一級(jí)建筑師建筑物理與建筑設(shè)備考點(diǎn)復(fù)習(xí)(十八)

　　我國有關(guān)規(guī)范對建筑防熱設(shè)計(jì)有如下要求：

　　(1)夏熱冬暖地區(qū)，必須充分滿足夏季防熱要求;

　　(2)夏熱冬冷地區(qū)，必須滿足夏季防熱要求;

　　(3)寒冷地區(qū)的部分地區(qū)，要兼顧夏季防熱。

　　一、建筑防熱設(shè)計(jì)基本原則

　　(一)室內(nèi)過熱的原因

　　在南方炎熱地區(qū)的夏天，建筑物在強(qiáng)烈的太陽輻射和氣溫的共同作用下，通過房子的屋面、外墻，把大量的熱量傳進(jìn)室內(nèi)，通過開著的窗戶和門透進(jìn)太陽輻射熱和熱空氣，周圍地面和房屋將太陽輻射反射到建筑的墻面和窗口;此外，室內(nèi)產(chǎn)生的生活的余熱，如電器、照明和人體散發(fā)的熱量和外面?zhèn)鬟M(jìn)來的熱量共同引起室內(nèi)過熱。

　　(二)建筑防熱途徑

　　建筑防熱應(yīng)采取自然通風(fēng)、窗戶遮陽、圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱、環(huán)境綠化等綜合性措施，盡量減少傳人室內(nèi)的熱量并使室內(nèi)的熱量盡快散發(fā)出去，改善室內(nèi)的熱環(huán)境。

　　1.減弱室外的熱作用

　　合理地選擇建筑的朝向和進(jìn)行建筑群布局，防止過度日曬。居住建筑物的朝向宜采用南北向或接近南北向。盡量避免主要房間受到東、西向日曬。同時(shí)要綠化周圍環(huán)境，以降低環(huán)境輻射和空氣溫度。對外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外表面，應(yīng)采用淺顏色以減少對太陽輻射的吸收，降低綜合溫度，從而減少進(jìn)入圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量。

　　2.外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱和散熱

　　對屋頂及東、西外墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)要進(jìn)行隔熱處理，達(dá)到節(jié)能所要求的熱工指標(biāo)，使內(nèi)表面溫度滿足隔熱設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。白天隔熱好而夜間散熱又快的隔熱形式是最理想的，尤其適合在自然通風(fēng)情況下采用。通風(fēng)屋面和通風(fēng)墻是應(yīng)用廣泛而又有效的隔熱方式。

　　3.良好的自然通風(fēng)

　　自然通風(fēng)是排除室內(nèi)余熱，改善室內(nèi)熱濕環(huán)境的主要途徑之一。組織自然通風(fēng)的措施包括：使房間的進(jìn)風(fēng)口盡量接近夏季主導(dǎo)風(fēng)向;居住區(qū)的總體規(guī)劃和居住建筑的平面、立面設(shè)計(jì)及門窗的設(shè)置，應(yīng)有利于自然通風(fēng)，利于室內(nèi)的風(fēng)場分布;設(shè)置通風(fēng)構(gòu)造;利用綠化、地理環(huán)境組織通風(fēng)等。

　　4.遮陽

　　建筑物的向陽面，尤其是東、西向窗戶，宜優(yōu)先采用活動(dòng)或固定的建筑外遮陽設(shè)施。在屋頂和西墻的外側(cè)設(shè)置遮陽設(shè)施，可以降低它們的室外綜合溫度。在建筑設(shè)計(jì)中，宜結(jié)合外廊、陽臺(tái)、衫k檐等構(gòu)件達(dá)到遮陽的目的。利用綠化、設(shè)置其他活動(dòng)的或固定的遮陽設(shè)施也可實(shí)現(xiàn)有效的遮陽。

　　5.利用自然能

　　利用自然能主要包括建筑外表面的長波輻射、夜間對流、被動(dòng)蒸發(fā)冷卻、地冷空調(diào)、太陽能降溫等防用結(jié)合的措施。

　　以上建筑防熱的各種措施，應(yīng)在建筑防熱設(shè)計(jì)中綜合使用。最主要的防熱措施是隔熱和自然通風(fēng)，同時(shí)輔以窗口遮陽、環(huán)境綠化等手段。

　　二、圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)

　　對于空調(diào)建筑而言，圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)的目的是減少室內(nèi)的冷量傳到室外，降低空調(diào)的能耗和設(shè)備的投資。對于自然通風(fēng)的建筑而言，因?yàn)榇昂烷T開敞，室外的氣候直接影響室內(nèi)的熱狀況，更由于沒有機(jī)械制冷設(shè)備，只有通過建筑的隔熱設(shè)計(jì)才能改善室內(nèi)熱狀態(tài)。

　　(一)室外綜合溫度

　　夏季圍護(hù)結(jié)構(gòu)外部主要受兩個(gè)因素的影響――太陽輻射照度和室外氣溫。引入室外綜合溫度的概念考慮這兩個(gè)方面的共同影響。室外綜合溫度是將室外氣溫和太陽輻射對外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的作用綜合而成的一個(gè)假想的室外氣象參數(shù)，定義為：

　　(1-42)

　　式中 tsα――室外綜合溫度，℃;

　　te――室外氣溫，℃;

　　ρs――圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面對太陽輻射的吸收率;

　　I――外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的太陽輻射照度，W/m2;

　　αe――外表面換熱系數(shù)，W/(m2.K);

　　tlr――外表面有效長波輻射溫度，℃，對于屋面，tlr=3.50oC;對于外墻，tlr=1.8oC。

　　室外綜合溫度也是周期性變化的。它不僅和氣象參數(shù)(室外氣溫、太陽輻射)有關(guān)，還與外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的朝向和外表面材料的性質(zhì)有關(guān)。

　　式(1―42)中的ρsI/αe值叫作太陽輻射的當(dāng)量溫度或等效溫度。氣溫對任何朝向的外墻和屋頂?shù)挠绊懯窍嗤?。但太陽輻射熱的影響就不同了，各朝向的室外綜合溫度大小不同。平屋頂?shù)氖彝饩C合溫度值最大，其次是西墻、東墻。因此，在炎熱的南方，隔熱的重點(diǎn)依次是屋頂、西墻、東墻。

　　(二)隔熱設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

　　1.圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面最高溫度 .

　　在自然通風(fēng)情況下，建筑物的屋頂和東、西向外墻的內(nèi)表面溫度應(yīng)滿足式(1―43)

　　(1-43)

　　要求：式中 θi,max――圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面最高溫度，℃;

　　te,max――夏季室外計(jì)算溫度最高值，℃。

　　用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱計(jì)算的夏季室外計(jì)算溫度，是以25年每年最熱一天的平均溫度的累年平均值作為夏季室外計(jì)算溫度的平均溫度，以25年相應(yīng)的每年最熱一天的最高溫度的累年平均值作為夏季室外計(jì)算溫度的最高溫度，并取二者之差作為夏季室外計(jì)算溫度的振幅。

　　2.圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部分的傳熱系數(shù)和熱惰性指標(biāo)

　　合理選擇外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱能力，就是選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、蓄熱系數(shù)及熱惰性等指標(biāo)的大小。對于空調(diào)房屋，因?yàn)橐髧o(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻大和室內(nèi)溫度波幅小，一般可以采用隔熱材料。而采用自然通風(fēng)的建筑，則應(yīng)根據(jù)建筑功能的不同，合理選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工指標(biāo)，如延遲時(shí)間和衰減倍數(shù)等。

　　(1)夏熱冬冷地區(qū)居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部分的傳熱系數(shù)和熱惰性指標(biāo)應(yīng)符合表1―9的規(guī)定。其中外墻的傳熱系數(shù)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)性冷橋的影響，取平均傳熱系數(shù)。

　　*當(dāng)屋頂和外墻的K值滿足要求，但D值不滿足要求時(shí)，應(yīng)按照《熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.1.1條來驗(yàn)算隔熱設(shè)計(jì)要求。

　　(2)夏熱冬暖地區(qū)居住建筑屋頂和外墻的傳熱系數(shù)和熱惰性指標(biāo)應(yīng)符合表1―10的規(guī)定。

　　* D<2.5的輕質(zhì)屋頂，還應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》所規(guī)定的隔熱要求。

　　** D<2.5的輕質(zhì)外墻，還應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》所規(guī)定的隔熱要求。

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