建筑物理复习知识点（2022）.docx

建筑物理知识点建筑物理复习知识点物理环境概论1.人类影响环境的模式：人口数×人均使用资源的单位数×使用单位资源导致的环境恶化对环境影响。2.城市区域：是人工构筑的下垫面与天然下垫面得复杂组合，包括高低错落的房屋建筑，不同尺度的道路，广场，公园。以及天然的地形、湖泊、河川、港湾等；3.绿色建筑： 在全寿命期内，节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用、高效的使用空间，最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑。4.城市小气候城市小气候是由于人类活动,特别是城市化影响下而形成的一种特殊小气候。成因主要是: 城市中街道、建筑物鳞次栉比，高低错落，形成特殊的下垫面。 城市中人口密集，交通频繁，生活和生产活动中消耗大量矿物燃料，排放很多“人为热”、“人为水汽”、废气和其它污染物。 特征：大气透明度较小，削弱了太阳（直射）辐射。气温较高，形成“热岛效应”。风速减小、风向因地而异。蒸发减弱、湿度变小。雾多、能见度差。5.热岛效应由于城市的“人为热”及下垫面向地面近处大气层散发的热量比郊区多，气温也就不同程度的比郊区高，而且由市区中心地带向郊区方向逐渐降低，这种气温分布的特殊现象叫做“热岛效应”。6.热岛强度城市内一个区域的气温与郊区气象测点温度的差值，为热岛效应的表征参数。7.城市绿岛规模大于3公顷且绿化覆盖率达到60%以上的集中绿地，基本上与郊区自然下垫面的温度相当，即消除了热岛现象，在城市中形成了以绿地为中心的低温区域，成为人们户外游憩活动的优良环境。 研究表明：城市绿化覆盖率与热岛强度成反比，绿化覆盖率越高，则热岛强度越低，当覆盖率大于30%后，热岛效应得到明显的削弱；覆盖率大于50%，绿地对热岛的削减作用极其明显。建筑热工篇第一章 室内外热环境1. 室内热环境组成要素 客观因素主要由室内空气温度、湿度、气流速度、壁面热辐射等。室内空气温度：适宜值：冬季 1622；夏季 2428室内空气湿度：适宜值：3070%室内空气气流状况（速度、密度、洁净度）：速度适宜值：冬季 0.2m/s；夏季 0.21m/s壁面辐射温度：室内空气温度与壁面温度总是存在温差，二者接近为佳。 主观因素主要有人体活动性质（行为）、人体衣着状况等。室内热环境主要取决于室外热环境。2.人体得热平衡是达到人体热舒适的必要条件。热舒适的必要条件：人体内产生的热量=向环境散发的热量室内气候对人体的影响主要表现在冷热感。冷热感取决于人体新陈代谢产生的热量和人体向周围环境散热量之间的平衡关系。3.当达到热平衡状态时，对流换热约占总散热量的25%-30%，辐射散热量占45%-50%，呼吸和有感觉蒸发散热量占25%-30%时，人体才能达到热舒适状态，能达到这种适宜比例的环境便是人体热舒适的充分条件。4.气流速度对人体的对流换热影响很大，至于人体是散热还是得热，则取决于空气温度的高低。5.影响人体蒸发散热的主要因素是作用于人体的气流速度和环境的水蒸气分压力。6.有效温度：ET 依据半裸的人与穿夏季薄衫的人在一定条件的环境中所反应的瞬时热感觉作为决定各项因素综合作用的评价标准。7.预测热感指数PMV该方法是丹麦学者范格尔(P.O.Fanger)在人体热平衡方程的基础上进行研究与推导，得出q是空气温度、空气湿度、气流速度和平均辐射温度四个环境参数及人体新陈代谢产热率、皮肤平均温度、肌体蒸发率和着衣热阻的函数。PMV指标的7级分度：ISO规定：PMV=-0.5+0.5为热舒适标准。这一标准对一些发达国家可以满足；对我国来讲，差距较大。有专家建议我国的PMV值可取：-1.5 +1.58.室内热环境的影响因素： 1）室外气候因素 2）建筑设计及规划手段3）建筑构造与节点做法4）材料及构造的物理性能5）室内的产热量：热环境设备的影响；其他设备的影响；人体活动的影响9. 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：(五要素) 太阳辐射 以太阳直射辐射照度、散射辐射照度及用两者之和的太阳总辐射照度表示。水平面上太阳直射照度与太阳高度角、大气透明度成正比关系。散射辐射照度与太阳高度角成正比，与大气透明度成反比。太阳总辐射受太阳高度角、大气透明度、云量、海拔高度和地理纬度等因素的影响。波长在 范围内的能量占全部辐射能量的98。（属于短波辐射） 空气温度 地面与空气的热交换是空气温度升降的直接原因，大气的对流作用也以最强的方式影响气温，下垫面的状况，海拔高度、地形地貌都对气温及其变化有一定影响。影响气温的主要因素：入射到地面上的太阳辐射热量，地形与地表面的覆盖以及大气环流的热交换作用等。其中，太阳辐射起决定作用。室外空气温度是指距地面1.5米背阴处空气的温度年变化：最高温7月份，最低温1月份。日变化：午后2点出现最大值，日出前后出现最小值。空气湿度 指空气中水蒸气的含量。表示大气湿润程度。一般用相对湿度表示。一年中相对湿度的大小和绝对湿度相反。相对湿度的日变化通常与气温的日变化相反。 风指由大气压力差所引起的大气水平方向的运动。地表增温不同是引起大气压力差的主要原因。风特性指标：风向风吹来的地平方向为风向，通常用风向风玫瑰图表示。风速单位时间内风前进的距离，单位为m/s，也可用风玫瑰图表示。风玫瑰图能直观反映一个地方的风速、风向和频率。 降水 从大地蒸发出来的水蒸汽进入大气层,经过凝结后又降到地面上的液态或固态的水分。如雨、雪、雹都属降水现象。降水量降落到地面的雨、雪、雹等融化后，未经蒸发或渗透流失而累积在水平面上的水层厚度。单位为mm 。降水强度单位时间（24小时）内的降水量，单位：mm/d根据降水强度，可将降水划分如下： 小雨 <10 ；中雨 1025； 大雨25 50；暴雨 50 10010. 建筑热工分区及其设计要求：为使民用建筑热工设计与地区气候相适应，保证室内基本的热环境要求，符合国家节约能源的方针，提高投资效益，按我国民用建筑热工设计规范（GB501763016），划分建筑热工设计分区分为五个区并提出相应的设计要求如下：分 区名 称分区代号分区指标依据热工设计要求主要指标辅助指标 严寒地区 最冷月平均温度-10日平均温度5的天数145天必须充分满足冬季保温求，一般可不考虑夏季防热 寒冷地区 最冷月平均温度0-10日平均温度5的天数=90145天应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热夏热冬冷地区 最冷月平均温度010最热月平均温度2530日平均温度5的天数=090天；日平均温度25的天数=40110天；必须满足夏季防热要求，适当兼顾冬季保温夏热冬暖地区 最冷月平均温度10最热月平均温度2529日平均温度25的天数=100200天；必须充分满足夏季防热，一般可不考虑冬季保温 温和地区 最冷月平均温度013最热月平均温度1825日平均温度5的天数=090天；部分地区考虑冬季保温，一般可不考虑夏季防热最冷月平均温度tmin·m应为累年一月平均温度的平均值；最热月平均温度tmax·m应为累年七月平均温度的平均值。第二章 传热基本知识传热 是指物体内部或者物体与物体之间热能转移的现象。凡是一个物体的各个部分或者物体与物体之间存在着温度差，就必然有热能的传递、转移现象发生。根据传热机理的不同，传热的基本方式有三种：导热、对流和辐射。稳定传热过程：传热过程中各点温度不随时间变化。导热 是由温度不同的质点（分子、原子、自由电子）在热运动中引起的热能传递现象。 绝大多数的建筑材料（密实固体）中的热传递为导热过程。对流 是由于温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺合而传递热能。分为：自然对流和受迫对流。 由外力（包括风吹、泵压等）作用造成的对流。对流换热：流体和壁面接触时同时发生对流和导热的热量传递过程。 对流换热的强弱主要取决于：层流边界层内的换热与流体运动发生的原因、流体运动状况、流体与固体壁面温度差、流体的物性、固体壁面的形状、大小及位置等因素。 自然对流由于（温差造成的对流）流体冷热部分的密度不同而引起的流动。受迫对流由于外力作用（如风吹，泵压）而迫使流体产生对流。对流传热：只发生在流体之间，流体之间发生相对运动传递热能。 对流换热：包括流体之间的对流传热，也包括流体与固体之间的导热过程辐射 指物体通过电磁波来传递能量的方式。热射线的传播过程叫做热辐射，通过热射线传播热能就称为辐射传热。 辐射传热特点： 1）在辐射传热过程中伴随着能量形式的转化； 2）电磁波的传播不需要任何中间介质； 3）凡是温度高于绝对零度的一切物体，不论它们的温度高低都在不间断地想外辐射不同波长的电磁波，辐射传热是物体之间相互辐射的结果，不受温度高低的影响。对流导热系数：在稳定条件下，1m厚的物体，两侧表面温差为1，1h内通过1面积传递的热量。单位w/mk金属的导热系数最大，非金属和液体次之，气体最小。空气与纯银相差 1.56 万倍，空气与水相差 20 倍。导热系数小于0.3 的材料叫隔热材料(绝热材料)，如石棉制品，泡沫混凝土，不流动的空气等。导热系数的影响因素：材质的影响、材料干密度的影响、材料含湿量的影响。材料的干密度越小，内部空隙越多，导热性能越差；但对于一些小密度材料(纤维状和发泡材料)，密度过低，空隙过大，传热性能强。含湿量越大，导热性能越强。热阻 R表征围护结构本身或其中某层材料阻抗传热能力的物理量。是热流通过壁体时遇到的阻力，反映了壁体抵抗热流通过的能力。单一材料层壁体热阻： 多层复合壁体总热阻： 能全部吸收辐射热的称为绝对黑体。黑体不但能将一切波长的外来辐射完全吸收，也能向外发射一切波长的辐射。凡能将辐射热全部反射的物体称为绝对白体，能全部透过的则称为绝对透明体或透热体。吸收系数接近于1的物体近似地当作黑体。单位时间内在物体单位表面积上辐射的波长从0到范围的总能量，称作物体的全辐射本领，通常用E表示，单位为W/。单位时间内在物体单位表面积上辐射的某一波长的能量称为单色辐射本领。温度对辐射本领的影响：温度升高，辐射本领急剧增加， 随温度升高，短波辐射比例增加，最大单色辐射本领向短波移动。灰体： 辐射光谱曲线的形状与黑体辐射光谱曲线的形状相似，且单色辐射本领不仅小鱼黑体同波长的单色辐射本领，两者的比例为不大于1的常数。多数建筑材料视为灰体。选择性辐射体：只能吸收和发射某些波长的辐射能，并且其单色辐射本领总小于同温度黑体同波长的单色辐射本领。物体表面间的辐射换热量主要取决于各个表面的温度、发射和吸收辐射热的能力以及它们之间的相对位置。一般粗造的表面辐射力大，光滑的表面辐射力小。物体对不同波长的外来辐射的反射能力不同，对短波（太阳光）辐射，颜色起主导作用；对于建筑物来说，外围护的外表面涂成白色或浅色，而且做的光滑，可以减少对太阳辐射热的吸收。温室效应玻璃的特性玻璃是与一般建筑材料性能不同的特殊材料。对常温物体辐射的吸收率大，透过率小；对太阳辐射的吸收率小，透过率大。普通玻璃对波长为0.22.5m的可见光和近红外线有很高的透过率；对波长为4m以上的远红外的透过率很低。玻璃对一般常温物体发射的辐射透过率很低。如净片平板玻璃对可见光的透过率高达85，反射率仅7，通过玻璃获取大量太阳（短波）辐射而使室内温度升高，阻止室内构件的长波辐射向外透射，因而提高室内温度，这种现象称为温室效应。5.平壁的稳态传热“平壁”不仅是指平直的墙体，还包括地板、平屋顶及曲率半径较大的穹顶、拱顶等结构。 平壁传热过程 内表面主要以对流、辐射换热方式吸热； 围护结构本身导热； 外表面主要以对流、辐射换热方式放热。4.封闭空气间层的传热建筑设计中常用封闭空间层作为围护结构的保温层。空气层的传热方式是导热、对流和辐射综合作用的结果。三种传热方式中，辐射换热占的比例最大，通常为总传热量的70以上，对流和导热共占30以下。空气层热阻的大小主要受到空气层的表面温度、表面材料的辐射系数、厚度、放置位置(水平、垂直或倾斜)、密闭性的影响。在空气层的构造尺度范围内，辐射换热不受空气层厚度变化影响，只取决于空气层表面的辐射性质。提高空气层热阻的措施减小辐射换热的方法：将封闭空气间层布置在围护结构的冷侧，降低间层平均温度；在空气层的表面上粘贴辐射系数小(即黑度小)、反射系数大的材料，比较典型的就是工程上常用的铝箔，为了不使空气层冷表面温度过低而发生结露现象，铝箔通常是粘贴到热表面（高温一侧）上。（铝箔贴在温度高的一侧的原因：减小间层表面的辐射系数，并防止间层内结露）。维护结构的传热阻R0：表示维护结构两侧空气边界层共同阻抗热量传递的能力维护结构的传热系数K0（导热系数是单一材料的）表示维护结构两侧空气温差为1oC，单位时间内通过1m2面积传递的热量。单位：W/（m2K）。数值上，它等于维护结构传热阻的倒数6. 平壁的周期性传热围护结构内部的温度和热流量会随着时间的变化而变化，是不稳定传热的一种特例。材料蓄热系数 S定义：把某一匀质半无限大壁体一侧受到谐波热作用时，迎波面上接受的热流振幅 Aq 与该表面的温度振幅 Af 之比称为材料的蓄热系数。物理意义：半无限厚物体在谐波热作用下，表面对热作用的敏感程度。材料蓄热系数越大，其表面温度波动越小，蓄热系数越大，材料的热稳定性越好，材料表面的温度波幅就小；反之亦然。材料蓄热系数的大小取决于导热系数、比热容c、密度以及热流波动的周期T。密度大的材料，其蓄热性能好；密度小的材料，蓄热性能差。因此，重型围护结构的热稳定性好，而轻型围护结构热稳定性差。空气间层的蓄热系数S0。材料受潮或含水后蓄热系数就会增大，材料蓄热系数随湿度变化的规律与导热系数相似。材料层的热惰性指标D:指材料受到谐波作用后,背波面上的温度波动剧烈程度。即材料层抵抗温度波动的能力。D = S×R（材料层的热惰性取决于：材料层迎波面的抗波能力； 波动传至背波面时遇到的阻力。D 越大，其离表面 x 处温度波动越小 - 热迟钝重型围护结构抵抗外界空气温度波动的能力要比轻型结构强。7. 建筑传湿 绝对湿度：单位体积湿空气中所含水蒸气的质量。相对湿度：湿空气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气的绝对湿度之比。 水蒸汽含量达到极限值时的空气称为饱和空气，极限值的大小却随空气的温度和压力而变。相对湿度反映了空气在某一温度时所含水蒸汽分量接近饱和的程度。相对湿度值小，表示空气比较干燥，容纳水蒸汽的能力较强；相对湿度值大，则空气比较潮湿，能容纳水蒸汽的能力较弱。当相对湿度为零时，表示空气中全是干空气，即绝对干燥；当相对湿度为100时，则表示空气已经达到饱和。因此,依照相对湿度值的大小就可直接判断空气的干、湿程度。露点温度：在含湿量不变的情况下，冷却到相对湿度为100时所对应的温度，称为该状态下空气的露点温度，以 td 表示。冷凝：由于温度降到露点温度以下，空气中水蒸汽液化析出的现象称为冷凝。露点温度是一个用来判断湿空气结露与否的重要参数，当围护结构内表面温度低于室内空气的露点温度时，内表面将产生结露。第三章 建筑保温第与节能1.建筑保温的途径： 1）建筑体形的设计，应尽量减少外围护结构的总面积。 2）围护结构应具有足够的保温性能。 3）争取良好的朝向和适当的建筑物间距。（建筑物朝向宜采用南北向或接近南北向。） 4）增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透的不利影响。 5）避免潮湿、防止壁内产生冷凝。2.围护结构最小阻热设计的依据（保温设计控制指标）：。围护结构最小总传热阻是采暖建筑外围护结构保温性能的最低要求。是依据室内计算温度与围护结构内表面温度的允许温度差而确定的。按此热阻值进行设计，能够保证在采暖系统正常供热及室外实际空气温度不低于室外计算温度前提下，围护结构内表面不致低于室内空气的露点温度。为此，围护结构的实际热阻必须满足这一要求，否则，将严重影响使用功能和环境卫生，同时也将对人体产生过强的冷辐射。3.围护结构保温构造形式： 1）保温、承重合二为一；2）单设保温层；3）复合构造从保温节能的角度看，外保温的优点较多。但内保温往往施工方便，适用于间歇使用的房间，中间保温则有利于松散填充材料的利用。4. 外保温的优越性 1)可减少热桥处的热损失，防止热桥内表面结露； 2)对防止或减少保温层内部产生水蒸气凝结十分有利； 3)使房间的热稳定性好； 4)使墙或屋顶的主要部分受到保护，大大降低温度变形； 5)可节省保温材料，降低建筑造价。外保温除上述优点外，还特别适用于既有建筑节能改造。外保温的缺点是保温材料需经过选择，要求不受雨水冲刷也不受大气污染的影响。大多数保温材料都有一定的吸湿性，材料吸湿以后，热阻会严重下降，因此当采用这种构造方案时，应在表面覆盖一层防水层或饰面。倒置式屋面：将憎水性保温材料设置在防水层上的屋面。5. 窗的保温（1）提高窗的保温性能（窗的传热系数和总热阻）（2）控制各向墙面的开窗面积（控制窗墙面积比）（3）提高窗的气密性，减少冷风渗透（外窗的气密性等级）（4）提高窗户冬季太阳辐射得热6.提高窗户保温能力的措施 影响窗户保温性能的主要因素有窗框材料及镶嵌材料的热工性能和光物理性能及窗型等。增加窗的保温能力，主要从减少冷风渗透和提高窗本身的保温能力人手。 (1)提高窗框保温性能 窗框材料的导热系数越小，则窗的传热系数越小。以木材和塑料作窗框或采用复合型框如钢塑型、钢木型、木塑型窗框时，保温性能较好；采用钢或铝合金作窗框时，热损失将大大增加。为提高金属窗框的保温能力，最好作成空心断面或采用导热系数小的材料来截断金属框的热桥。不论用什么材料作窗框，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。 (2)改善玻璃部分的保温能力 单层玻璃本身的热阻很小。在严寒和寒冷地区，从卫生和节能的角度考虑，往往是增加窗玻璃层数，采用二层或三层窗，靠两层窗玻璃之间形成的空气层来提高窗户的保温能力。如中空玻璃、三层或三层以上的玻璃，与单层玻璃相比，其保温性能大大提高。玻璃的光物理性能是指玻璃对光波的透射、吸收、反射等性能。一般保温要求玻璃对可见光有良好的透射系数，而对短波具有高透射系数，对长波具有高反射系数。 (3)使用保温窗帘保温窗帘可以日间打开，夜间关闭。白天不用窗帘获得热辐射，夜间使用窗帘加强保温。7.热桥：是围护结构中热量容易通过的构件或部位。热桥的类别: A.贯通式热桥 B.非贯通式热桥(内热桥、外热桥）8.围护结构冷凝的类型: 表面凝结：就是在外围护结构表面出现凝结水，其原因是由于水蒸气含量较多而温度高的空气遇到冷的表面所致。 内部凝结：是当水蒸气通过外围护结构时，当结构内部温度达到或低于露点时，水蒸气即形成凝结水。9.防止和控制冷凝的措施 1）防止和控制表面冷凝当室内表面温度低于室内空气露点温度时，将发生表面结露现象。提高室内表面温度和降低室内空气的露点温度是避免表面结露的原则，主要措施为：对正常湿度的房间，外围护结构的传热阻应大于民用建筑热工设计规范中所要求的“最小传热阻”。围护结构内表面层宜采用蓄热系数较大的材料，利用它蓄存的热量起调节作用，减少出现周期性冷凝的可能。房间使用过程中，应保持围护结构内表面气流通畅，以提高内表面温度，避免结露。家具、壁厨等不宜紧贴外墙布置，一般应留5cm的空气流通间层。利用通风降低室内空气湿度，从而降低室内露点温度。对于密闭的房间应设置通风口，既可补人新风，又可进行降湿。对于有湿源产生的房间，如厨房和浴室以及高湿度房间，当采用自然通风不能消除表面冷凝时，必须设置排汽罩或风机，进行局部机械通风以降低室内含湿量。对于因室内温度周期性波动造成的表面冷凝，可采用蓄热能力大的材料作内装修，以便延缓内表面温度的急剧下降。其他控制措施对于因湿度激增而引起的短期少量结露，可采用具有吸解湿性能的材料进行内表面装修。这些材料能自动调节室内湿度，即使有少量结露也能被面层吸收，不会出现明显的水珠。 高湿房间：围护结构内表面采用不透水材料层，在构造上采取措施将表面冷凝水滴导流，并有组织地排除。南方地区：地面应具有一定的热阻，减少地面对土层的传热量；地面表层材料的吸热系数要小；表面材料有一定的吸湿作用。10.内部冷凝的检验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。 防止和控制内部冷凝措施： 材料层次的布置应符合“难进易出”的原则；设置隔气层；设置通风间层或泄气沟道。11. 防止地面泛潮的处理办法： 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，当空气温度突然升高时，某些表面特别是地面的温度将处于露点温度之下，于是出现了泛潮现象。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周边地面指距外墙内表面2m以内的地面12. 建筑节能设计的规定性指标主要包括：建筑物体形系数、窗墙面积比、各部分围护结构的传热系数、外遮阳系数等。体形系数:建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。外表面积中，不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积建筑物的体形系数为0.15时最为节能通常居住建筑体形系数控制在0.3。若体形系数大于0.3，则屋顶和外墙应加强保温窗墙面积比：窗户洞口面积与房间立面单元面积(即建筑层高与开间定位线围成的面积)的比值。建筑每个朝向的窗（包括透明幕墙）墙面积比均不应大于0.70。当窗（包括透明幕墙）墙面积比小于0.40时，玻璃（或其他透明材料）的可见光透射比不应小于0.4。外窗的可开启面积不应小于窗面积的30%.围护结构平均传热系数的计算第四章 建筑隔热与通风炎热地区：指累年最热月平均气温不低于25的地区；夏热冬暖地区还是夏热冬冷地区，房屋围护结构(特别是屋顶、西墙和东墙)，都必须进行隔热设计。1.室外综合温度室外综合温度以24h为周期波动，还有以下特点： 朝向不同，太阳辐射照度不同-平屋顶、西墙和东墙受室外热作用大，进行隔热处理很重要。 在室外综合温度中，外表面太阳辐射热吸收系数起着举足轻重的作用，太阳辐射当量温度所占比例相当大； 室外综合温度代表了室外热作用的大小。2.建筑防热的途径 减弱室外热作用-选择建筑物的朝向和布局，绿化降温； 窗口遮阳 - 遮挡太阳直射辐射； 围护结构的隔热与散热 -对屋顶和西墙必须进行隔热处理； 组织自然通风 - 保持室内空气质量、排除余热和余湿； 减少室内余热 -设备布置在通风良好的位置。3.外围护结构隔热设计原则隔热的侧重次序：屋顶，西墙和东墙；降低室外空气综合温度；浅色、平滑的外饰面，设外遮阳在外围护结构内设通风间层；白天隔热好，夜间散热快根据当地气候、使用性质和隔热部位合理选择隔热措施；利用水的蒸发和植物的蒸腾和光合作用，降低太阳辐射热；屋顶和东西外墙要进行隔热计算；充分利用自然能源；空调建筑的围护结构传热系数应符合国标。4.隔热设计标准 民用建筑热工设计规范：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，应满足下式要求： qmaxte.max 5.围护结构隔热措施： 围护结构（屋顶和外墙）隔热是防止夏季室内过热的重要途径。 1）屋顶隔热：采用浅色外饰面，减少当量温度；对于非透射材料构成的屋顶，减少了太阳辐射热的吸收，却增大了反射增大热阻与热惰性；轻质隔热层和重质结构层的复合构造增大热阻与热惰性。普通屋顶增设一层实体轻质材料，如火山石、炉渣混凝土、泡沫混凝土等，以增大屋顶的热阻与热惰性，采用构造找坡；通风隔热屋顶；利于隔热和散热，特别适合于夏热冬冷地区的城镇建筑。隔热效果取决于间层所能带走的热量，与间层的气流速度、进气口温度和间层高度有密切关系。 间层高度关系到通风面积，一般多采用180mm或240mm。 水隔热屋顶；在南方地区使用较多，有蓄水屋顶、淋水屋顶和喷水屋顶等不同形式。 隔热性能与蓄水深度密切相关蓄水屋顶的水层深度，从白天隔热和夜间散热的作用综合考虑，宜3-5cm。水面上敷设铝箔或浅色漂浮物，或种植漂浮植物水浮莲、水葫芦等。蓄水屋顶的优点：a屋顶外表面温度、内表面温度、传热量大幅度下降；b随蓄水深度增加，内表面温度最大值愈低，15cm水深为宜；c在夏热冬暖地区，不增加环境辐射反射。严重的缺点： a夜间不能利用屋顶散热；b增大了屋顶静荷载；c一年四季都不能没有水。种植隔热屋顶。隔热的原因： 光合作用将热能转化为生化能；蒸腾作用增加蒸发散热；培植基质材料的热阻与热惰性。 无土种植是采用膨胀蛭石作培植基质，它是一种密度小、保水性强、不腐烂、无异味的矿物材料。 2）墙体隔热：砌块；钢筋混凝土大板，钢筋混凝土空心板，复合大板；5. 自然通风原理是指利用建筑物内外空气的密度差引起的热压或室外大气运动引起的风压来引进室外新鲜空气达到通风换气作用的一种通风方式。热压由室内外温差所致的空气密度差产生，其大小取决于室内外空气密度差和进出气口的高度差。（烟囱效应）风压作用是风作用在建筑物上产生的压力差。当自然风吹到建筑物上时，在迎风面上，形成正压区。在建筑物的背风面、屋顶和两侧，由于气流的曲绕，这些面上的压力小于大气压，形成负压区。如果在建筑物的正、负压区都设有门窗口，气流就从正压区流向室内，再从室内流至负压区，形成室内空气的流动。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，主要依靠风压组织自然通风。自然通风的组织： 建筑朝向、间距及建筑群的布局： 建筑物朝向：坐北朝南（应尽量使房屋纵轴垂直于主导风向，以南或南偏东为最佳朝向，避免东、西晒）；错列式、斜列式较行列式、周边式好建筑的平面布置与剖面设计：（主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）。门窗的位置和尺寸（自然通风组织的关键是要让房间形成穿堂风）门、窗开启方式设置导风板7.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。对穿堂风的要求： （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。第五章 建筑日照与遮阳1.太阳高度角、太阳方位角： 太阳方位角：指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0º，向西为正值，向东为负值。 太阳高度角hs：指太阳直射光线与地平面间的夹角。 任何一个地区，在日出、日没时，太阳高度角hs=0º；一天中的正午，即当地太阳时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=0º(或180º)。冬至日，太阳从东南方升起，12时到达子午线，方位正南，然后在西南向日没，且在一年之中昼间时段最短、夜间时段最长；就正午而言，一年中该日的太阳高度角最小。春分、秋分正午太阳高度角：hs=90°-L，L地球纬度冬至日，正午太阳高度角： hs=90°-（L+23°27）， L地球纬度夏至日，正午太阳高度角: hs=90°-（L-23°27）， L地球纬度确定太阳高度角和太阳方位角的目的：为了进行日照时数、日照面积、房屋朝向和间距以及房屋周围阴影区范围等问题设计。影响太阳高度角hS和方位角AS的因素有三个：赤纬角 ，它表明季节(即日期)的变化；时角 ，它表明时间的变化；地理纬度 ，它表明观察点所在地方的差异。太阳赤纬角:太阳光线与地球赤道面所夹的角度。23°2723°27时角：是指太阳所在的时圈与通过南点的时圈构成的夹角，单位为度。自天球北极看，顺时针方向为正，逆时针方向为负。时角表示太阳的方位，因为天球在一天24小时内旋转360º，所以每小时为15º。时差：当地太阳时与标准时之差。当地子午圈与标准时间子午圈所处的经度相差1°，时差为15分钟。2.建筑日照设计的要求:应考虑日照时间、面积及其变化范围，以保证必需的日照或避免阳光过量射入以防室内过热；要相应地采取建筑措施，正确选择房屋的朝向、间距和布局形式，做好窗口的遮阳处理，且综合考虑地区气候特点，房间的自然通风及节约用地等因素而防止片面性。3.建筑日照标准：根据建筑物所处的气候区、城市大小和建筑物的使用性质确定的，在规定的日照标准日(冬至11.22或大寒日1.21)的有效日照时间范围内，以底层窗台面为计算起点的建筑外窗获得的日照时间。4.建筑日照间距：指前后两排南向房屋之间，为保证后排房屋在规定的日照标准日(冬至日或大寒日)的有效日照时间范围内，底层获得所需的满窗日照而保持的最小间隔距离D=(H-H1)/tanh。5. 日照间距系数：日照间距与前栋建筑物计算高度之比值。L=D/H6. 住宅日照标准确定依据： A所处的地理纬度和当地的气候特征B所处城市规模的大小7.棒影日照图：是以地面上某点的棒及其影的关系来描述太阳运行的规律棒影日照图应用：求建筑物的阴影区求建筑物的日照时间建筑朝向与间距求建筑物室内日照面积8.遮阳形式及适用朝向 水平式遮阳：在北回归线以北地区适用于南向附近窗口；在北回归线以南地区既适用于南向窗口又可用于北向窗口。 垂直式遮阳：适用于北向、东北向和西北向附近的窗口 综合式遮阳：适用于东南向或西南向附近窗口，适应范围较大 挡板式遮阳：适用于东向、西向附近窗口9. 遮阳的目的：为了防止直射阳光，减少透入室内的太阳辐射热量，防止夏季室内过热，以及避免产生眩光和保护物品。10. 设计窗口遮阳的要求：主要防止夏季阳光的直接照射，并尽量避免散射和辐射的影响；其次要有利于窗口的采光、通风和防雨；同时要注意不阻挡从窗口向外眺望的视野以及它与建筑造型处理的协调，并且力求构造简单，经济耐久。11. 遮阳设计对室内环境的影响 遮阳对太阳辐射热量的阻挡。 遮阳对室内气温的影响。 遮阳对房间采光的影响。从天然采光的观点来看，遮阳设施会阻挡直射阳光，室内照度的分布均匀，防止眩光，有助于视觉的正常工作。但，遮阳设施有挡光作用，从而会降低室内照度，在阴天更为不利。 遮阳对房间通风的影响。遮阳设施对房间的通风有一定的阻挡作用，使室内风速有所降低。12.遮阳设施构造设计要点 遮阳的板面组合与构造：用不同的板面组合以便选择对采光、通风、视野、立面造型和构造等要求都更加有利的形式。 遮阳板的安装位置：安装位置对防热和通风的影响很大。 材料与颜色：多采用坚固耐久的轻质材料；轻便、灵活；外表面颜色宜浅，以减少对太阳辐射热的吸收，内表面则应稍暗，以避免产生炫光，并希望材料的辐射系数较小。建筑光学篇第2.1章建筑光学基本知识光是以电磁波形式传播的辐射能。只有波长在380nm至780nm的这部分辐射才能引起光视觉，称为可见光（简称光）1. 暗视觉：在眼睛能够感光的亮度阈限（约为106cd）到0.03cd/m2左右的亮度水平，主要是杆壮细胞起作用，称为暗视觉。明视觉：锥状细胞对于光不甚敏感，在亮度高于3cd/的水平时，锥状细胞才充分发挥作用，这时称为明视觉。锥状细胞有辨认细节和分辨颜色的能力。所有的室内照明，都是按明视觉条件设计的。2.视野范围（视场）水平面180°，垂直面130°，上方为60°，下方为70°3.光谱光视效率：在特定光度条件下，获得相同视觉感觉时，该两个单色辐射通量之比。人眼对不同波长单色光的视亮度感受性也不一样，这是光在视觉上反映的另一特征。在光亮的环境中（适应亮度>3cd/），辐射功率相等的单色光看起来以波长555 nm的黄绿光最明亮，并且明亮程度向波长短的紫光和长波的红光方向递减4.光是以电磁波形式传播的辐射能。能够引起人视觉感觉的电磁辐射波长范围为380-780nm（可见光）。5.光通量：表示光源发出光能的多少，是光源的一个基本参数 。它的前提是人眼对光的感觉量为基准。=Km×e,×V 单位：流明（lm） Km最大光谱光视效能,在明视觉时，Km为683lm/w。6.发光强度Ia：光源在空间的光通量分布状况，就是光通量的空间分布密度，称为发光强度，单位为坎德拉，符号为cd。 =/7.照度：在被照面单位面积上的光通量多少，表示被照面上的光通量密度。单位：勒克斯，（lx） 公式： =/ 8.距离平方反比定律：计算点光源产生照度的基本公式，某表面的照度E与点光源在这方向的发光强度I成正比，与它至光源距离r的平方成反比。EIcos/r²（发光强度和照度的关系）9.亮度L：发光体在视线方向上单位面积发出的发光强度。L=/Acos，单位：熙提，sb10. 立体角投影定律：表示某一亮度为Ia的发光表面在被照面上形成的照度值的大小等于这一发光表面的亮度L与该发光表面在被照面上形成的立体角的投影(cosi )的乘积。（照度和亮度的关系）11.定向反射和透射定向反射：光线入射角等于反射角；入射光线、反射光线以及反射表面的法线处于同一平面。玻璃镜、很光滑的金属表面定向透射：如材料的两个表面彼此平行，则透过材料的光线方向和入射方向保持一致。窗玻璃12.扩散反射均匀扩散材料：将入射光想均匀地向四面八方反射或透射，从各个角度看，其亮度完全想同，看不见光源形象。氧化镁、石膏、磨砂玻璃；完全均匀扩散透射材料：乳白玻璃、白纸、半透塑料；均匀漫反射材料：将反射光均匀分布在各个方向上，与入射方向无关，砖、混凝土、石膏定向扩散材料：在定向反射（透射）方向，具有最大的亮度，而在其他方