建筑构造房屋建筑学建筑物理环境基础公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

房屋房屋建筑学建筑学 第第2章章 第1页第1页第第2 2章章 建筑物理环境基础建筑物理环境基础 第2页第2页 物理学是研究客观世界运动规律学科。建筑物理学是研究外界环境运动过程对建筑产生影响，进而对人体产生影响学科。外界环境物理要素为热、声、光运动过程。建筑物理学研究对象是热、声、光等物理运动过程对建筑和人体产生影响。建筑物理学是设计和建造符合人体生理和心理需要建筑基本理论。第3页第3页建筑物理环境建筑物理环境：建筑室内空间与建筑室内空间与人体人体相关相关 各个物理要素总和。各个物理要素总和。建筑建筑热热环境环境 建筑建筑声声环境环境 建筑建筑光光环境环境 人通过各类感官器官（眼、耳、鼻、舌、皮肤）接触外界人通过各类感官器官（眼、耳、鼻、舌、皮肤）接触外界物理环境，物理环境对人生理和心理状态产生着影响着物理环境，物理环境对人生理和心理状态产生着影响着。第4页第4页 建筑热环境对人作用建筑热环境对人作用外界环境与建筑热互换，外界环境与建筑热互换，建筑与室内人热互换建筑与室内人热互换2.1 2.1 建筑热环境建筑热环境 第5页第5页建筑建筑热热环境研究主要内容有：环境研究主要内容有：建筑保温、建筑保温、建筑防潮、建筑防潮、建筑日照、建筑日照、建筑防热、建筑防热、建筑中太阳能利用建筑中太阳能利用 建筑热环境控制建筑热环境控制就是为了在满足人们热舒适就是为了在满足人们热舒适需求前提下，节约资源和能源。需求前提下，节约资源和能源。第6页第6页（一）稳定传热（一）稳定传热 假如室内外空气温度都不随时间改变，通过围假如室内外空气温度都不随时间改变，通过围护结构传热过程称为稳定传热。稳定传热计算是建护结构传热过程称为稳定传热。稳定传热计算是建筑保温设计基础，也是我国严寒和严寒地域采暖居筑保温设计基础，也是我国严寒和严寒地域采暖居住建筑节能设计基础。住建筑节能设计基础。按照稳态传热计算通过围护结构传热量公式为按照稳态传热计算通过围护结构传热量公式为 ：Q Q为单位时间传热量，为单位时间传热量，W W；F F为垂直于围护结构计算传热面积，为垂直于围护结构计算传热面积，m m2 2；K K为围护结构传热系数，为围护结构传热系数，W/(mW/(m2 2.K).K)；t ti i和和t te e分别为室内、外空气温度，分别为室内、外空气温度，第7页第7页传热系数传热系数K K：R0为围护结构传热阻，为围护结构传热阻，m2.K/W；Ri为内表面换热阻，为内表面换热阻，Ri0.11m2.K/W；Re为外表面换热阻，为外表面换热阻，Re0.05m2.K/W；d为材料厚度，为材料厚度，m；为材料导热系数，为材料导热系数，W/(m.K)。第8页第8页（二）非稳定传热（二）非稳定传热 夏天，室内外空气温度都随时间改变，通过围护夏天，室内外空气温度都随时间改变，通过围护结构传热过程称为结构传热过程称为非稳定传热非稳定传热。非稳定传热计算是建筑防热设计基础，也是夏热非稳定传热计算是建筑防热设计基础，也是夏热冬冷和夏热冬暖地域建筑节能设计基础。冬冷和夏热冬暖地域建筑节能设计基础。第9页第9页 热惰性热惰性指标表征围护结构对温度波动衰减快慢程度。指标表征围护结构对温度波动衰减快慢程度。热惰性指标热惰性指标（2 2）热惰性指标）热惰性指标 D D值值越越大大，温温度度波波在在围围护护结结构构中中衰衰减减越越快快，围围护护结结构构热热稳稳定定性性越越好好。为为了了抵抵抗抗室室外外热热作作用用波波动动，要要求求外外围围护护结结构构含含有有足足够够热热惰性指标值。惰性指标值。R R为材料层热阻，为材料层热阻，S S为材料层蓄热系数为材料层蓄热系数第10页第10页二、建筑热工设计分区二、建筑热工设计分区 我国幅员辽阔，各地气候差别较大。为了使建我国幅员辽阔，各地气候差别较大。为了使建筑设计能够较好适应气候，我国民用建筑热工设筑设计能够较好适应气候，我国民用建筑热工设计规范提出了建筑热工设计分区概念。详细分区计规范提出了建筑热工设计分区概念。详细分区和设计要求见下表和设计要求见下表。第11页第11页第12页第12页2.1.2 2.1.2 建筑保温设计建筑保温设计 严寒与严寒地域民用建筑为了确保严寒与严寒地域民用建筑为了确保:(1)(1)冬季室内冬季室内气温、湿度、气流速度和室内热辐射气温、湿度、气流速度和室内热辐射在一定允许范围内；在一定允许范围内；(2)(2)建筑围护结构内表面温度不低于室内露点温度，建筑围护结构内表面温度不低于室内露点温度，必须进行建筑保温设计。必须进行建筑保温设计。建筑保温设计包括建筑方案设计中保温综合处理建筑保温设计包括建筑方案设计中保温综合处理和外围护结构保温结构设计。和外围护结构保温结构设计。第13页第13页一、建筑保温综合处理办法一、建筑保温综合处理办法（1 1）控制体形系数：）控制体形系数：体体型型系系数数是是指指一一栋栋建建筑筑物物外外表表面面积积F F0 0与与其其所所包包围围体体积积V V0 0之之比比。假假如如建建筑筑外表面凹凸过多，体形系数变大，则建筑物传热耗热量增大。外表面凹凸过多，体形系数变大，则建筑物传热耗热量增大。（2 2）合理布置建筑朝向：）合理布置建筑朝向：建筑应朝向正南向，建筑立面应避开当地冬季主导风向。建筑应朝向正南向，建筑立面应避开当地冬季主导风向。（3 3）预防冷风渗入：）预防冷风渗入：冬冬季季通通过过外外围围护护结结构构缝缝隙隙冷冷风风渗渗入入使使建建筑筑物物热热损损失失增增大大。应应提提升升窗窗户户密密封封性性；建建筑筑立立面面避避开开冬冬季季主主导导风风向向；设设置置避避风风办办法法；利利用用地地形形、树树木木来来挡挡风。风。（4 4）合理选择窗墙面积比：）合理选择窗墙面积比：窗墙面积比（窗墙比）是指窗洞口面积与房间立面单元墙面积之比。窗墙面积比（窗墙比）是指窗洞口面积与房间立面单元墙面积之比。为了利用太阳能，南向窗墙比最大，北向窗墙比最小，东、西向窗墙比介为了利用太阳能，南向窗墙比最大，北向窗墙比最小，东、西向窗墙比介于其间。于其间。第14页第14页二、建筑围护结构保温设计二、建筑围护结构保温设计（1 1）最小传热阻：）最小传热阻：为为了了控控制制围围护护结结构构内内表表面面温温度度不不低低于于室室内内露露点点温温度度，确确保保内内表表面面不不结结露露要要求求，围围护护结结构构传传热热阻阻不不能能小小于于某某个个最低程度值，这个最低程度称为最低程度值，这个最低程度称为“最小传热阻最小传热阻”。第15页第15页（2 2）围护结构主体部位保温结构）围护结构主体部位保温结构 围护结构保温结构分两类：围护结构保温结构分两类：单一材料结构；单一材料结构；复合保温结构复合保温结构 单单一一材材料料结结构构如如空空心心板板、空空心心砌砌块块、加加气气混混凝凝土土等等，既既能能承重，又能保温。承重，又能保温。复复合合保保温温结结构构由由保保温温层层和和承承重重层层复复合合而而成成。复复合合结结构构按按保保温温层层所所处处位位置置可可分分为为内内保保温温（保保温温层层在在室室内内一一侧侧），外外保保温温（保温层在室外一侧）和中间保温（保温层夹在中间）三种。（保温层在室外一侧）和中间保温（保温层夹在中间）三种。外保温长处较多：外保温长处较多：减小热桥处热损失。减小热桥处热损失。有助于预防保温层内部产生凝结水。有助于预防保温层内部产生凝结水。房间热稳定性好。房间热稳定性好。减少墙或屋顶主要部分温度应力起伏。减少墙或屋顶主要部分温度应力起伏。有助于旧房节能改造。有助于旧房节能改造。外保温是我国建筑节能发展方向。外保温是我国建筑节能发展方向。第16页第16页（3 3）围护结构异常部位保温设计）围护结构异常部位保温设计 窗窗户户保保温温：能能够够选选取取木木材材、塑塑料料和和塑塑钢钢窗窗框框；使使用用断断热热金金属属窗窗框框。严严寒寒地地域域，可可采采用用多多层层窗窗；使使用用新新型型节节能能窗窗户户，如低辐射玻璃窗（即如低辐射玻璃窗（即Low-ELow-E窗）、中空玻璃窗等。窗）、中空玻璃窗等。热热桥桥保保温温：热热桥桥是是热热量量容容易易通通过过地地方方（如如钢钢或或钢钢筋筋混混凝凝土土骨骨架架、圈圈梁梁、过过梁梁、板板材材肋肋部部等等），热热桥桥处处内内表表面面温温度度低低于于主体。对热桥应进行内表面温度验算和保温处理。主体。对热桥应进行内表面温度验算和保温处理。其其它它异异常常部部位位保保温温：外外墙墙角角、外外墙墙与与内内墙墙交交角角、楼楼地地板板或或屋屋顶顶与与外外墙墙交交角角等等应应加加强强保保温温。靠靠近近外外墙墙0.51.0m0.51.0m宽宽地地面面散散热最大，因此，外墙周围地板采用局部保温办法。热最大，因此，外墙周围地板采用局部保温办法。第17页第17页 图图(a)(a)水水蒸蒸气气饱饱和和压压力力p ps s曲曲线线与与水水蒸蒸气气分分压压力力p p线线不不相相交交，阐明围护结构不会产生内部冷凝。阐明围护结构不会产生内部冷凝。图图(b)(b)中中p ps s线与线与p p线相交，则在线相交，则在p ps s小于小于p p部位围护结构内部部位围护结构内部有冷凝产生有冷凝产生。（a a）围护结构内部无冷凝）围护结构内部无冷凝（b b）围护结构内部有冷凝）围护结构内部有冷凝第18页第18页二、围护结构表面结露预防和控制二、围护结构表面结露预防和控制控制控制表面冷凝表面冷凝主要办法有：主要办法有：（1）利用保温材料，增长围护结构传热阻，进而提升其内表面温）利用保温材料，增长围护结构传热阻，进而提升其内表面温 度；度；（2）确保室内表面空气气流通畅，加强自然通风；）确保室内表面空气气流通畅，加强自然通风；（3）选择含有一定调湿能力内墙材料；）选择含有一定调湿能力内墙材料；（4）高湿环境应考虑有组织引导表面冷凝水，比如，房间吊顶具）高湿环境应考虑有组织引导表面冷凝水，比如，房间吊顶具 有一定坡度。有一定坡度。第19页第19页三、围护结构内部冷凝预防和控制三、围护结构内部冷凝预防和控制控制控制内部冷凝内部冷凝主要办法有：主要办法有：（1 1）利用保温材料提升围护结构内部温度，材料层次布置应）利用保温材料提升围护结构内部温度，材料层次布置应使水蒸气渗入使水蒸气渗入“进难出易进难出易”；（2 2）在保温层水蒸气流入一侧设置隔气层（如沥青、卷材和）在保温层水蒸气流入一侧设置隔气层（如沥青、卷材和隔汽涂料等）；隔汽涂料等）；（3 3）设置通风间层或泄气沟道使进入保温层水分有出路。）设置通风间层或泄气沟道使进入保温层水分有出路。第20页第20页一、围护结构隔热设计一、围护结构隔热设计（一）屋顶隔热（一）屋顶隔热 建筑围护结构隔热设计重点是屋顶。建筑围护结构隔热设计重点是屋顶。隔隔热热屋屋顶顶结结构构有有绝绝热热层层隔隔热热屋屋顶顶、通通风风间间层层隔隔热热屋屋顶顶、吊吊顶顶隔隔热热屋屋顶顶、阁阁楼楼隔隔热热屋屋顶顶、蓄蓄水水隔热屋顶和植被隔热屋顶等几类。隔热屋顶和植被隔热屋顶等几类。屋顶遮阳、浅色屋面可有效防热。通风屋顶长度小于屋顶遮阳、浅色屋面可有效防热。通风屋顶长度小于10m10m，间层高，间层高20cm20cm，檐口兜风。蓄水面应有水生植物或浅色漂浮物，水深为，檐口兜风。蓄水面应有水生植物或浅色漂浮物，水深为1520cm1520cm。有。有土种植屋面，土壤厚土种植屋面，土壤厚10cm10cm左右。左右。第21页第21页二、自然通风设计二、自然通风设计（一）热压和风压（一）热压和风压 当当较较重重冷冷空空气气从从进进风风口口进进入入室室内内后后，吸吸取取了了室室内内热热量量后后变变成成较较轻轻热热空空气气上上升升从从出出风风口口排排出出室室外外，不不断断流流入入冷冷空空气气在在室室内内被被加加热热后后从从建建筑筑物物上上部部出出风风口口排排出出就就形形成成了了室室内内自自然然通通风风，称称为为热压通风。热压通风。热压作用下自然通风热压作用下自然通风 第22页第22页 依依据据流流体体力力学学原原理理，当当风风吹吹向向建建筑筑物物时时，在在迎迎风风面面上上形形成成正正压压区区，在在屋屋顶顶、两两侧侧及及背背风风面面形形成成负负压区。压区。假假如如建建筑筑物物上上设设有有开开口口，气气流流就就会会从从正正压压区区流流入入室室内内，再再经经室室内内流流向向负负压压区区，这就形成了这就形成了风压通风风压通风。风压作用下自然通风风压作用下自然通风第23页第23页 自然通风是热压和风压综合结果。自然通风是热压和风压综合结果。通常，风压通风对改进室内气候条件效通常，风压通风对改进室内气候条件效果比较明显，故应果比较明显，故应首先考虑如何组织风压通首先考虑如何组织风压通风风来进行建筑防热设计。来进行建筑防热设计。第24页第24页（二）自然通风设计（二）自然通风设计 1.1.建建筑筑群群自自由由式式、错错列列式式和和斜斜列列式式布布局局及及建建筑筑南南北北朝朝向向有有助于自然通风。助于自然通风。2.2.穿穿堂堂风风（房房间间进进风风口口直直对对着着出出风风口口）会会使使气气流流直直通通，风风速速较较大大，但但风风场场范范围围小小。进进、出出风风口口错错开开，风风场场区区域域大大。进进、出出风风口口相相距距太太近近，室室内内通通风风效效果果不不佳佳。假假如如进进、出出风风口口都都开开在在正正压压区区或或负负压压区区墙墙面面一一侧侧或或房房间间只只有有一一个个开开口口，室室内内通通风风较较差差。开开口口高高度度低低，气气流流才才干干作作用用到到人人身身上上。设设辅辅助助高高窗窗可可使使顶顶部部热热空空气气散散出出。进进出出风风口口面面积积相相等等为为宜宜，或进风口小一点。或进风口小一点。3.3.利用窗扇，水平挑檐、百页板，外遮阳板及绿化能够利用窗扇，水平挑檐、百页板，外遮阳板及绿化能够挡风、导风，有效地组织室内通风。挡风、导风，有效地组织室内通风。第25页第25页建建筑筑群群布布置置第26页第26页挑檐对室内通风影响挑檐对室内通风影响第27页第27页三、窗口遮阳设计三、窗口遮阳设计 窗口遮阳可预防直射阳光进入室内而引起室窗口遮阳可预防直射阳光进入室内而引起室内过热。东、西向窗户是遮阳设计重点。内过热。东、西向窗户是遮阳设计重点。遮阳效果能够用遮阳系数来评价。遮阳效果能够用遮阳系数来评价。遮阳系数遮阳系数是指在直射阳光照射时间内，透进是指在直射阳光照射时间内，透进有遮阳窗口太阳辐射量与透进无遮阳窗口太阳辐有遮阳窗口太阳辐射量与透进无遮阳窗口太阳辐射量之比。射量之比。遮阳系数越小，防热效果愈好。遮阳系数越小，防热效果愈好。第28页第28页遮阳对夏季室内温度影响遮阳对夏季室内温度影响第29页第29页（三）内遮阳（三）内遮阳 窗帘、卷帘、百叶、活动百叶都能够起到内部遮阳窗帘、卷帘、百叶、活动百叶都能够起到内部遮阳功效，内遮阳效果不如外遮阳好，但内遮阳调整灵活，使功效，内遮阳效果不如外遮阳好，但内遮阳调整灵活，使用以便，内遮阳还可控制眩光，提升私密性，有保温及装用以便，内遮阳还可控制眩光，提升私密性，有保温及装饰功效。饰功效。第30页第30页一、围护结构隔热设计一、围护结构隔热设计（一）屋顶隔热（一）屋顶隔热 建筑围护结构隔热设计重点是屋顶。建筑围护结构隔热设计重点是屋顶。隔隔热热屋屋顶顶结结构构有有绝绝热热层层隔隔热热屋屋顶顶、通通风风间间层层隔隔热热屋屋顶顶、吊吊顶顶隔隔热热屋屋顶顶、阁阁楼楼隔隔热热屋屋顶顶、蓄蓄水水隔热屋顶和植被隔热屋顶等几类。隔热屋顶和植被隔热屋顶等几类。屋顶遮阳、浅色屋面可有效防热。通风屋顶长度小于屋顶遮阳、浅色屋面可有效防热。通风屋顶长度小于10m10m，间层高，间层高20cm20cm，檐口兜风。蓄水面应有水生植物或浅色漂浮物，水深为，檐口兜风。蓄水面应有水生植物或浅色漂浮物，水深为1520cm1520cm。有。有土种植屋面，土壤厚土种植屋面，土壤厚10cm10cm左右。左右。第31页第31页（二）外墙隔热（二）外墙隔热 自自然然通通风风建建筑筑外外墙墙隔隔热热设设计计重重点点是是东东西西墙墙，空空调建筑各个朝向外墙隔热都主要。调建筑各个朝向外墙隔热都主要。隔热外墙有空心粘土砖墙、砌块墙、通风墙与遮阳墙等。外墙隔热外墙有空心粘土砖墙、砌块墙、通风墙与遮阳墙等。外墙遮阳和浅色外墙可有效防热。复合墙内侧应为重质材料层，通风间遮阳和浅色外墙可有效防热。复合墙内侧应为重质材料层，通风间层层10 cm10 cm宽。东西外墙用花格构件或绿化遮阳。宽。东西外墙用花格构件或绿化遮阳。第32页第32页二、自然通风设计二、自然通风设计（一）热压和风压（一）热压和风压 当当较较重重冷冷空空气气从从进进风风口口进进入入室室内内后后，吸吸取取了了室室内内热热量量后后变变成成较较轻轻热热空空气气上上升升从从出出风风口口排排出出室室外外，不不断断流流入入冷冷空空气气在在室室内内被被加加热热后后从从建建筑筑物物上上部部出出风风口口排排出出就就形形成成了了室室内内自自然然通通风风，称称为为热压通风。热压通风。热压作用下自然通风热压作用下自然通风 第33页第33页 依依据据流流体体力力学学原原理理，当当风风吹吹向向建建筑筑物物时时，在在迎迎风风面面上上形形成成正正压压区区，在在屋屋顶顶、两两侧侧及及背背风风面面形形成成负负压区。压区。假假如如建建筑筑物物上上设设有有开开口口，气气流流就就会会从从正正压压区区流流入入室室内内，再再经经室室内内流流向向负负压压区区，这就形成了这就形成了风压通风风压通风。风压作用下自然通风风压作用下自然通风第34页第34页 自然通风是热压和风压综合结果。自然通风是热压和风压综合结果。通常，风压通风对改进室内气候条件效果比较明通常，风压通风对改进室内气候条件效果比较明显，故应显，故应首先考虑如何组织风压通风首先考虑如何组织风压通风来进行建筑防热来进行建筑防热设计。设计。第35页第35页三、窗口遮阳设计三、窗口遮阳设计 窗口遮阳可预防直射阳光进入室内而引起室内过热。东、西窗口遮阳可预防直射阳光进入室内而引起室内过热。东、西向窗户是遮阳设计重点。向窗户是遮阳设计重点。遮阳效果能够用遮阳系数来评价。遮阳效果能够用遮阳系数来评价。遮阳系数遮阳系数是指在直射阳光照射时间内，透进有遮阳窗口太阳是指在直射阳光照射时间内，透进有遮阳窗口太阳辐射量与透进无遮阳窗口太阳辐射量之比。辐射量与透进无遮阳窗口太阳辐射量之比。遮阳系数越小，防热效果愈好。遮阳系数越小，防热效果愈好。第36页第36页（一）绿化与构件遮阳：（一）绿化与构件遮阳：合理选择树种，安排适当位置植树或在窗外合理选择树种，安排适当位置植树或在窗外种植藤蔓植物就是绿化遮阳。构件遮阳如：加宽种植藤蔓植物就是绿化遮阳。构件遮阳如：加宽挑檐，设外廊、阳台、旋窗等。挑檐，设外廊、阳台、旋窗等。第37页第37页（二）外遮阳：（二）外遮阳：外遮阳比内遮阳防热效果好。固定遮阳板简朴、成本低，便于外遮阳比内遮阳防热效果好。固定遮阳板简朴、成本低，便于维护。活动遮阳板可调整。除南向外，活动遮阳板均比固定遮阳板效维护。活动遮阳板可调整。除南向外，活动遮阳板均比固定遮阳板效率高。固定与活动、实体与绿化相结合遮阳方式效率最高。固定外遮率高。固定与活动、实体与绿化相结合遮阳方式效率最高。固定外遮阳板合用朝向及特性见下表。阳板合用朝向及特性见下表。第38页第38页（三）内遮阳（三）内遮阳 窗帘、卷帘、百叶、活动百叶都能够起到内部遮阳窗帘、卷帘、百叶、活动百叶都能够起到内部遮阳功效，内遮阳效果不如外遮阳好，但内遮阳调整灵活，使功效，内遮阳效果不如外遮阳好，但内遮阳调整灵活，使用以便，内遮阳还可控制眩光，提升私密性，有保温及装用以便，内遮阳还可控制眩光，提升私密性，有保温及装饰功效。饰功效。第39页第39页2.1.5 2.1.5 太阳能在建筑中应用太阳能在建筑中应用 太阳能是一个洁净可再生能源。太阳能是一个洁净可再生能源。建筑中太阳能利用主要包括建筑中太阳能利用主要包括:太阳能热利用（包括太阳能热水器、被动式太阳能建筑等）太阳能热利用（包括太阳能热水器、被动式太阳能建筑等）;太阳能光利用（包括光发电和自然采光）太阳能光利用（包括光发电和自然采光）太阳能在建筑中应用也常分为太阳能在建筑中应用也常分为:被动式被动式;积极式积极式 两类形式。两类形式。第40页第40页一、被动式太阳能建筑一、被动式太阳能建筑 被动式太阳能建筑（太阳房）就是不用任何其它机械动力，只依靠太阳能自然供暖建筑。白天直接依靠太阳能供暖，多出热量用热容大建筑构件（如墙壁、地板等）、蓄热槽卵石、水等吸取，夜间经过自然对流放热，使室内保持一定温度，达到采暖目标。依据采暖方式不同，被动式太阳能房可分为 直接得热式（a）集热墙式（b）附加阳光间式（c）被动式太阳能建筑，就地取材，技术简朴，不花费或较少其它常规能源，其缺点是冬季平均供暖温度偏低。太阳房夏季应注意预防室内过热。第41页第41页二、积极式太阳能热利用二、积极式太阳能热利用 积极式太阳热能利用积极式太阳热能利用需要一定动力进行热循环，需要一定动力进行热循环，它主要由太阳集热器、管它主要由太阳集热器、管道、储热装置、循环泵、道、储热装置、循环泵、热能互换器等构成。热能互换器等构成。积极式太阳能利用能积极式太阳能利用能够较好地满足住户生活要够较好地满足住户生活要求，能够确保室内采暖和求，能够确保室内采暖和供热水，甚至制冷空调。供热水，甚至制冷空调。但设备复杂，投资贵，需但设备复杂，投资贵，需要消费辅助能源和电功率，要消费辅助能源和电功率，并且所有热水集热系统都并且所有热水集热系统都需要设有防冻办法。需要设有防冻办法。积极式太阳热能利用系统示意积极式太阳热能利用系统示意 第42页第42页三、光伏发电系统与建筑一体化三、光伏发电系统与建筑一体化 通常，光伏发电系统由太阳电池、方阵（板）、储能装置、通常，光伏发电系统由太阳电池、方阵（板）、储能装置、备用电源（辅助发电机或电网）以及负载构成，另外尚有功率备用电源（辅助发电机或电网）以及负载构成，另外尚有功率调整和控制装置。光伏发电系统与建筑一体化是指太阳能发电调整和控制装置。光伏发电系统与建筑一体化是指太阳能发电设备或构件在建筑上利用，并做到了与建筑设计有机地结合。设备或构件在建筑上利用，并做到了与建筑设计有机地结合。光伏发电通风屋顶光伏发电通风屋顶简朴太阳发电系统示意简朴太阳发电系统示意 第43页第43页2.2 2.2 建筑光环境建筑光环境 建筑光环境控制包括建筑光环境控制包括:建筑采光设计建筑采光设计 建筑照明建筑照明建筑采光设计建筑采光设计就是设法通过采光口使光线进入室内。就是设法通过采光口使光线进入室内。第44页第44页2.2.1 2.2.1 采光设计原则采光设计原则 一、基本光度单位一、基本光度单位 光环境设计惯用基本光度单位有光环境设计惯用基本光度单位有光通量、照度、光通量、照度、发光强度和亮度发光强度和亮度。光通量光通量 表示光源发出光能多少，单位为表示光源发出光能多少，单位为lmlm（流明）。（流明）。照度照度E E 表示照射到单位面积上光通量多少，单位为表示照射到单位面积上光通量多少，单位为lxlx （勒克斯）。（勒克斯）。发光强度发光强度I I 是光通量空间密度，单位为是光通量空间密度，单位为C Cd d（坎德拉）。（坎德拉）。亮度亮度L L 是发光体在视看方向上单位面积发出发光强度，是发光体在视看方向上单位面积发出发光强度，单位单位 为为C Cd d/m/m2 2（坎德拉每平方米）。（坎德拉每平方米）。第45页第45页第46页第46页第47页第47页光气候系数光气候系数K K 我国幅员辽阔，各地光气候差异较大。因此，国家标准中将我国划分为I-V个光气候区，采光设计时，各光气候区取不同光气候系数K。从I-V光气候区，光气候系数K分别取:0.8 0.9 1.0 1.1 1.2第48页第48页三、采光均匀度三、采光均匀度 采光均匀度为工作面上最低采光系数与平采光均匀度为工作面上最低采光系数与平均采光系数之比均采光系数之比 顶顶部部采采光光I-IVI-IV级级采采光光均均匀匀度度在在0.70.7以以上上，对对顶部采光顶部采光V V级和侧面采光无要求。级和侧面采光无要求。第49页第49页四、眩光四、眩光 眩光眩光是在视野中由于亮度分布或范围不宜，或存在极是在视野中由于亮度分布或范围不宜，或存在极端亮度对比，以致引起不舒适和减少物体可见度视觉条件。端亮度对比，以致引起不舒适和减少物体可见度视觉条件。采光设计中，减小窗户眩光主要办法有：采光设计中，减小窗户眩光主要办法有：（1 1）作业区应减少或避免直射阳光；）作业区应减少或避免直射阳光；（2 2）工作人员视觉背景不宜为窗口；）工作人员视觉背景不宜为窗口；（3 3）为减少窗户亮度或减少天空视域，可采用室内外遮阳设施；）为减少窗户亮度或减少天空视域，可采用室内外遮阳设施；（4 4）窗户结构内表面或窗户周围内墙面，宜采用浅色粉刷。）窗户结构内表面或窗户周围内墙面，宜采用浅色粉刷。第50页第50页2.2.2 2.2.2 建筑采光设计建筑采光设计 采光设计能够分为被动式和主动式两类:被动式采光:利用不同形式采光窗进行采光。主动式采光:利用集光、传光等设备与控制系统将天然光 传送到需要照明部位。第51页第51页一、被动式采光设计：一、被动式采光设计：（一）侧窗（侧面采光）：（一）侧窗（侧面采光）：侧窗采光特点是房侧窗采光特点是房间天然光照度随进深增间天然光照度随进深增长而快速减少，照度分长而快速减少，照度分布很不均匀布很不均匀。被动式采光办法取决于采光窗种类，被动式采光办法取决于采光窗种类，采光窗通常可分为侧窗和天窗。采光窗通常可分为侧窗和天窗。单侧窗采光特性（上图为剖面，下图为平面）单侧窗采光特性（上图为剖面，下图为平面）第52页第52页 为了有较好采光均匀度，单侧采光房间进深普为了有较好采光均匀度，单侧采光房间进深普通不超出窗高通不超出窗高1.52倍为宜。倍为宜。改进侧窗采光特性办法：改进侧窗采光特性办法：利用透光材料本身反射、扩散和折射性能控制光线。利用透光材料本身反射、扩散和折射性能控制光线。使用固定或活动遮阳板、遮光百页、遮光格栅。使用固定或活动遮阳板、遮光百页、遮光格栅。第53页第53页（二）天窗（顶部采光）：（二）天窗（顶部采光）：顶部采光口形式：顶部采光口形式：矩形天窗、矩形天窗、锯齿形天窗、锯齿形天窗、平天窗等平天窗等 。第54页第54页（1 1）矩形天窗：）矩形天窗：普通矩形天窗是在屋架上架起一列天窗架构成，普通矩形天窗是在屋架上架起一列天窗架构成，窗户方向与屋架相垂直，称为纵向矩形天窗。窗户方向与屋架相垂直，称为纵向矩形天窗。矩形天窗采光特性矩形天窗采光特性 平天窗采光特性平天窗采光特性 第55页第55页（2 2）平天窗：）平天窗：平天窗采光口位于水平面或靠近水平面，平天窗采光口位于水平面或靠近水平面，它采光效率最高，约为矩形天窗采光效率它采光效率最高，约为矩形天窗采光效率22.522.5倍。透明平天窗容易产生眩光，夏季倍。透明平天窗容易产生眩光，夏季会造成室内过热。因此，炎热地域平天窗要会造成室内过热。因此，炎热地域平天窗要采用遮阳办法。采用遮阳办法。第56页第56页（3 3）锯齿形天窗：）锯齿形天窗：锯齿形天窗屋顶倾斜，能够充足利用顶棚反射光，采光效率比锯齿形天窗屋顶倾斜，能够充足利用顶棚反射光，采光效率比矩形天窗约高矩形天窗约高15%20%15%20%。当窗口朝北布置时，接受北向天空漫射光，光。当窗口朝北布置时，接受北向天空漫射光，光线稳定，因此减小了室内温湿度波动及眩光。锯齿形天窗非常适合用线稳定，因此减小了室内温湿度波动及眩光。锯齿形天窗非常适合用于在美术馆、超市、体育馆及特殊车间使用。于在美术馆、超市、体育馆及特殊车间使用。锯齿形天窗采光特性锯齿形天窗采光特性 a.晴天窗口朝向太阳晴天窗口朝向太阳 b.晴天窗口背向太阳晴天窗口背向太阳 c.阴天室内天然光分布阴天室内天然光分布 第57页第57页除了以上三种天窗外，顶部采光尚有：除了以上三种天窗外，顶部采光尚有：（1 1）大面积采光顶棚：常见于当代建筑中庭、）大面积采光顶棚：常见于当代建筑中庭、大型市场、体育馆、博览馆、温室等建筑。大型市场、体育馆、博览馆、温室等建筑。（2 2）带形或板式天窗：多数是在屋面板上开洞，）带形或板式天窗：多数是在屋面板上开洞，覆以透光材料构成。覆以透光材料构成。（3 3）下沉式天窗：是利用建筑物屋架上下弦之）下沉式天窗：是利用建筑物屋架上下弦之 间高差设置采光窗构成。间高差设置采光窗构成。第58页第58页二、积极式采光设计二、积极式采光设计 积极式采光设计增长了室内可用天然积极式采光设计增长了室内可用天然光数量，改进室内光环境质量，使不也许光数量，改进室内光环境质量，使不也许接受到天然光空间也能享受天然采光，减接受到天然光空间也能享受天然采光，减少照明用电，节约能源。少照明用电，节约能源。第59页第59页2.2.3 采光窗口面积拟定 采光窗口面积确实定，通常依据建筑空间采采光窗口面积确实定，通常依据建筑空间采光、通风、立面处理等综合要求，先大体拟定窗光、通风、立面处理等综合要求，先大体拟定窗口面积，然后依据房间采光要求进行校验，验证口面积，然后依据房间采光要求进行校验，验证是否符合采光原则值。采光计算办法诸多，建是否符合采光原则值。采光计算办法诸多，建筑采光设计原则要求了一个简易图表计算办法。筑采光设计原则要求了一个简易图表计算办法。采光要求不十分准确时，利用窗地面积比能够估采光要求不十分准确时，利用窗地面积比能够估算出采光窗面积，窗地面积比是指窗洞口面积与算出采光窗面积，窗地面积比是指窗洞口面积与室内地面面积之比。室内地面面积之比。第60页第60页第61页第61页2.32.3建筑声环境建筑声环境 建筑声环境包括：建筑声环境包括：室内音质设计、室内音质设计、建筑隔声、建筑隔声、噪声控制噪声控制 三方面内容。三方面内容。室内音质设计普通只限于各类厅堂，如影剧院、室内音质设计普通只限于各类厅堂，如影剧院、音乐厅、体育馆、汇报厅、教室、礼堂和各类多功效音乐厅、体育馆、汇报厅、教室、礼堂和各类多功效厅等，建筑隔声和噪声控制是各类建筑都存在一个普厅等，建筑隔声和噪声控制是各类建筑都存在一个普遍性问题。遍性问题。第62页第62页声能反射、吸取与透射声能反射、吸取与透射第63页第63页 声音源于物体声音源于物体振动振动。正在发出声音物体称为正在发出声音物体称为声源声源。空气中声音就是在弹性媒质中传播疏密波。空气中声音就是在弹性媒质中传播疏密波。常温下声波传播速度为常温下声波传播速度为340m/s340m/s。人耳可听到声音频率范围为人耳可听到声音频率范围为20Hz20Hz0Hz0Hz。依据依据 波长声速波长声速/频率频率 关系，相应人耳可听关系，相应人耳可听到声音波长范围为到声音波长范围为17mm17mm17m17m。第64页第64页 人耳所感受到声音强弱能够用人耳所感受到声音强弱能够用A A计权网络声压级计权网络声压级来表示，简称来表示，简称A A声级声级。声压级符号为。声压级符号为LpLp，单位为，单位为B(A)B(A)。声压级叠加按照声压级叠加按照对数运算法则对数运算法则进行。两个相等进行。两个相等声压级叠加，声压级只增大声压级叠加，声压级只增大3dB3dB。第65页第65页第66页第66页2.3.1 2.3.1 多孔吸声多孔吸声 多孔吸声材料是主要吸声材料，它含有良好高多孔吸声材料是主要吸声材料，它含有良好高频吸声性能。频吸声性能。最初是以麻、棉、毛等有机纤维材料为主，现最初是以麻、棉、毛等有机纤维材料为主，现在大部分由玻璃棉、超细玻璃棉、岩棉、矿棉等无在大部分由玻璃棉、超细玻璃棉、岩棉、矿棉等无机纤维材料代替。除了棉状以外，还可用适当粘着机纤维材料代替。除了棉状以外，还可用适当粘着剂制成板材或毡片。剂制成板材或毡片。第67页第67页一多孔吸声材料特点一多孔吸声材料特点 多多孔孔吸吸声声材材料料含含有有大大量量内内外外连连通通微微小小间间隙隙和和连连续续气气泡泡，因因而而含含有有一一定定通通气气性性，当当声声波波入入射射到到材材料料表表面面时时，声声波波不不久久地地顺顺着着微微孔孔进进入入材材料料内内部部，引引起起空空隙隙间间空空气气振振动动，由由于于磨磨擦擦、空空气气粘粘滞滞阻阻力力和和空空隙隙间间空空气气与与纤纤维维之之间间热热传传导导作作用用，使使相相称称一一部部分分声声能能转转化化为为热热能能而被吸取掉。而被吸取掉。因因此此多多孔孔材材料料吸吸声声先先决决条条件件是是声声波波能能很很容容易易地地进进入入微微孔孔内内，因因此此不不但但材材料料内内部部，并并且且在在材材料料表表面面上上也也应应当当多多孔孔，假假如如多多孔孔材材料料微微孔孔被被灰灰尘尘污污垢垢或或抹抹灰灰油油漆漆等等封封闭闭时时，会会对对材材料料吸吸声声性性能能产产生生不不利利影响。影响。惯用多孔吸声材料有玻璃棉、矿渣棉、泡沫塑料，各种软质惯用多孔吸声材料有玻璃棉、矿渣棉、泡沫塑料，各种软质纤维板、木丝板、微孔吸声砖、吸声粉刷，当前又有压铸铝纤维吸纤维板、木丝板、微孔吸声砖、吸声粉刷，当前又有压铸铝纤维吸声板是绿色防火、防潮吸声材料。声板是绿色防火、防潮吸声材料。第68页第68页二影响多孔材料吸声系数原因二影响多孔材料吸声系数原因(1)(1)材材料料厚厚度度影影响响：多多孔孔材材料料吸吸声声系系数数，普普通通伴伴随随厚厚度度增增长长而而提提升升其其低低频频吸吸声声效效果果，而而高高频频影影响响不不明明显显。但但材材料料厚厚度度增增长长到到一一定定程程度度后后，吸吸声声效效果果提提升升就就不不明明显显了了。所所认认为为了了提提升材料吸声性能而无限制地增长厚度是不宜。升材料吸声性能而无限制地增长厚度是不宜。(2)(2)材材料料容容重重影影响响：改改变变材材料料容容重重能能够够间间接接控控制制材材料料内内部部微微孔孔尺尺寸寸。通通常常多多孔孔材材料料容容重重适适当当增增长长，意意味味着着微微孔孔减减少少（即即孔孔隙隙率率减减少少），能能使使低低频频吸吸声声效效果果有有所所提提升升，但但高高频频吸吸声声性能却也许下降。性能却也许下降。多孔吸声材料孔隙率普通在多孔吸声材料孔隙率普通在70%以上，多数达以上，多数达90%。(3)(3)背背后后空空气气层层影影响响：当当多多孔孔吸吸声声材材料料背背后后留留有有空空气气层层时时，与与该该空空气气层层用用同同样样材材料料填填满满效果近似，因此可利用空气层，既提升吸声系数又节约吸声材料。效果近似，因此可利用空气层，既提升吸声系数又节约吸声材料。(4)4)材材料料表表面面装装饰饰处处理理影影响响：在在建建筑筑装装修修中中为为了了改改进进材材料料吸吸声声性性能能要要求求，经经常常要要进进行行表表面面装装饰饰处处理理，如如表表面面钻钻孔孔、开开槽槽；粉粉刷刷、油油漆漆；利利用用其其它它材材料料护护面面。吸吸声声材材料料表表面面空空洞洞和和开开口口孔孔隙隙，对对吸吸声声也也是是有有利利。当当材材料料吸吸湿湿或或表表面面喷喷涂涂油油漆漆，孔孔口口充充水水或或堵堵塞塞，会会大大大大减减少吸声材料吸声效果。少吸声材料吸声效果。(5)(5)声声波波频频率率和和入入射射条条件件：多多孔孔材材料料吸吸声声系系数数伴伴随随频频率率提提升升而而增增大大，对对于于通通常常实实用用厚厚度度（5cm5cm左左右右），中中高高频频有有较较大大吸吸声声系系数数。吸吸声声系系数数还还与与入入射射条条件件相相关关，垂垂直直和和斜斜入入射射是是比较特殊，实际情况多是无规入射。比较特殊，实际情况多是无规入射。高温高湿也会影响到吸声性能，这是由于吸湿吸水后，材料中孔隙率减少，使高频吸声系数减少，伴随含湿量增长，其影响频率范围便进一步扩大。第69页第69页2.3.2 2.3.2 薄板、薄膜吸声薄板、薄膜吸声一薄板吸声结构一薄板吸声结构 任何一个不透气材料装在墙壁上并保持一定空气层，任何一个不透气材料装在墙壁上并保持一定空气层，就成为板状吸声结构。当声波撞击板面时便发生振动