建筑防热围护结构的隔热措施课件

上节教学内容v一、炎热气候特征与建筑设计原则一、炎热气候特征与建筑设计原则v二、夏季室内过热的原因及防热途径二、夏季室内过热的原因及防热途径 夏季室内过热的原因夏季室内过热的原因建筑防热的途径（建筑防热的途径（重点重点）v三、围护结构的隔热设计三、围护结构的隔热设计隔热设计标准隔热设计标准室外综合温度（室外综合温度（重点难点重点难点）建筑热工设计分区严寒地区严寒地区寒冷地区寒冷地区夏热冬冷区夏热冬冷区夏热冬暖区夏热冬暖区温和地区温和地区寒冷地区寒冷地区严寒地区严寒地区寒冷地区寒冷地区严寒地区严寒地区v热气候类型湿热地区的热气候特征：v(1)气温高而且持续时间长。七月份月平均气温为26-30；七月份平均最高气温为30一38；日平均气温25的天数，每年约有100一200d。气温日较差不大，但内陆比沿海稍大一些。v(2)太阳辐射强度大，水平辐射强度最高约为930一1045Wm2。v(3)相对湿度大，年降水量大。最热月的相对湿度在80一90左右，沿海湿度比内陆为大。v(4)季风旺盛。风向多为东南和南。风速不很大，平均在1.53.7ms之间，通常白天风速大于夜间。v室内过热的原因：主要室内过热的原因：主要是是强烈的太阳辐射和较强烈的太阳辐射和较高的室外气温高的室外气温，室外风，室外风速、风向，空气湿度及速、风向，空气湿度及环境特点也在某种程度环境特点也在某种程度上起作用。上起作用。v减弱室外热作用减弱室外热作用v窗口遮阳窗口遮阳v外围护结构的隔热和散热外围护结构的隔热和散热v房间自然通风（房间自然通风（夏季主导风向）夏季主导风向）v尽量减少室内余热尽量减少室内余热v夏季建筑外围护结构的防热设计，不仅要同时考虑室外空气和太阳辐射的加热作用，而且要考虑结构外表面的有效长波辐射的自然散热作用。为了计算方便，常将三者对外围护结构的共同作用综合成一个单一的室外气象参数，这个假想的参数用所谓“室外综合温度”tsa 来表示。其计算公式为 tsa=te+Is/e t1r室外综合温度有哪些特点？v0）以24小时为周期波动v1)在夏季，同一地点、同一天中，各朝向的太阳辐射照度是不同的。v2）在室外综合温度中，太阳辐射热当量温度太阳辐射热当量温度表示围护结构外表面所吸收的太阳辐射热对室外热作用提高的程度。v3）室外综合温度代表了室外热作用的大小。v 人们常说的太阳下的“体感温度”是什么？v 室外空气综合温度是单独由气象参数决定的吗？v 高反射率镜面外墙和红砖外墙的室外空气综合温度是否相同？v如果有两套户型设计一模一样的公寓，但一个主要窗户朝东，另一个朝西，两套公寓夏季的热环境条件有何区别？三、围护结构隔热措施v一）外围护结构的隔热措施一）外围护结构的隔热措施屋顶屋顶外墙外墙v二）外围护结构隔热设计的原则二）外围护结构隔热设计的原则 上人屋面：防水层宜选用高分子卷材，在防水层上应该用细砂或塑料薄膜作为隔离层后再做保护层。屋顶是建筑物的一个重要组成部分，是房屋最上层屋顶是建筑物的一个重要组成部分，是房屋最上层的覆盖构件，起的覆盖构件，起承重承重和和围护围护的作用。的作用。v屋顶有各种不同的屋顶有各种不同的形式形式很多大型建筑屋顶的造型就是建筑的造型很多大型建筑屋顶的造型就是建筑的造型 平屋顶具有其他形式所没有的好处平屋顶具有其他形式所没有的好处 坡屋顶坡屋顶n涂刷粘结材料n铺设防水卷材n平屋面卷材防水平屋面卷材防水n热熔接法热熔接法n胶接法胶接法n防水卷材搭接防水卷材搭接n滚涂防水涂料滚涂防水涂料n平屋面涂膜防水平屋面涂膜防水n防水涂料必须分多次涂刷，以达到规定厚度防水涂料必须分多次涂刷，以达到规定厚度n屋面保温板粘贴时粘合剂条状设置，可形成透气的空隙屋面保温板粘贴时粘合剂条状设置，可形成透气的空隙2、倒铺法-倒铺法是将保温层设置在防水层之上，形成敞露式保温层的一种屋面做法（具有自防水功能的保温材料：挤塑形（或挤压形）聚苯乙烯保温板）n挤塑型聚苯乙烯保温板、毡挤塑型聚苯乙烯保温板、毡n倒铺保温屋面用砾石做保护层倒铺保温屋面用砾石做保护层n玻璃棉毡（带防潮铝箔贴面）玻璃棉毡（带防潮铝箔贴面）n玻璃棉板（可带防潮铝箔贴面）玻璃棉板（可带防潮铝箔贴面）n架空板隔热屋面架空板隔热屋面n种植屋面种植屋面n瓦的搭接瓦的搭接n传统坡屋面平瓦防水传统坡屋面平瓦防水防水层次：防水层次：n屋面瓦屋面瓦n挂瓦条挂瓦条n顺水条顺水条n防水卷材防水卷材n屋面板屋面板n钢板瓦防水屋面做法钢板瓦防水屋面做法一）外围护结构隔热措施：v1.1.屋顶隔热屋顶隔热1）采用浅色外饰面，减小当量温度2）增大热阻与热惰性3 3）通风隔热屋顶）通风隔热屋顶4 4）水隔热屋顶）水隔热屋顶5 5）种植隔热屋顶）种植隔热屋顶v2.2.外墙隔热外墙隔热1.屋顶隔热v1)采用浅色外饰面，减小当量温度2 2）增大热阻和热惰性（实体材料层屋顶隔热）：增大热阻和热惰性（实体材料层屋顶隔热）：是是要注意材料层层次的排序，因排序不同也会影响衰减度，必须要注意材料层层次的排序，因排序不同也会影响衰减度，必须进行比较选择。如图（进行比较选择。如图（a a）、（）、（b b）、（）、（c c）（a a）无隔热层，热无隔热层，热工性能差。工性能差。（b b）加一层厚加一层厚 泡沫泡沫混凝土，隔热效果显著。混凝土，隔热效果显著。内表面内表面 比（比（a a）降低降低 ，低低 。对防水层要求高。对防水层要求高。（c c）加一层蓄热系数大加一层蓄热系数大的粘土方砖（或混凝土板）的粘土方砖（或混凝土板）。其粘土方砖外表面。其粘土方砖外表面 比卷材屋面降低比卷材屋面降低 左右。左右。但自重大，傍晚蓄热但自重大，傍晚蓄热层蓄存的热量仍继续向室层蓄存的热量仍继续向室内散发。内散发。（d d）封闭空气间层隔热：采用空心板屋面，利用封闭封闭空气间层隔热：采用空心板屋面，利用封闭空气间层隔热，可减轻自重，解决隔热和散热矛盾。空气间层隔热，可减轻自重，解决隔热和散热矛盾。封闭空气间层内传热方式主要是辐射换热，可在间封闭空气间层内传热方式主要是辐射换热，可在间层内铺设反射系数大，辐射系数小的材料，如铝箔。层内铺设反射系数大，辐射系数小的材料，如铝箔。如图如图 （e e）间层设铝箔后，结构内表面温度比间层设铝箔后，结构内表面温度比（d d）降低降低 ，效果较显著。，效果较显著。如图如图 （f f）外表面铺白色光滑的无水石膏，结果外表面铺白色光滑的无水石膏，结果结构内表面温度比（结构内表面温度比（d d）低低 ，比（，比（e e）低低 ，说，说明选择明选择屋顶面层材料和颜色的重要性屋顶面层材料和颜色的重要性。3）通风隔热屋顶：通风屋顶隔热性能及其作用通风屋顶隔热性能及其作用：我国南方地区气候炎热多雨，为了隔热防漏，创造我国南方地区气候炎热多雨，为了隔热防漏，创造了双层瓦通风屋顶和大阶砖通风屋顶。如图了双层瓦通风屋顶和大阶砖通风屋顶。如图以大阶砖屋顶为例，通风和实砌屋顶相比虽然用料相仿，但通风后隔热效果有很大提高。图58是一个对比性实测的结果v通风屋顶的内表面温度夜内都低于实砌屋顶的内表面温度，面且从夜间3时30分到下午1时30分还低于室内气温。内表面温度出现最高值的时间，通风屋顶比实砌屋顶约延后3h左右。显而易见，通风屋顶具有隔热好散热快的特点。通风屋顶传热过程与影响隔热的因素：通风屋顶传热过程与影响隔热的因素：通风屋顶是当室外空气流经间层时，带走部分从面通风屋顶是当室外空气流经间层时，带走部分从面层传下的热量，从而减少透过基层传入室内的热量。如层传下的热量，从而减少透过基层传入室内的热量。如图图11-411-4：间层通风量愈大，间层通风量愈大，带走的热量愈多。通带走的热量愈多。通风量大小与风量大小与空气流动空气流动的动力，通风间层高的动力，通风间层高度和通风间层内的空度和通风间层内的空气阻力气阻力等因素有关。等因素有关。风压和热压是间层内空气流动的动力风压和热压是间层内空气流动的动力 试验表明：在同样风力作用下，通风口朝向与试验表明：在同样风力作用下，通风口朝向与风向的偏角（即风的投射角）愈小，间层的通风效风向的偏角（即风的投射角）愈小，间层的通风效果愈好，故果愈好，故应尽量使通风口面向夏季主导风向应尽量使通风口面向夏季主导风向。由。由于风压愈风速的平方成正比，所以风速大的地区，于风压愈风速的平方成正比，所以风速大的地区，利用通风屋顶效果显著。利用通风屋顶效果显著。试验还表明，试验还表明，将间层面层在檐口处适当向外挑将间层面层在檐口处适当向外挑出一段，能起兜风作用出一段，能起兜风作用，可提高间层的通风效果。，可提高间层的通风效果。热压的大小取决于进排气口的温差和高差，温热压的大小取决于进排气口的温差和高差，温差与高差愈大，热压愈大，通风量就愈大。差与高差愈大，热压愈大，通风量就愈大。通风间层高度通风间层高度试验表明：间层高度增高，对加大通风量有利，试验表明：间层高度增高，对加大通风量有利，但增高到一定程度后，其效果渐趋缓慢。但增高到一定程度后，其效果渐趋缓慢。如图几种通风屋顶在不同高度的空气间层如图几种通风屋顶在不同高度的空气间层情况下的热工效果。情况下的热工效果。由图可见，间层高度以由图可见，间层高度以20202424cmcm左右为好。左右为好。因此，一般情况下，采用矩形截面通风口，房因此，一般情况下，采用矩形截面通风口，房屋进深为屋进深为9 91212m m的双坡屋顶或平屋顶，其间层的双坡屋顶或平屋顶，其间层高度可考虑取高度可考虑取20202424cmcm，坡顶可用其下限，平坡顶可用其下限，平屋顶可用其上限；如为拱形或三角形的截面，屋顶可用其上限；如为拱形或三角形的截面，其间层高度要酌量增大，平均高度也不宜低于其间层高度要酌量增大，平均高度也不宜低于2020cm.cm.通风间层内的空气阻力。通风间层内的空气阻力。室外空气流过间层的阻力有室外空气流过间层的阻力有摩擦阻力摩擦阻力和和局部阻力局部阻力。为降低摩擦阻力，间层内表面不宜过分粗糙；为降低摩擦阻力，间层内表面不宜过分粗糙；为降低局部阻力，进、出风口的面积与间层横界面为降低局部阻力，进、出风口的面积与间层横界面的面积比要大。若进出风口有启闭装置，应尽量加大其的面积比要大。若进出风口有启闭装置，应尽量加大其开口面积，并注意使装置有利于导风，以减少局部阻力，开口面积，并注意使装置有利于导风，以减少局部阻力，增大通风量。增大通风量。间层通风组织形式和隔热措施：间层通风组织形式和隔热措施：组织方式：组织方式：a.a.从室外进气（采用兜风檐口可加强风从室外进气（采用兜风檐口可加强风 压作用）；压作用）；b.b.从室内进气；从室内进气；c.c.室内、室外同时进气。室内、室外同时进气。另外，有的为提高热压作用，在水平的通风层中间，增设另外，有的为提高热压作用，在水平的通风层中间，增设排风帽，造成进、出风口的高度差，并且在排风帽，造成进、出风口的高度差，并且在帽顶的外表涂上黑帽顶的外表涂上黑色色，加强吸收太阳辐射，以提高帽内的气温，有利于排风。，加强吸收太阳辐射，以提高帽内的气温，有利于排风。间层通风组织形式：间层通风组织形式：隔隔热热措措施施举举例例编号构 造间层高度（cm）外表面温度内表面温度室外气温最高（）平均（）最高（）平均（）最高出现时间最高（）平均（）1双层架空粘土瓦548.331.632.128.814：3033.326.62山型槽板上铺粘土瓦1552.032.430.027.815：0033.729.43双层架空水泥瓦954.534.136.430.014：0032.227.14钢筋混凝土这般下吊木丝板6356.032.829.15钢筋混凝土板上铺大阶砖2456.036.329.828.820：0035.531.36钢筋混凝土板上砌1/4砖拱6059.038.433.832.318：0034.931.37钢筋混凝土板上砌1/4砖拱装百叶6056.538.334.031.819：0035.531.3阁楼屋顶：在提高阁楼屋顶隔热能力的措施中，加强阁楼通风在提高阁楼屋顶隔热能力的措施中，加强阁楼通风是一种经济而有效的方法。如加大通风口的面积，合理是一种经济而有效的方法。如加大通风口的面积，合理布置通风口的位置等。通风口可做成开闭式的，夏季开布置通风口的位置等。通风口可做成开闭式的，夏季开启，冬季关闭；组织阁楼的自然通风也应充分利用风压启，冬季关闭；组织阁楼的自然通风也应充分利用风压和热压的作用。和热压的作用。阁楼通风形式有：山墙上开口通风，从檐口下进气有屋阁楼通风形式有：山墙上开口通风，从檐口下进气有屋脊排气，在屋顶设老虎窗通风等。如图脊排气，在屋顶设老虎窗通风等。如图1.4-71.4-7：v沿海地区沿海地区采用通风隔热屋顶十分有利。无论白天、还是夜晚，都会因陆地与海面的气温差而形成气流，间层内通风流杨，作用甚大。坡屋顶采用通风隔热，如进、排气口有一定高差，对间层通风更为有利。加之本地区夏季太阳辐射强烈，而气温却不很高，日间又常有阵雨，粘土瓦和大阶砖吸水率较大，水的蒸发又消耗了不少热量。这些因素综合起来，使得这种屋顶隔热方式具有良好的效果，也很受人们欢迎。v 若在长江中、下游地区采用架空通风屋顶，情况与沿海地区就完全不同了。正如(炎热地区建筑降温)一书所概括的：“以大区域平均论，长江中、下游，两湖(鄱阳、洞庭)盆地夏季气温高、湿度大，加以丘陵环绕，风速甚小，形成全国闷热中心。4）蓄水屋顶v蓄水屋顶隔热的原理是什么？v水的热容量较大v水在蒸发时要吸吸大量的汽化热v 重庆地区对同样结构的蓄水屋顶（水厚重庆地区对同样结构的蓄水屋顶（水厚100mm）于不蓄水屋顶实测结果表明：蓄水后外表面温度比于不蓄水屋顶实测结果表明：蓄水后外表面温度比不蓄水低不蓄水低15，内表面低，内表面低8；蓄水屋顶内、外表；蓄水屋顶内、外表面温度的振幅仅为不蓄水的面温度的振幅仅为不蓄水的1/2；蓄水后通过屋顶传；蓄水后通过屋顶传入室内的最大热量只是未蓄水时传入的入室内的最大热量只是未蓄水时传入的1/3；蓄水后；蓄水后通过屋顶传入室内的平均热量只有未蓄水时的通过屋顶传入室内的平均热量只有未蓄水时的1/35。v 水面上敷设铝箔或其它浅色漂浮物，或在水面水面上敷设铝箔或其它浅色漂浮物，或在水面上种植漂浮植物水浮莲、水葫芦等将反射或吸收大上种植漂浮植物水浮莲、水葫芦等将反射或吸收大量太阳辐射，能取得更好的隔热效果。量太阳辐射，能取得更好的隔热效果。蓄水屋面的缺点：蓄水屋面的缺点：v蓄水屋面夜间仍向室内散热，这对夜间使用蓄水屋面夜间仍向室内散热，这对夜间使用的住宅和某些公共建筑是十分不利的。的住宅和某些公共建筑是十分不利的。v屋顶蓄水增大了屋顶静荷载，对下部结构和屋顶蓄水增大了屋顶静荷载，对下部结构和抗震不利。抗震不利。v屋面所蓄的水需定时补充，故受水资源的限屋面所蓄的水需定时补充，故受水资源的限制而推广受限。制而推广受限。5）种植隔热屋顶：v种植隔热屋顶的隔热原理是什么？v利用植物的光合作用，将热能转化为生化能v利用植物叶面的蒸腾作用增加蒸发散热量v利用植物培植基质材料的热阻与热惰性，降低内表面平均温度与温度振幅 以蛭石、锯末或岩棉等作为介质代替土壤，再在上以蛭石、锯末或岩棉等作为介质代替土壤，再在上面种植作物，即为无土种植屋顶。面种植作物，即为无土种植屋顶。无土种植屋顶的重量是同厚度铺土种植屋顶的无土种植屋顶的重量是同厚度铺土种植屋顶的1/31/3，而保温隔热效果却提高而保温隔热效果却提高3 3倍以上。倍以上。对有、无蛭石种植层的屋顶进行对比测定。对有、无蛭石种植层的屋顶进行对比测定。2.外墙隔热：外墙的室外综合温度较屋顶低，因此在一般的房屋外墙的室外综合温度较屋顶低，因此在一般的房屋建筑中，外墙隔热与屋顶相比是次要的。但对采用轻质建筑中，外墙隔热与屋顶相比是次要的。但对采用轻质结构的外墙或需空调的建筑中，外墙隔热仍需重视。结构的外墙或需空调的建筑中，外墙隔热仍需重视。粘土砖墙；两面抹灰一砖墙；粘土砖墙；两面抹灰一砖墙；为减轻墙体自重，减少墙体厚度，便于施工机械化，为减轻墙体自重，减少墙体厚度，便于施工机械化，近年来大量采用空心砌块、大型板材和轻板结构等墙体。近年来大量采用空心砌块、大型板材和轻板结构等墙体。轻型墙板有两种类型：一是用一种材料制成的单一轻型墙板有两种类型：一是用一种材料制成的单一墙板，如加气混凝土或轻骨料混凝土墙板；另一种轻型墙板，如加气混凝土或轻骨料混凝土墙板；另一种轻型外墙板是由不同材料或板材组合而成的复合墙板，其构外墙板是由不同材料或板材组合而成的复合墙板，其构造如图。造如图。无论何种形式的外围护结构，采用无论何种形式的外围护结构，采用浅色平滑的外粉浅色平滑的外粉饰饰，以降低对太阳辐射热的吸收率，隔热效果是非常明，以降低对太阳辐射热的吸收率，隔热效果是非常明显的。显的。二）外围护结构隔热设计的原则：v1 1、屋顶隔热、屋顶隔热外围护结构外表面受到的日晒时数和太阳辐射强度以水平面为最大，东西向其次，东南和西南又次之，南向较小，北向最小，所以屋顶隔热极为重要，其次是西墙和东墙。v2 2、降低室外综合温度降低室外综合温度 结构外表面采用浅色平滑的粉刷和饰面材料。如：马赛克、小瓷砖等，以减少对太阳辐射的吸收。在屋顶或墙面的外侧设置遮阳设施，可有效降低室外综合温度。3 3、在外围护结构内部设、在外围护结构内部设置通风间层。置通风间层。通风间层通风间层与室外或室内相通，利与室外或室内相通，利用风压和热压的作用带用风压和热压的作用带走进入空气层内的一部走进入空气层内的一部分热量，从而减少传热分热量，从而减少传热室内的热量。室内的热量。v4 4、合理选择外围护结、合理选择外围护结构的隔热能力。构的隔热能力。主要根主要根据地区气候特点，房屋据地区气候特点，房屋的使用性质和结构在房的使用性质和结构在房屋中的部位等因素来选屋中的部位等因素来选择。择。v5 5、利用水的蒸发和植、利用水的蒸发和植被对太阳能的转化作用被对太阳能的转化作用降温降温。如：蓄水屋顶，。如：蓄水屋顶，植被屋顶。这些屋顶具植被屋顶。这些屋顶具有很好的隔热能力，但有很好的隔热能力，但也增加了结构的荷载，也增加了结构的荷载，而且如果蓄水屋顶防水而且如果蓄水屋顶防水处理不当，还可能漏水、处理不当，还可能漏水、渗水。渗水。6 6、屋顶和东、西外墙的屋顶和东、西外墙的内表面温度应通过验算，内表面温度应通过验算，要求内表面最高温度应要求内表面最高温度应低于当地夏季室外计算低于当地夏季室外计算最高温度，最高温度，保证满足隔保证满足隔热设计标准。热设计标准。小结：v炎热气候的分类及我国炎热气候的主要特点 v室内过热的原因及防热途径 v建筑隔热的计算与设计 v屋顶隔热的主要措施 v一些基本概念：干热气候、湿热气候、综合温度 建议的大作业题目v做一些热湿环境实验并加以分析，例如做一些热湿环境实验并加以分析，例如：挂窗帘的影响挂窗帘的影响 墙体的热响应（注意采暖期和非采暖期的不同）墙体的热响应（注意采暖期和非采暖期的不同）室外空气综合温度和辐射在建筑热环境中的作用室外空气综合温度和辐射在建筑热环境中的作用 不同朝向房间的自然室温的区别不同朝向房间的自然室温的区别 攀藤植物对墙体热过程的影响攀藤植物对墙体热过程的影响 不同下垫面对微气候的影响不同下垫面对微气候的影响 不同小区布局对小区风场的影响不同小区布局对小区风场的影响 不同建筑设计的自然通风效果不同建筑设计的自然通风效果实验设计v室外热环境测量实验可以根据实际情况设计为一个综合性实验或设计性实验1.进行实际热环境测量可通过校园、小区、建筑群气象参数的测量来认识和评价该区域的热环境2.进行一个时段的热环境问题可对一个区域在一个时段的气象参数测量来认识热环境随时间的变化。v3.针对一个题目进行的热环境测量v可根据一个具体的题目来设计一个专项的试验测量；不同下垫面对地表附近热环境的影响；绿化对建筑热环境的影响；不同位置不同朝向建筑的热环境特性；建筑内外热环境的相互影响等等p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后Thank You在别人的演说中思考，在自己的故事里成长Thinking In Other PeopleS Speeches，Growing Up In Your Own Story讲师：XXXXXX XX年XX月XX日