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第5章 建筑热工学5.1 建筑保温5.2 建筑防热5.3 建筑日照5.4 建筑防潮1第5章 建筑热工学5.1 建筑保温5.2 建筑防热5.3 建筑日照本节要点：本节要点：1.日照基本规律；2.日照标准;3.日照设计方法。25.3 建筑日照25.3.1日照基本规律 一一、地球运行规律地球运行规律 公转,自转35.3.1日照基本规律3(1)地球公转 一年365天 黄道面:地球绕太阳运行的轨道平面 地轴与黄道面成 6633倾斜。太阳赤纬角:太阳光线与赤道平面的夹角。4(1)地球公转 一年365天 夏至日 太阳赤纬角=2327 5 夏至日5 夏至日 太阳赤纬角=2327 6 夏至日6 夏至日 太阳赤纬角=2327 北半球昼长夜短 南半球昼短夜长 7 夏至日7 夏至日 太阳赤纬角=2327 北半球昼长夜短 南半球昼短夜长 北极圈永昼 南极圈长夜 8 夏至日899 冬至日 太阳赤纬角=2327 北半球昼短夜长 南半球昼长夜短 北极圈长夜 南极圈永昼 10 春分、秋分 太阳赤纬角=0 南北半球昼夜等长 11 春分、秋分11 地球公转的日期 赤纬角 :2327 2327 12 12季 节日 期赤 纬 日期季节夏 至6月21日或22日2327芒种6月6日左右22307月7日左右小暑小满5月21日左右20007月21日左右大暑立夏5月6日左右15008月8日左右立秋谷雨4月21日左右11008月21日左右处暑清明4月5日左右6009月8日左右白露春分3月21日或22日09月22日或23日秋分惊蛰3月6日左右60010月8日左右寒露雨水2月21日左右110010月21日左右霜降立春2月4日左右150011月7日左右立冬大寒1月21日左右200011月21日左右小雨小寒1月6日左右223012月7日左右大雪232712月22日或23日冬至 一年二十四节气的太阳赤纬角 13日 期赤 纬 日期季节夏 至6月21日或22日23(2)地球自转 一天24小时 太阳时:以太阳位于正南向为12时规定的时间系统 时角:0 360 14(2)地球自转 一天24小时14(3)日照规律基本参数 地球公转:赤纬角 (2327 2327)地球自转:时角 (0 360)地面位置:纬度 (0 90)15(3)日照规律基本参数15 二二、太阳在天空中的位置太阳在天空中的位置 太阳高度角hs 太阳方位角As 16 二、太阳在天空中的位置16 一天中:正午 As =0,hs 最大 上午、下午 As,hs 对称分布 hs17 一天中:hs17 一年中:春分、秋分:90As 90 As 范围:180 hs18 一年中:As 范围:180 hs18 一年中:春分、秋分:90As 90 As 范围:180 hs19 一年中:As 范围:180 hs19 一年中:冬至日:90 As 90 As 范围:180 hs20 一年中:As 范围:180 hs21 一年中:As 范围:180 hs21 三三、太阳太阳高度角高度角hs和和方位角方位角As计算计算 sinhs=sin sin+coscoscos位置 日期 时间hs ,As 22 三、太阳高度角hs和方位角As计算sinhs=sin 1.太阳高度角hs计算 (1)南向hs 南向:=0sinhs=sin sin+cos coscossinhs=sin sin+cos cos =cos()=cos()hs=90 23 1.太阳高度角hs计算sinhs=sin si (1)南向hs:hs=90 重庆(=2935)冬至日=2327 hs=902935(2327)=3658 夏至日 =2327 hs=902935 2327=8352 秋、春分 =0 hs=902935 0=602524 (1)南向hs:hs=90 (1)南向hs:hs=90 重庆(=2935)冬至日=2327 hs=902935(2327)=3658 夏至日 =2327 hs=902935 2327=835225 (1)南向hs:hs=90 sinhs=sin sin+cos coscos =0 (2)日出、日没时间T 日出、日没:hs=0 日出、日没 时角:cos=tan tan 日出、日没 时间 T:12时0时 时间360 24小时 15 1小时 1 4分26sinhs=sin sin+cos coscos 日出、日没时角:cos=tan tan 重庆(=2935)冬至日=2327 cos=tan 2935 tan(2327)=0.246 =75.727 日出、日没时角:cos=tan 日出、日没时角:cos=tan tan 重庆(=2935)冬至日:=75.7 T=6时57分12时0时=75.7 75.7 5时3分28 日出、日没时角:cos=tan 6时57分6时57分(17时3分)12时 日出、日没时角:cos=tan tan 重庆(=2935)冬至日:T=6时57分 0时296时57分6时57分(17时3分)12时 日出、日出、日没时角:cos=tan tan 重庆(=2935)春、秋分:=0,=90 T=6时 6时6时(18时)12时0时30 日出、日没时角:cos=tan 日出、日没时间T:重庆(=2935)冬至日:T=6时57分 春、秋分:T=6时 夏至日:T=5时3分 12时0时特点:T春+T秋=T冬+T夏=1231 日出、日没时间T:12时0时特点:T春+T秋 2.太阳方位角As计算 日出、日没:hs=0 32 2.太阳方位角As计算32 日出、日没 As:重庆(=2935)冬至日=2327 As=62.8=6248 s62486248冬至33 日出、日没 As:s62486248冬至 日出、日没 As:重庆(=2935)冬至日:As=6248 春、秋分:As=90 夏至日:As=11712 s冬至夏至秋、春分特点:As春+As秋=As冬+As夏=18034 日出、日没 As:s冬至夏至秋、春分特点:As春s冬至夏至 终年阴影区终日阴影区35s冬至夏至 终年终日阴影区355.3.2日照标准 一一、背景背景 工业革命以来出现了城市拥挤,居住条件恶化,流行病漫延等环境问题。城市改造,城市环境建设,田园城市 1932年第四届国际建筑师大会提出:居住建筑在冬季至少应有2小时的日照 美国公众健康协会要求:至少有一半的居住用房在冬至日中午有12小时日照 各国制定了相应法规,规定了居住建筑日照要求。365.3.2日照标准36 二二、日照标准日照标准 城市居住区规划设计规范GB5018093 住宅建筑规范GB 503682005 住宅建筑日照标准建筑气候区划、气候区气候区、气候区大城市中小城市大城市中小城市日照标准日大寒日冬至日日照时数（h）231有效日照时间（h）816915计算起点底层窗台面37 二、日照标准、气候区气候区、气候 建筑气候分区 38 建筑日照分区 大寒日日照时数:2(大城市)3(中小城市)日照时数:3(大城市大寒日)1(中小城市冬至日)冬至日日照时数:1 39 日照标准特点:(1)按不利原则规定 日照标准日:冬至日,大寒日 计算起点:底层窗台面 建筑气候区划、气候区气候区、气候区大城市中小城市大城市中小城市日照标准日大寒日大寒日冬至日冬至日日照时数（h）231有效日照时间（h）816915计算起点底层窗台面底层窗台面40 日照标准特点:、气候区气候区、气候 日照标准特点:(2)在经济、人口集中的I,II,III,IV,VII气候区,大城市的日照要求低于中小城市 比较:日照时数 建筑气候区划、气候区气候区气候区气候区、气候区大城市中小城市大城市中小城市日照标准日大寒日冬至日日照时数（h）231有效日照时间（h）816915计算起点底层窗台面41 日照标准特点:、气候区气候区、气候 日照标准特点:(2)在经济、人口集中的I,II,III,IV,VII气候区,大城市的日照要求低于中小城市 比较:日照有效时间带(太阳时)建筑气候区划、气候区气候区气候区气候区、气候区大城市中小城市大城市中小城市日照标准日大寒日冬至日日照时数（h）231有效日照时间（h）816915计算起点底层窗台面42 日照标准特点:、气候区气候区、气候 三三、太阳时与标准时太阳时与标准时 太阳时T 与位置有关:经度相同的位置,太阳时相同43 三、太阳时与标准时43 时区划分:按经度每15为一个时区,共24个时区,每个时区以其中央子午线所在处的太阳时为标准时,每两个相邻时区的标准时相差1小时 44 时区划分:44 0时区标准时:英国伦敦格林威治时间 中国:东5时区 东9时区 中国标准时=北京时间=东8时区标准时45 0时区标准时:英国伦敦格林威治时间45 标准时与太阳时的关系:经度L 太阳时T 北京时间T 120 T =T 北京市11617?12时 L T 1 4分 46 标准时与太阳时的关系:46 标准时与太阳时的关系:经度L 太阳时T 北京时间T 120 T =T 北京市11617 11时45分12秒 12时 L T 1 4分 3.7 14.8分47 标准时与太阳时的关系:47 标准时与太阳时的关系:经度L 太阳时T 北京时间T 120 T =T 北京市11617 11时45分12秒 12时 太阳时T与北京时间T 的换算:T=T+4(L120)分 48 标准时与太阳时的关系:485.3.3日照设计 内容:确定建筑的日照间距 计算建筑的日照时间 方法:(1)棒影日照图 (2)日照模型实验 (3)日照分析软件 495.3.3日照设计49 (1)棒影日照图 50 (1)棒影日照图50 (1)棒影日照图 51 (1)棒影日照图51 (2)日照模型实验 52 (2)日照模型实验52 (2)日照模型实验 53 (2)日照模型实验53 (2)日照模型实验 54 (2)日照模型实验54 (3)日照分析软件 55 (3)日照分析软件55 (3)日照分析软件 详见第8章介绍 56 (3)日照分析软件565.3 建筑日照复习：日照三参数:赤纬角,时角,纬度 太阳高度角hs和方位角As的变化特点及计算日照标准及其特点日照设计方法575.3 建筑日照复习：57思考题：地球上哪些位置日照规律相同?哪些位置太阳时相同?一年中太阳方位角的变化范围在高纬度地区和低高纬度地区有何差别?58思考题：58第5章 建筑热工学5.1 建筑保温5.2 建筑防热5.3 建筑日照5.4 建筑防潮59第5章 建筑热工学5.1 建筑保温5.2 建筑防热5.4 建筑防潮本节要点：本节要点：1.围护结构热湿分布；2.围护结构内部冷凝控制。605.4 建筑防潮605.4.1建筑中的湿问题湿问题 (1)内表面凝结 潮湿表面容易滋生霉菌及其他微生物繁殖，并会散布到室内空气中和物品上，使物品变质，影响环境卫生,危害人体健康。解决办法:围护结构保温达到最小热阻要求 615.4.1建筑中的湿问题61 (2)围护结构内部凝结 建筑材料受潮,导致强度降低、变形、腐烂、脱落，降低使用质量，影响建筑物的耐久性。围护结构中的保温材料受潮，导致导热系数增大，保温能力降低。P室外室外 P室内室内62 (2)围护结构内部凝结P室外 P室内625.4.2 围护结构内部冷凝围护结构内部冷凝 一、围护结构内部冷凝判定依据一、围护结构内部冷凝判定依据 凝结条件:P Ps 不凝结 凝结635.4.2 围护结构内部冷凝 63 二、围护结构内部温度分布二、围护结构内部温度分布 根据 计算 64 二、围护结构内部温度分布64 65 656666 温度分布图解法 材料层的热阻越大，温度分布直线降落越陡 67 温 根据温度 得到饱和水蒸气分压力:68 根据温度68 三、围护结构内部水蒸汽分压力分布三、围护结构内部水蒸汽分压力分布 稳定传热传湿比较:传热 传湿 热流强度q 单位:W/m2 蒸汽渗透强度 单位:g/(m2h)q=温差热阻R=d 热阻:材料的导热系数 =蒸汽压力差蒸汽渗透阻H=d 蒸汽渗透阻:材料的蒸汽渗透系数一般密实材料小,多孔透气材料大69 三、围护结构内部水蒸汽分压力分布 q=温差R=d =蒸汽压力差蒸汽渗透阻70 =蒸汽压力差70 计算 Pi、P2、P3、Pe:(1)由ti、te和i、e，计算出Pi、Pe ti、te Psi、Pse Pi=i Psi Pe=e Pse (2)根据 =1 1=2 2=3 3 计算 P2,P3 71 计算 Pi、P2、P3、Pe:71PiP2 H1 =P2P3 H2PiPe H0 =1 1=2 2 72PiP2 =四、四、围护结构湿分布计算步骤围护结构湿分布计算步骤 (1)由ti、te，计算i、1、e;(2)由i、1、e,查表得Psi，Ps1 ,Pse,(3)由ti、te和i、e，计算Pi、P1,Pe (4)在围护结构剖面图上，以压力为纵坐标，连接Psi Ps1 ,Pse 各点为一折线，即为饱和水蒸汽分压力Ps分布；同理，连接Pi、P1,Pe各点为一折线，即为水蒸汽分压力P分布。73 四、围护结构湿分布计算步骤73【例5-8】检查下图所示外墙是否会产生冷凝。已知:ti=16，i=60%，te=4，e=50%外墙构造：120mm厚石灰砂浆内粉刷；250mm厚加气混凝土（密度500kg/m3）；3120mm厚砖墙。【解】步骤如下:（1）计算各层热阻和水蒸汽渗透阻 （2）计算室内、外空气的水蒸汽分压力 （3）计算各层的温度和水蒸汽分压力 （4）作出P与Ps分布图 74【例5-8】检查下图所示外墙是否会产生冷凝。74序号材料层d(m)RH1石灰粉刷0.020.810.0250.00012166.672加气混凝土0.050.190.2630.000199251.513砖墙0.120.810.1480.00006671799.10 （1）计算各层热阻和水蒸汽渗透阻m2.K/Wm2hPa/gm2K/Wm2hPa/g75序号材料层d(m)RH1石灰粉刷0.020.810.02 （2）计算室内、外空气的水蒸汽分压力 ti=16，Psi=1817 Pa 则 Pi=i Psi=181760%=1090.3 Pa te=4，Pse=437.3 Pa 则Pe=e Pse=437.350%=218.7 Pa76 （2）计算室内、外空气的水蒸汽分压力76 （3）计算各层的温度和水蒸汽分压力 ,Psi =1419.9 Pa ,Ps2=1347.9 Pa ,Ps3=726.6 Pa ,Pse=492.0 Pa Pa Pa77 （3）计算各层的温度和水蒸汽分压力77 （4）作出P与Ps分布图 P曲线与Ps曲线相交，说明墙体内部将出现冷凝 Psi =1419.9 Pa Ps2=1347.9 Pa Ps3=726.6 Pa Pse=492.0 Pa Pi=1090.3 Pa P2=1024.8 Pa P3=925.9 Pa Pe=218.7 Pa78 （4）作出P与Ps分布图78 五、五、冷凝量估计冷凝量估计 冷凝界面:最易出现冷凝，而且凝结最严重的界面 位于材料的蒸汽渗透系数由大变小的界面79 五、冷凝量估计 79 冷凝强度:采暖期内总的冷凝量:采暖期内保温材料湿度的增量:g/(m2h)Zh:暖期天数 g/m2d:材料厚度(m);:材料密度(kg/m3)d:材料面密度(kg/m2)80 冷凝强度:g/(m2h)Zh:暖期天数 g/部分保温材料的允许湿度增量 保温材料名称 （%）多孔混凝土（泡沫混凝土、加气混凝土等）0=500700kg/m34水泥膨胀珍珠岩和水泥膨胀蛭石等，0=300500kg/m36沥青膨胀珍珠岩和沥青膨胀蛭石等，0=300400kg/m37水泥纤维板5矿棉、岩棉、玻璃棉及其制品（板或毡）3聚乙烯泡沫塑料15矿渣和炉渣填料281部分保温材料的允许湿度增量 （%）多孔混凝 5.4.3 防止和控制内部冷凝措施防止和控制内部冷凝措施 1.合理布置材料层的相对位置让蒸汽难进易出 82 5.4.3 防止和控制内部冷凝措施82 2.设置隔汽层 PsP83 2.设置隔汽层PsP83隔汽材料d（mm）H（m2hPa/g）石油沥青油纸0.4333石油沥青油毡1.51107热沥青一道2267热沥青二道4480乳化沥青二道520聚氯乙烯涂层二道3866氯丁橡胶涂层二道3466聚乙烯薄膜0.16733环氧煤焦油二道3733偏氯乙烯二道1240 常用的隔汽材料:84d（mm）H（m2hPa/g）石油沥青油纸0.4333 3.设置通风间层或泄汽沟道 85 3.设置通风间层或泄汽沟道 85 泄汽沟道效果:86 泄汽沟道效果:86 4.冷侧设置密闭空气层 在冷侧设一空气层，可使处于较高温度侧的保温层保持干燥 87 4.冷侧设置密闭空气层 875.4 建筑防潮复习：围护结构内部冷凝判定:P Ps介绍围护结构内部热湿分布计算方法围护结构内部冷凝防止措施:4条885.4 建筑防潮复习：88思考题：采暖房屋与冷库建筑在蒸汽渗透过程和隔汽处理原则上有何差异?89思考题：89
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