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

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