《建筑物理》课程授课教案（建筑热工学）第八讲 建筑防热（1/2）

第4周，第2进课程名称：《建筑物理》摘要第四章建筑防热第一节夏季室内过热的原因及防热的途授课题目（章、节）径第二节围护结构的隔热设计第三节房间的自然通风【目的要求】

课程名称：《建筑物理》 第 4 周，第 2 讲 摘 要 授课题目（章、节） 第四章建筑防热 第一节夏季室内过热的原因及防热的途 径 第二节 围护结构的隔热设计 第三节 房间的自然通风 【目的要求】

第一节夏季室内过热的原因及防热的途径一、热量的主要来源室外高气温通过室内外空气对流将大量的热量传入室内c太阳辐射热通过向阳的窗口直接进入室内C邻近建筑物，地面，路面的反射辐射热及长波辐射热c围护结构传入热量室内生产生活及设备产生的余热二、建筑防热的途径R减弱室外热作用窗口遮阳Cr围护结构的（白天）隔热与（夜间）散热合理地组织自然通风尽量减少室内余热第二节围护结构的隔热设计一、隔热设计的标准oi,max≤te,max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小于等于夏季室外温度最高值。αi,max-根据《规范》规定的参数和计算方法，按围护结构实际构造计算确定。te,max一一（取太阳辐射强度很大的晴天作为设计的基本条件）按照《规范》的规定取值。二、室外综合温度1.室外综合温度的推导过程q1=IPs1）太阳辐射传热q2 =αe(te - e)2）室外空气传热3）围护结构外表面向外散热q3

第一节 夏季室内过热的原因及防热的途径 一、热量的主要来源 室外高气温通过室内外空气对流将大量的热量传入室内 太阳辐射热通过向阳的窗口直接进入室内 邻近建筑物,地面,路面的反射辐射热及长波辐射热 围护结构传入热量 室内生产,生活及设备产生的余热 二、建筑防热的途径 减弱室外热作用 窗口遮阳 围护结构的（白天）隔热与（夜间）散热 合理地组织自然通风 尽量减少室内余热 第二节 围护结构的隔热设计 一、隔热设计的标准 θi,max≤ te,max 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小于 等于夏季室外温度最高值。 θi,max——根据《规范》规定的参数和计算方法，按围护结构实际构造计算 确定。 te,max——（取太阳辐射强度很大的晴天作为设计的基本条件）按照《规范》 的规定取值。 二、室外综合温度 1.室外综合温度的推导过程 1) 太阳辐射传热 q1 = I·ρs 2) 室外空气传热 q2 =αe (te – θe ) 3) 围护结构外表面向外散热 q3

--室外综合温度围护结构得到的总热量。一-室外气温q=q1+q2-q3a--围护结构外表面对太阳辐射热地吸收系数1-太阳辐射强度，W/m= q1 + 92--外表面换热系数，W/me.k)=lp+ae(t - ee)Ipe+t- 0d)=ae(-de=αe(tsa - βe)IPs+tetsa=室外综合温度ae2室外综合温度的特点2.1复季室外综合温度是以24小时为周期波动的周期函数706050(a)1140230120310IiC8121620244一昼夜的时间T.（h）图1.4-3夏季室外综合温度的组成1一室外综合温度；2一室外空气温度：3一太阳辐射当量温度2.2在夏季，同一地点，同一天中，各朝向的太阳辐射照度不同，它除了数值不同外，变化曲线，出现的最大时间也不同1000900800（28170000300200+to006:0007:0008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00 18:00时间(h)(a)北水平

围护结构得到的总热量 q = q1 + q2 - q3 = q1 + q2 = I·ρs +αe (te – θe ) =αe ( + te – θe ) I·ρs αe I·ρs αe I·ρs αe =αe (tsa – θe ) tsa = + te I·ρs αe tsa = + te I·ρs αe I·ρs αe I·ρs αe 室外综合温度 2 室外综合温度的特点 2.1 夏季室外综合温度是以 24 小时为周期波动的周期函数 2.2 在夏季，同一地点,同一天中,各朝向的太阳辐射照度不同,它除了数值不同外, 变化曲线,出现的最大时间也不同

2.3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I-Ps++ta63.室外综合温度的计算Asa室外综合温度波最大温度的计算：+Asa,max其中:I.ps+ieisa =-aeAs =(A + A.)β_ (μmx - 1)p,As =αe室外综合温度的最大值+-sa.maxSao

2.3 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 tsa = + te I·ρs αe tsa = + te I·ρs αe I·ρs αe I·ρs αe 3.室外综合温度的计算 sa t Asa sa t Asa 室外综合温度波 最大温度的计算: 其中: Asa = (Ate + Ats ) ( ) e s ts I I A  −  = max e e s sa t I t +  =   sa sa Asa t ,max = t + 室外综合温度的最大值 sa sa Asa t ,max = t +            −  = + + + e s te e s e I I A I t ( ) max

第二节围护结构的隔热设计三、围护结构隔热措施1屋顶隔热1）采用浅色外饰面，减小当量温度I-pJS+tesaa:1=P,+Yh+Th2）增大热阻与热情性3）通风隔热屋顶原理：利用屋顶内部通风带走面层传下的热量加通风间层后，日辐射照度愈大，其隔热效果越显著。通风隔热屋顶的隔热效果影响因素：气流速度、进气口温度、间层高度4)水隔热屋顶原理：水在蒸发时要吸收大量的汽化热，从而减少了经屋顶传入室内的热量，降低了屋顶的内表面温度。形式：蓄水屋顶淋水屋顶和喷水屋顶5)种植隔热屋顶原理：在屋顶上种植植物利用植物的光合作用，将热能转化为生物能，利用植物叶面的蒸腾作用增加蒸发散热量，均可大大降低屋顶的室外综合温度，同时，利用植物培植基质材料的热阻和热情性,降低内表面平均温度与温度振幅2墙体隔热S2234(c)(b)(a)

第二节 围护结构的隔热设计 三、围护结构隔热措施 1 屋顶隔热 1) 采用浅色外饰面,减小当量温度 tsa = + te I·ρs αe tsa = + te I·ρs αe I·ρs αe I·ρs αe h h h 1 =  +  + 2) 增大热阻与热惰性 3) 通风隔热屋顶 原理：利用屋顶内部通风带走面层传下的热量 加通风间层后，日辐射照度愈大，其隔热效果越显著。 通风隔热屋顶的隔热效果影响因素：气流速度、进气口温度、间层高度 4) 水隔热屋顶 原理：水在蒸发时要吸收大量的汽化热,从而减少了经屋顶传入室内的热量,降低了 屋顶的内表面温度。 形式：蓄水屋顶,淋水屋顶和喷水屋顶 5) 种植隔热屋顶 原理：在屋顶上种植植物,利用植物的光合作用,将热能转化为生物能,利用植物叶 面的蒸腾作用增加蒸发散热量,均可大大降低屋顶的室外综合温度,同时,利用植物 培植基质材料的热阻和热惰性,降低内表面平均温度与温度振幅. 2 墙体隔热

第三节房间的自然通风一、自然通风对室内环境的作用C&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增加人体的蒸发散热量，缓解夏季的闷热感C低温对流可对人体与房间起冷却作用有利于改善炎热季节室内热环境二、自然通风的原理1热压作用1)机理中和A图1.4-15在热压作用下的自然通风2)公式△P=H(。- P)AP-热压，Pah-进、排风口中心线间的垂直距离，mP.--室外空气密度，kg/mA---室内空气密度，kg/m32风压作用1)机理旋涡区D风向旋涡区平面图1.4-16风在建筑物上形成的正、负压区

第三节 房间的自然通风 一、自然通风对室内环境的作用 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 增加人体的蒸发散热量,缓解夏季的闷热感 低温对流可对人体与房间起冷却作用,有利于改善炎热季节室内热环境 二、自然通风的原理 1 热压作用 1) 机理 2) 公式 △P = H (ρe - ρi ) 2 风压作用 1) 机理

2）公式v2. P eP=K2g建筑物三、自然通风的组织1建筑朝向，间距及建筑群的布局1）朝向2）间距风向法线！3）建筑群的布局2建筑的平面布置与剖面布置√主要的使用房间应布置在夏季迎风面，辅助房间可布置在背风面√开口位置的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的主要使用部位√炎热期较长地区的开口面积宜大，以争取自然通风，夏热冬冷地区，门窗洞不宜过大，可以用调节开口的办法，调节气流速度和流量V门窗相对位置以贯通为最好，减少气流的迁回和阻力√利用天井，小厅，楼梯间等，增加建筑物内部的开口面积，利用这些开口引导气流，组织自然通风

2）公式 P = K v 2·ρe 2g v 2·ρe 2g 三、自然通风的组织 1 建筑朝向，间距及建筑群的布局 1）朝向 2）间距 3）建筑群的布局 2 建筑的平面布置与剖面布置 ✓主要的使用房间应布置在夏季迎风面,辅助房间可布置在背风面 ✓开口位置的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的主要使 用部位 ✓炎热期较长地区的开口面积宜大,以争取自然通风,夏热冬冷地区,门窗洞不宜过 大,可以用调节开口的办法,调节气流速度和流量 ✓门窗相对位置以贯通为最好,减少气流的迂回和阻力 ✓利用天井,小厅,楼梯间等,增加建筑物内部的开口面积,利用这些开口引导气流,组 织自然通风 建筑物 法线 α 风向