度比主体部分低一些。在外表面上则相反，由于传到热桥外表面处的热量比主体部分多，所以该处外表面温度要比主体部分外表面温度高一些。当然，这里所说的热量指的是热流强度，而不是总热量。（1）热桥的特点：根据以上分析可知，热桥是围护结构中热量容易通过的构件或部位。因此，热桥的特点是由比较才干表现出来的,只有相对概念。例如，在钢筋混凝土框架填充墙中的钢筋混凝土梁、柱都是砖墙的热桥；但如在加气混凝土砌块墙中有砖砌的柱子，那么砖柱就成了加气混凝土墙的热桥。（2）热桥的类别:A.贯通式热桥B.非贯通式热桥(内热桥、外热桥）（3）热桥的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的围护结构，只保证主体部分达成保温规定，并没有考虑热桥的影响，所以，还要单独校核热桥内表面是否会因温度过低而结露，以便决定是否需要采用相应的保温措施。3.4 透明维护结构的保温与节能透明围护结构在外围护结构总面积中占有相称的比例，一般在30%60%之间。提高窗保温能力的措施：A. 迎风面(冬季主导风)不设或少设洞口;B. 控制各向墙面的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的面积)的比值。并规定采暖居住建筑当墙体按最小总热阻设计时，各朝向的窗墙面积比为：北向不大于0.20；东、西向不大于0.25(单层窗)或0.30(双层窗)；南向不大于0.35。C. 提高窗的气密性，减少冷风渗透我国有关标准作了规定，假如达不到标准的规定，则应采用密封措施。实腹钢窗窗缝解决方法，这种方法是将弹性较好的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。在木窗上同时采用密封条和减压槽效果较好，风吹进减压槽时，形成涡流，使冷风和灰尘的渗入减少。在提高窗户气密性的同时，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的。D. 提高窗框的保温性能 通过窗框的热损失，在窗户的总热损失中占有一定的比例。它的大小重要取决于窗框材料的导热系数。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。但不管用什么材料做窗框，都应将窗框与墙之间的缝隙用保温砂浆或泡沫塑料等填充密封。此外，窗框不宜平墙体内表面装置，而应设在墙体的中间部位，以防止窗洞口周边内表面温度过低。E. 增长玻璃部分的保温能力玻璃的热阻很小，增长窗扇层数，可使层与层之间形成封闭空气间层，从而增大窗的热阻。为了节省材料、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，从而加大了玻璃部分的热阻。这种窗常称双玻璃窗。玻璃之间空气层厚度以20-30mm为宜，既可有良好的保温性能，造价也不致过高。玻璃上涂贴对辐射有选择性穿透及吸取性能的材料(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的热损失，因而增强了窗户的保温能力，其效果几乎相称于设立双层玻璃窗。F. 窗帘的使用在窗的内侧或双层窗的中间挂窗帘是提高窗户保温能力的一种灵活、简便的方法。如在窗内侧挂铝箔隔热窗帘(在玻璃纤维布或其他布质材料内侧贴铝箔)后，窗户的热阻值可比单层玻璃提高2.7倍。此外，以各种适宜的保温材料制作各种形式的保温窗扇，在白天启动、夜晚关上，可以大大地减少通过窗户的热损失。这一措施，近年来在太阳能建筑中得到了广泛的应用。3.5 被动式太阳能运用设计（1）积极式太阳能建筑 在运用太阳能的同时，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部分、构件作为太阳能的集热、蓄热及散热“设备”，而进行太阳能与建筑用能的热运转形式。A 直接受益型被动式太阳能建筑 原理：通过建筑洞口的合理设计，让太阳能（阳光）直接进入建筑室内空间，通过对流、辐射的方式与室内进行热互换，达成用能并节能目的。B 集热墙被动式太阳能建筑原理如图。最早的集热墙采用50cm厚砼制成。目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 在建筑的适当位置或运用建筑的走廊（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，达成与室内热互换的目的。这种形式国内外都有研究和应用，其效果较好。利于建筑造型的艺术解决；房屋的运用率提高；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的空气，使之温度升高，由上部开口流入室内；室内的低温空气由下部开口流进日光室，不断循环流动的空气提高了室内气温，从而改善了室内热环境。 注意问题: (1)日光室的朝向应选择本地日照时间长、太阳辐射强烈的方位，一般以东南、南、西南向为宜； (2)日光室的玻璃应选择热光比大的玻璃，并应有较大的面积。这是由于玻璃是短波热射线的透射体，而又是长波热射线的非透射体，能阻挡日光室的热量辐射外逸； (3)墙面对太阳辐射热的吸取至关重要，表面一定要用对太阳辐射热吸取系数大的材料； (4)上下通风口尺寸应适当，过大、过小都会影响采暖效果； (5)在使用上，当夜晚或无日辐射的时候，如日光室的气温低于室内气温，应关闭上、下通风口，避免室内热量的损失。 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的各部分产生较大的温差，以加强室内通风，也能取得较好的效果。 第四章 建筑围护结构的传湿与防潮4.1 建筑围护结构的传湿1.材料吸湿特性材料的吸湿湿度在相对湿度相同的条件下，随温度的减少而增长。2.围护结构中的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，在材料内部迁移的只能是两种形态：一种是气态扩散的形式、一种是以液态水分的毛细渗透形式。3.内部冷凝的检查检查内表面是否产生冷凝，实质上是检查该处的温度是否低于露点温度。通常，对正常湿度的房间，若围护结构按最小总热阻方法进行设计，主体部分一般不会产生表面冷凝。但围护结构中的保温薄弱部位则应认真检查和慎重解决。为判断围护结构内部是否会出现冷凝现象，可按下述环节检查:（1）根据室内、外空气的温湿度，拟定水蒸汽分压力Pi和Pe，并依次计算出围护结构各层的水蒸汽分压力，作出P分布线。（2）根据室内、外空气温度ti和te，拟定围护结构各层的温度，并从附录中查出相应的饱和水蒸汽分压力Ps，作出Ps分布线。 （3）根据P线与Ps线相交与否来判断围护结构内部是否会出现冷凝现象。Ps线与P线不相交，说明内部不会产生冷凝；Ps线与P线两线相交，则内部会出现冷凝。围护结构内部冷凝的判断4. 冷凝位置及冷凝强度在围护结构蒸汽渗透的途径中，若材料的蒸汽渗透系数出现由大变小的界面，水蒸汽在此将碰到较大的阻碍，最易发生冷凝现象。习惯上把这个最易出现冷凝并且凝结最严重的界面，叫做围护结构内部的“冷凝界面”，如图。4.2 围护结构的防潮1.防止和控制表面冷凝A.对于正常湿度的采暖房间，若围护结构已按最小总热阻设计，且保温薄弱的部位也进行了检查和解决，一般情况下不会出现表面冷凝现象。但使用中应尽也许使围护结构内表面附近的气流畅通，家具不宜紧靠外墙布置。为防止供热不均匀而引起围护结构内表面温度的波动，围护结构内表面层宜采用蓄热系数较大的材料，运用它蓄存的热量起调节作用，减少出现周期性冷凝的也许。B.对于高湿房间，一般是指冬季室内空气温度处在1820以上，而相对湿度高于75的房间。此类建筑应尽量防止表面显潮和滴水现象，以免结构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，为避免围护结构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的饰面层。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连续高湿状态时，为避免围护结构内部受潮，内表面应设不透水饰面或增设防水层，以阻止冷凝水渗入围护结构深部。对于那种连续处在高湿条件下、又不允许内表面冷凝水滴落的房间，内表面在采用不透水材料层时，还应在构造上采用措施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.材料层次的布置使水蒸汽“进难出易”B.设立隔汽层建筑设计是一项综合性的技术工作，尽管“进难出易”是合理构造的原则，但有时却难以完全遵循。此时为了消除或减弱围护结构内部的冷凝现象，在保温层蒸汽渗入的一侧设立隔蒸汽层，使水蒸汽分压力急剧下降，从而避免内部冷凝的产生。采用隔汽层防止和控制围护结构内部冷凝，是目前设计中应用最普遍的一种措施。 C.设立通风间层或泄汽沟道设立隔汽层虽能改善围护结构内部的湿状况，但有时并不一定是最妥善的办法，由于隔汽层的隔汽质量在施工和使用过程中难以保证。为此，在围护结构中设立通风间层或泄汽通道。3.防止夏季结露的措施（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.防止地面泛潮的措施在我国广大南方地区，由于春季大量的降水，春夏之交气温骤升骤降，变化幅度甚大，加之空气的湿度大，当空气温度忽然升高时，某些表面特别是地面的温度将处在露点温度之下，于是出现了泛潮现象。由于南方地区的气候条件与北方地区显著不同，建筑状况也有许多区别，因此地面泛潮的防止措施也与采暖建筑不尽相同。地面应具有一定的热阻，减少地面对土层的传热量；地面表层材料的蓄热系数要小，当空气温度升高时，表面温度能随之波动；表面材料有一定的吸湿作用，以“吞吐”表层偶尔凝结的水分。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，一般也就不泛潮。值得注意的是，泛潮现象也也许在墙面、顶棚等表面出现，所以在一般非用水房间不宜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.热气候特性与我国炎热地区的范围湿热地区建筑，总体布置灵活。防热措施有 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.室内过热的因素和防热措施（1）夏季室内过热的因素A.较高的室外气温;B.较强的太阳热辐射;C.室内生产、生活产热;D.围护结构隔热能力差。（2）建筑防热的综合解决措施a城市、区域以及建筑的科学规划b房间的自然通风组织c围护结构的隔热与散热d窗口遮阳f较高的环境绿化率与合理的建筑饰面解决室内环境过热往往是多种因素导致的，因此，必须采用综合措施才干取得较好的效果。 5.2 屋顶与外墙的隔热设计1. 隔热设计标准房间在自然通风情况下，建筑物的屋顶和东、西外墙的内表面最高温度应满足下式规定： qmaxte.max式中 qmax 围护结构内表面最高温度()； te.max 夏季室外计算温度最高值()。内表面温度的高低直接反映了围护结构的隔热性能；同时，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的辐射换热，控制内表面最高温度，事实上就控制了围护结构对人体辐射的最大值。2. 室外综合温度由于引起室内温度过热的室外环境气候因素重要是太阳热辐射和室外气温。它们对围护结构的热作用方式虽然不同，但对围护结构的影响结果却是同样的，即最终结果都使围护结构内表面温度升高。 为了便于进行围护结构的隔热计算和设计，有必要给定一个室外热作用参数。围护结构所受热作用及室外综合温度的概念室外综合温度除有周期波动外，尚有以下特点：A.在夏季，同一地点、同一天中，各朝向的太阳辐射照度是不同的。即使房屋各朝向的外表面状况相同，各朝向的室外综合温度也是不同样的。B.在室外综合温度中，太阳辐射热当量温度表达围护结构外表面所吸取的太阳辐射热对室外热作用提高的限度。外表面太阳辐射热吸取系数起着举足轻重的作用。室外综合温度并非完全客观的参数，而是具有人为因素的影响。C.由于室外综合温度呈周期性波动变化，在围护结构隔热设计的计算中，必须拟定其最大值、平均值及振幅。3.外围护结构隔热计算夏季自然通风的房屋建筑，其围护结构外表面受到室外综合温度的周期性热作用，内表面则处在室内空气周期性热作用下，这两种温度的波动周期都是24h。因此，应按双向周期性传热理论计算。当围护结构构造方案拟定后，便可进行隔热性能的验算，其目的是检查内表面最高温度是否满足(规范)规定。4. 外围护结构隔热设计原则（1）分清 主次,突出重点; 一方面且重要的是屋顶；另一方面是西、东墙; （2）选用浅色、平滑的材料做围护结构外饰面；（3）重视建筑遮阳的作用；（4）设立通风间层构造，分流传热量；（5）促使太阳能转化，减少建筑及围护结构获取的热量。5.外围护结构隔热措施及构造围护结构隔热是防止夏季室内过热的重要途径。国内许多单位和学者进行了卓有成效的探讨与研究，取得了丰硕的成果。(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结构外表面吸取太阳辐射热使室外热作用提高的限度，水平面接受的太阳辐射热量最大。因此，要减少热作用，必须减少外表面太阳辐射热吸取系数。屋面材料的吸取系数值对当量温度的影响很大。当采用太阳辐射热吸取系数较小的屋面材料时，即减少了室外热作用，从而达成隔热的目的。这种措施简便合用，所增荷载小，无论是新建房屋或者是改建的屋顶都合用。B. 增大热阻与热惰性围护结构总热阻的大小，关系到内表面的平均温度值，而热惰性指标值却对谐波的总衰减度有着举足轻重的影响。通常，平屋顶的重要构造层次是承重层与防水层，另有一些辅助性层次。因此，屋顶的热阻与热惰性都局限性，致使其隔热性能达不到标准的规定。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，以增大屋顶的热阻与热惰性。这种隔热构造方式的特点在于，它不仅具有隔热的性能，在冬季也能起保温作用，特别适合于夏热冬冷地区。但是，这种方式的屋面荷载较大，并且夜间也难以散热，内表面温度的高温区段时间较长，出现高温的时间也较晚。C. 通风隔热屋顶运用屋顶内部通风带走面层传下的热量，达成隔热的目的，是这种屋顶隔热措施的简朴原理。这种屋顶的构造方式较多，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。通风屋顶起源于南方沿海地区民间的双层瓦屋顶，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，说明这种屋顶的传热过程、构造要点及合用范围。当室外综合温度将热量传给间层的上层板面时，上层将所接受的热量向下传递，在间层中借助于空气的流动带走部分热量，余下部分传人下层。因此，隔热效果如何，取决于间层所能带走的热量，这与间层的气流速度、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的屋顶有蓄水屋顶、淋水屋顶和喷水屋顶等不同形式。水之所以能起隔热作用，重要是水的热容量大，并且水在蒸发时要吸取大量的汽化热，从而减少了经屋顶传人室内的热量，减少了屋顶的内表面温度，是行之有效的隔热措施之一，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，运用植物的光合作用，将热能转化为生化能；运用植物叶面的蒸腾作用增长蒸发散热量，均可大大减少屋顶的室外综合温度；同时，运用植物培植基质材料的热阻与热惰性，减少内表面平均温度与沮度振幅。综合起来，达成隔热的目的。(2)墙体隔热在南方炎热地区，西向墙体的室外综合温度仅次于屋顶。因此，西墙的隔热解决，对改善室内热环境同样具有很重要的意义。墙体隔热的机理与屋顶相同，只是墙体为竖向部件，在构造上有其特殊方式。在目前所用的墙体材料中，粘土砖实体墙是常见的一种。经许多单位数年的研究、实测，两面抹灰的一砖厚墙体，尚能满足当前一般建筑西墙和东墙的隔热规定。由于其具有一定的防寒性能，不仅合用于夏热冬暖地区，也可用于夏热冬冷地区。5.4 房间的自然通风1、通风的效用（1）可排除房间内滞留的余热、湿气、烟尘、气味等，保持室内空气 应有的洁净度。（2）通风可使室内具有一定的风速，从而增长人体的蒸发散热量，缓 解夏季的闷热感。（3）低温气流对人体与房间起冷却作用，有助于改善炎热季节室内热环境。2、通风的类型空气的流动，必须要有动力，运用机械能驱动空气(例如鼓风机、电扇)，称为机械通风；运用自然因素形成的空气流动，称为自然通风。本节研究有关建筑中的自然通风问题。3、自然通风的成因A.热压作用B. 风压作用注意：上述两种自然通风的动力因素对不同建筑物是不同样的。随着地区的不同、地形的变化、建筑物的布局和周边环境状况的差异、室内的使用情况等产生很大的差别。如工厂的热车间，常有稳定的热压可运用；沿诲地带的建筑物，往往风压值较大，因此房间通风良好。在一般民用建筑中，室内、外温差不大，进、排气口高度相近，难以形成有实效的热压，重要依靠风压组织自然通风。若室外风速较小，或没有风时，通风必然难以通畅。因此，建筑师要善于运用自然通风原理，合理地进行建筑物的总体布局和设计建筑物的门、窗洞口，并采用必要的技术措施，使通风成为改善室内热环境的有利因素。4、自然通风的规定自然通风组织的关键是要让房间形成穿堂风。穿堂风即风从迎风面的进风口吹入，穿过整个房间或房间的大部分区域，从背风面的出风口吹出。对穿堂风的规定： （1）风场均匀； （2）流线短捷； （3）风速适宜（0.31.0m/s) （4）穿过人经常活动的区域。5、自然通风组织的建筑措施 对的选择建筑的朝向、间距； 合理布置建筑组群及其空间构成； 拟定合理的建筑平面形式； 选择合理的建筑平面形式；计算拟定洞口的面积、位置及构造（1）建筑朝向与间距影响建筑朝向、间距及总体布局的因素很多，通风、日照是其中的基本因素。自然风具有方向的多变化性、时间上的不连续性及速度上的不稳定性。就一个地区而言，通过数年的观测与分析，得出了一些规律，以风玫瑰图的方式表达，因此，风玫瑰图成为自然通风设计的基本依据。由于建筑物迎风面最大的压力是在与风向垂直的面上，所以在夏季有主导风向的地区，应尽量使房屋纵轴垂直于主导风向。我国大部分地区夏季主导风向都是南或南偏东，因而，在传统建筑中多为坐北朝南，即使在现代建筑中，也以南或南偏东为最佳朝向。选择这样的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的建筑，就应采用有效措施妥善解决上述两方面问题。风向投射角（2）建筑群的布局建筑群的布局和自然通风的关系，可以从平面和空间两个方面考虑。一般建筑群的平面布局有行列式、错列式、斜列式、周边式等。如下图所示。 从通风的角度来看，以错列、斜列较行列式、周边式为好。当用行列式布置时，建筑群内部的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的方式。周边式很难使风导入，这种布置方式只适于冬季寒冷地区。 建筑物的高度、长度和深度对自然通风有很大影响。（3）建筑的平面布置与剖面设计建筑平面与剖面的设计，除了满足使用规定外，在炎热地区应尽量做到有较好的自然通风。为此,应遵循以下基本原则: 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措施改善通风效果。 开口位置的布置应尽量使室内气流场的分布均匀，并力求风能吹过房间中的重要使用部位。 炎热期较长的地区洞口开口面积宜大，以争取自然通风。夏热冬冷地区，门窗洞不宜过大，可用调节开口的办法，调节气流速度和流量。 门、窗相对位置以贯通为最佳，减少气流的迂回和阻力。纵向间隔墙在适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的开口面积，并运用这些开口引导气流，组织自然通风。（4）房间的开口和通风构造措施房间开口尺寸的大小，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。因此，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的1323、开口面积为地板面积的15-25时，通风效率最佳。图(c)表达进风口大于出风口，结果加大了排出室外的风速；要想加大室内风速，应加大排气口面积。如图(d)所示。开口的相对位置，不管是平面位置，还是剖面的高低，都直接影响气流路线，图14-24表达几种开口位置对室内气流的影响。因此，在建筑设计中应依对室内气流场的规定调整开口位置，以取得良好的通风效率。围护结构开口位置对室内气流的影响（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、窗装置的方式对室内自然通风的影响很大。窗扇的启动有挡风或导风作用，装置得当，则能增长室内通风效果。一般房屋建筑中的窗扇常向外启动成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 日照的基本原理6.2 棒影图的原理及其应用1.基本概念日照时数：太阳照射的时数日照率：实际日照时数与同时间内的最大可照时数的比例太阳赤纬角：通过地心并与地轴垂直的平面与地球表面相交而成的圆，即是地球的赤道，太阳光线与地球赤道面所夹的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2327范围内。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的夹角。太阳方位角：太阳直射光线在地平面上的投影线与地平面正南向所夹的角，通常以南点S为0，向西为正值，向东为负值。任何一个地区，在日出、日没时，太阳高度角hs=0；一天中的正午，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=0(或180)。2.设计须知需要避免日照的建筑大体分为两类：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的建筑。过量的日照，特别是在我国南方炎热地区的夏季，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的道路网方位、道路宽度、居住区位置、居住区布置形式和建筑物的体形；(2)根据建筑物对日照的规定及相邻建筑的遮挡情况，合理地选择和拟定建筑物的朝向和间距；(3)根据阳光通过采光口进入室内的时间、面积和太阳辐射照度等的变化情况，拟定采光口及建筑构件的位置、形状及大小；(4)对的设计遮阳构件的形式、尺寸与构造。遮阳一般令室内照度约减少53%-73%。但遮阳设施也能阻挡直射阳光，使室内照度的分布均匀，并防止发生眩光，有助于视觉的正常工作。有遮阳的房间，室内风速约减弱22%47%，并随遮阳的形式与构造而有所不同。经合理设计的遮阳构件对遮挡太阳辐射热的效果是