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建筑物理-热工学
包括导热系数 传热系数，适合结合构造一起看。自己整理了24最新版的两本书的公式和概念，总结全面细致，适合做为复习资料。
编辑于2025-01-01 15:39:05- 建筑学
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热工学
建筑热工学
室内外热湿环境
热工系数类
热流强度q
定义
单位时间里，单位面积透过该壁体的导热热量
公式
q=λ(θi-θe)/d=(θi-θe)/(d/λ)=(θi-θe)/R
导热系数λ
定义
1m厚度材料，内外表面温差1K，1h内1㎡面积通过的热量，单位W/(m·K)
说明
材料内部特征，是单一过程，仅受材料自身影响
公式
λ=qd/(θi-θe)
影响因素
材质
干密度
干密度↑，导热系数↑
含湿量
含湿量↑，导热系数↑
传热系数K0
总传热系数是总热阻的倒数
定义
室内外空气温差1℃，1h内，1㎡面积所传出的热量，单位W/(㎡·K)
说明
平壁表征特征，是复杂过程，涉及表换热与内导热
公式
K0=1/R0
热阻R
定义
热流通过壁体时遇到的阻力，单位㎡·K/W
说明
热阻一般是物质非理想态的，受几何形状影响的，是某个物体表现出的最终阻力
公式
R0=1/K0
R=d/λ
蓄热系数S
定义
半无限厚平壁表面热流波动的振幅与温度波动振幅的比值，单位W(㎡·K)
公式
S=0.27√(λ·ρ·c)
物理意义
表示半无限厚物体在周期热作用下，表面对周期热作用的敏感程度
材料的蓄热系数越大，表面温度波动越小，蓄热系数越小，表面温度波动越大
影响因素
导热系数λ
导热系数λ↑，蓄热系数S↑
比热容c
比热容c↑，蓄热系数S↑
密度ρ
密度ρ↑，蓄热系数S↑
比热容c
定义
单位质量物质上升1K所需要的能量，单位kJ/(kg·℃)
说明
受物质和物态影响，可忽略温度影响
非效率的属性，不考虑持续时间长短，只考虑最终上升的温度
热惰性D
定义
表示维护结构在间歇热作用下反抗温度波动的能力，是其热阻与材料蓄热系数的乘积
公式
D=R·S
保温材料
导热系数λ
蓄热系数S
基础：建筑热工原理 手段：规划和建筑设计 目的：有效地防护或利用室内外气候因素，合理地解决房屋的日照、保温、隔热、通风、防潮等问题，以创造良好的室内气候环境并提高围护结构的耐久性。
1.1.1 室内热湿环境
概念
对使用者而言，建筑内部环境可以简单分为室内物理环境和室内心理环境两部分，室内物理环境属于建筑物理学的范畴
室内物理环境
室内物理环境是指室内那些通过人体感觉器官对人的生理发生作用和影响的物理因素
室内热湿环境
是建筑热工学研究的主要内容
室内光环境
室内声环境
室内空气质量环境
室内热湿环境组成要素，室内热湿微气候四个物理因素
1）室内空气温度
2）室内相对湿度
3）室内气流速度
4）室内环境的平均辐射温度
这四个要素也是影响人体热舒适度的四个环境要素
室内热环境影响因素4
住宅中厨房对环境的影响不可忽略
影响室内热环境首要因素：室外热环境
室外气候因素
建筑物基地的各种气候因素，通过建筑物的围护结构、外门窗及各类开口，直接影响室内的气候条件。为了获得良好的室内热环境，必须了解当地各主要气候因素的概况。
热环境设备影响
热环境设备是指以改善室内热环境为主要功能的设备，例如用于冬季采暖的电加热器，用于夏季制冷、增风、去湿的空气调节器。只要使用得当，就可以有效地或不同程度地直接改善室内热环境的某个或某几个因素，从而增加人体的舒适感。
其他设备影响
一般民用建筑中，还有灯具、电视机、冰箱等家用电器。这些设备在使用中都向所在的空间散发热量，至于对室内热环境的影响程度，则取决于室外的气候状况、建筑空间的大小以及所使用设备的种类和功率。
人体活动影响
人体也是“发热器”。在空间大、人数又不多的场所，对环境的影响并不明显；但若在会堂、体育馆、候车室等人群集聚场所，夏季就易于感到过热。而在人群密集的地方，往往自然通风不畅，人体呼出的水蒸气等气体也会对环境的湿度和卫生状况产生不良影响。
人体热舒适与室内热湿环境构成要素
人体热舒适程度
人们对所处室内气候环境满意程度的感受；人体对周围环境的热舒适程度主要反映在人的冷热感觉上
热舒适条件2
人体热舒适的必要条件
人体热平衡
人体保持热舒适的健康（必要）首要条件：人体内产生的热量与向环境散发的热量相等，即人体与周围环境保持热平衡
产热=散热（热平衡），即 △q＝0
体内产热量等于失热量是人的热平衡
人体的热平衡方程 M-W-C-R-E-S=0 M—人体能量代谢率，决定于人体的活动量大小，W/m2； W—人体对外所做的机械功，W/m2； C—人体外表面向周围环境通过对流形式散发的热量，W/m2； R—人体外表面向周围通过辐射形式散发的热量，W/m2； E—汗液蒸发和呼出的水蒸气所带走的热量，W/m2； S—人体蓄热率，W/m2。
人体热平衡的影响因素，单位W
热平衡公式条件：△q=q<m>±q<c>±q<r>-q<w>—q（e）
△q——人体得失的热量，W/㎡
人体产热量q（m）
取决于：人的新陈代谢率、对外做机械功的效率
主要取决于机体活动剧烈程度
新陈代谢率：单位时间内人体新陈代谢所产生的能量，用m表示，单位W/㎡（人体表面积）
常用met表示，1met=58.2 W/㎡
人体对流换热量q（c）
周围空气在人体表面流动时产生的热交换。
取决于：体表温度和空气的温差、空气的气流速度、衣着的物理性质等影响因素
气流速度对人体对流换热影响很大
衣着热阻大则对流换热量小
人体辐射换热量q（r）
人体表面与周围墙壁，地面，顶棚，玻璃等通过长波辐射热交换实现的。
取决于：两者温度、辐射系数、相对位置、人体的有效辐射面积
人体蒸发散热量q（e）
未出汗时
呼吸
与呼吸空气量、新陈代谢率成正比
皮肤无感觉蒸发
取决于皮肤表面和周围空气的水蒸气压力差
出汗时
qe绝大部分是通过皮肤有感觉汗液蒸发散热量进行的
散热方式
汗液蒸发
取决于排汗率
汗液蒸发耗热量量远大于散热量
皮肤表面100%湿透时，有感汗液蒸发达到最大值
取决于：空气流速、从皮肤表面经衣服到周围空气的水蒸气压力分布、衣服对水蒸气的渗透阻
人体与周围环境的换热方式
人体换热方式3
对流
辐射
蒸发
人体做工消耗的能量q（w）
人体新陈代谢产生的能量，一部分用于人体做功qw，一部分散失到周围环境中
负荷热平衡
△q＝0并不一定表明人体达到热舒适状态
当环境过热，皮肤血管扩张增加散热量，大量出汗使得qe变大，以争取新的热平衡。虽然△q仍然为0，但人体不在舒适的范围内，分泌的汗液量在生理容许范围内，负荷热平衡是可以忍受的
人体热舒适的充分条件
正常比例散热
按正常比例散热的热平衡才是舒适的
辐射散热45-50%
呼吸和无感觉蒸发散热25-30%
对流换热25-30%
能达到这种适宜比例的环境就是人体热舒适的充分条件
当达到热平衡状态时，三种换热方式占总散热量达到一定的适宜比例，才能表明人体达到热舒适状态。
室内热舒适的影响因素
人的冷热感觉取决因素
人体热感的影响因素6
室内环境因素4
空气温度ti
常用的温标为摄氏温标，符号为t，单位为摄氏度℃
热力学温度的温标，叫开尔文温标，符号T，单位K。它以气体分子热运动平均动能趋于0时的温度为起点，定oK，以水和冰的固液混合温度为273K。
摄氏温标和开尔文温标关系为t=T-273
室内空间温度对人体热舒适度有重要的作用
供暖室内设计温度符合：严寒寒冷地区18-24℃，夏热冬冷地区16-22℃
气流速度vi
室内空气流动速度是影响人体对流散热和水分蒸发散热的主要因素之一
一般情况下，对人体舒适的气流速度应小于0.3m/s；
空气相对湿度φi
空气湿度
人体对空气湿度的感觉与空气的相对湿度密切相关
相对湿度是表示空气接近饱和的程度，相对湿度越小，空气饱和程度越低，感觉越干燥。
冬季室内热工计算参数相对湿度30-60%，夏季60%
如湿度过低（低于30％），则人会感到干燥、呼吸器官不适；湿度过高则影响正常排汗，尤其在夏季高温时，如湿度过高（高于70％）则汗液不易蒸发，最令人不舒适。
环境平均辐射温度θi
室内热辐射
一般民用建筑来说，室内热辐射主要是指房间周围墙壁、顶棚、地面、窗玻璃对人体的热辐射作用，如果室内有火墙、壁炉、辐射采暖板之类的采暖装置，还须考虑该部分的热辐射。室内热辐射的强弱通常用“平均辐射温度”（Tmrt）代表
平均辐射温度
室内平均辐射温度近似等于室内各表面温度的平均值，它描述的是空间中指定点所处的辐射环境，决定了人体辐射散热的强度。
人体自身因素2
人体新陈代谢率m
人体活动量
人体安静状态下产生的热量称为基础代谢率。
身高177.4厘米，体重77.1kg，表面积1.8㎡，的成年男子静坐时，代谢率58.2w/㎡。定义为1met，作为人体代谢产热量的标准单位。
人体衣着状况clo
热阻单位clo量化了衣物隔热作用，1clo指静坐或轻度脑力劳动状态下的人在室温21摄氏度℃时，相对湿度不超过50%，空气流速不超过0.1m/s的环境中保持舒适状态时所穿服装的隔热值。1clo=0.155（㎡x℃）/W
室内湿热环境的评价方法和标准
室内热环境分为舒适的，可以忍受的，不能忍受的
室内热湿环境舒适综合评价指标
有效温度ET：
该指标以受试者主观反映为评价依据，评价空气温度，空气湿度，空气流速对人在休息或坐着工作时的主观热感觉综合影响。不足之处在于未考虑热辐射的影响，不适合局部冷或热表面的房间
新有效温度ET*：
用能够反映空气温度和环境辐射状况的黑球温度代替空气温度。
热应力指数（HSI）：
人体所需的蒸发散热量与室内环境条件下最大可能的蒸发散热量之比，用百分比表示
HSI=qreq/qmax，qreq=qm±qc±qr
qreq——人体所需的蒸发散热量
qmax——最大可能的蒸发散热量，取决于：室内空气湿度、气流速度、人体衣着
已知室内热湿环境的空气温度、空气相对湿度、气流速度和环境平均辐射温度以及人体新陈代谢产热量，人体衣着等因素影响
用于空气温度偏高20-50摄氏度℃，且衣着单薄的情况，常用于评价夏季热环境状况
操作温度
考虑了空气温度和平均辐射温度对人体热感觉的影响而得出的合成温度，综合考虑了环境与人体的对流换热与辐射换热。
预测平均热感觉指数（PMV）：
空气温度、空气相对湿度、气流速度和平均辐射温度4个环境参数及两个人为变量衣服热阻、人体活动水平
6个物理量
4个环境参数
气温ti
相对湿度Φi
气流速度vi
环境表面平均辐射温度θi
2个人体参数
新陈代谢率m
衣服热阻clo
房格尔的热舒适方程PMV=f(ti,Φi,θi,vi,m,Rcl） [很热3，热2，稍热1，舒适0，稍冷-1，冷-2，很冷-3] 较全面描述和人体热舒适有关6个物理量之间的定量关系
迄今为止最为全面的人体热舒适度评价指标
即便四个环境参数都在舒适范围-0.5~0.5，如果身体一部分冷一部分暖，就会感觉不舒适
PMV实验回归公式（1）只适用于室内参数稳定且在人体周围均匀分布的热环境，既不适用于非稳定的热环境，也不适用于人体周围参数非均匀分布的热环境。
人体一部分暴露在偏热的环境中，另一部分暴露在偏冷或者中性的环境中，这种情况称作“局部热暴露”。在局部热暴露下的热舒适水平是不能采用这个PMV公式来进行描述的。
对流冷
变化的气流相比稳定气流引起的不舒适更明显
不对称热辐射
辐射式取暖器
垂直温差
空气温度随着离地面的升高而升高
暖或冷地板
舒适地板温度19-29℃
PMV超过±2.0时，PMV值和人体的热感觉之间的差异较大
较热的环境中，人体感觉舒适的中性温度往往高于PMV值为0时的舒适温度
自然通风建筑中。PMV值和人体热感觉有较大偏差
房格尔提出了预测平均不满意率PPD，表示人群对热环境不满意的百分数，给出pmv_ppd曲线，人对环境的评价。
PMV在-0.5~0.5范围内为室内热舒适指标，不满意人数PPD大概10%以下
心理适应性模型1+3
解释自然通风建筑中实际观测结果和PMV预测结果不同的主要原因。（PMV在-1.0~1.0内评价较确）
生理适应性、行为适应性、心理适应性模型
适应性模型以热中性温度为中心
90%的人可接受舒适温度变化范围：5℃ 80%的人可接受舒适温度变化范围：7℃
室外热湿环境（室外气候）
概念
室外热湿环境是指作用在建筑外围护结构上的一切热湿物理量的总称。
建筑外围护结构的功能之一是抵抗或利用室外热湿作用，以便在房间内创造易于控制或舒适的热湿环境
地区性气候以及其特征
寒冷地区建筑需要防寒，保温和节能，建筑布局紧凑，体形封闭、厚重，在炎热地区，建筑应该通风遮阳隔热、内外通透以利于降温除湿，沿海地区的建筑需要防止强风和暴雨，在高原之上的建筑注意利用太阳能等
从建筑节能设计和热工的角度，主要关心的是对室内热环境、建筑物耐久性和建筑物整体能耗起主要作用的因素
室外热环境组成要素5
太阳辐射
概念
是地球热量的基本来源 是决定气候的主要因素 是建筑物外部最主要的气候条件之一
太阳辐射：短波辐射 到达地球仅5%，其余均在大气中消耗
由于反射、散射、吸收的共同影响，使到达地面的太阳辐射照度大大削弱，辐射光谱也因此改变
到达地面的太阳辐射由2部分组成
总辐射量（太阳辐射总量）
总辐射=直接辐射+散射辐射
a. 直接辐射：由太阳直接射达地面的，射线平行
b. 散射辐射：经大气散射后到达地面的，射线来自各个方向
太阳常数
通常将地球大气层外，太阳与地球的平均距离处，太阳辐射垂直表面上，单位面积，单位时间接受到的太阳辐射能（测量的平均值）称为太阳常数，1367w/㎡
影响因素
太阳高度角、大气透明度、地理纬度、云量、海拔高度等
大气对太阳辐射削弱程度取决于：射线在大气中射程的长短、大气质量
射程长短取决于：太阳在天空位置和地面海拔高度
水平面上太阳直接辐射照度与太阳高度角、大气透明度成正比； 散射辐射照度与太阳高度角成正比，和大气透明度成反比
海拔高的地方地方或农村，散射照度小；多云天气散射辐射照度较无云时大
大气层上太阳辐射能量集中在：紫外线、可见光、红外线； 太阳高度角越高，紫外线及可见光越多，红外线越少
低纬度地区、高海拔地区、农村、正午、无云——直接辐射大
高纬度地区、低海拔地区、城市、早晚、多云——散射辐射大
日照时数
在晴朗天气时，从日出到日没一天内阳光照射大地的时间
决定于纬度和日期，是理想时间数值
日照百分率
日照百分率=实际日照时数/可照时数
日照率最大的地区：西北、华北、东北； 日照绿最小的地区：四川盆地、贵州东部、两湖盆地； 日照绿介于中间：华南及长江下游
空气温度
温度变化规律
空气温度的年变化和日变化都是周期性的，这是因为引起空气温度变化的太阳辐射是周期性的
研究日变化以定时为观察值，研究年变化以一年里每天的平均值。
一般而言日照强烈，气候干旱地区，温度日振幅较大，日照温和气候潮湿的地区，温度日振幅较小，其他情况处于两者之间。这种规律是太阳辐射与长波辐射的日夜平衡所引起的。
气温升降的直接因素
地面与空气热量交换
大气中的气体分子在吸收和放射辐射能时具有选择性，它对太阳辐射几乎是透明体，直接受太阳辐射而增温是非常微弱的。
大气主要靠吸收地面附近的长波辐射(λ=3~120μm）而升温，因此，地面与空气的热量交换是气温升降的直接原因。
气温垂直递减率
概念
气温垂直递减率adiabatic rate，也可以叫做绝热率，是表征气体随高度增加其气温的变化程度的物理量。
一般来说，气体在加热或降温的过程中，如果其高度变化，那么气压也会变化，气压的变化会导致气体膨胀或者收缩，膨胀可以使温度降低，收缩可以使温度升高。
湿空气气温垂直递减率：含有水汽的较湿空气，就会受到水汽凝结时的释放潜热所致，因此平均每上升100米，温度降低约0.6度。不同于干空气，该物理量其实不是恒定的0.6，其取值范围在0.4到0.9之内。这是因为对于湿空气来说，会受温度与压强影响。气温指1.5m处的空气温度
干空气气温垂直递减率：在干空气时，海拔大约平均每上升100米，气温就下降约1度。一般来说这个物理量是恒定值。
气温日较差
一日内气温最高值最低值之差
最低日出前后，最高午后2h（地面因辐射换热而增降温都需要经历一段时间）
由于海陆分布/地形起伏：我国日较差从东南向西北递增
气温年较差
最热月最冷月平均气温差
北半球，年最高气温：大陆7月/沿海岛屿8月，年最低气温1-2月
年较差自南到北，自沿海到内陆逐渐增大，10→40℃
逆温现象（倒置现象）2
晴朗无风的夜晚——辐射逆温
地面急剧冷却
地形交错处的山凹——地形逆温
冷空气沿山坡下降
影响地面附近气温因素4
入射到地面上的太阳辐射热量（决定性作用）
长波辐射3-120μm
空气温度的日变化，年变化，以及随地理纬度而产生变化，都是由于太阳辐射的变化引起的。
大气对流作用（影响最大）
下垫面（影响也很重要）
海拔高度、地形地貌（有一定影响）
空气湿度
刘加平《建筑物理》
这些水蒸气来源于江河湖海的水面、植物以及其他水体的水面蒸发，在水分蒸发过程中需要吸收汽化潜热，这些热量直接或间接来自于太阳辐射。
在热流和湿流充足的地区，即气温高水面大的地区，空气湿度高，反之气温低水面少，湿度就小。
水蒸气进入大气后被冷却进入过饱和状态，从空气中析出悬浮于空气中，形成云雾，冰晶，下降形成降水现象
空气湿度的高低
一般来说，某地区在一定时间区间内，空气的绝对湿度值变化不大，而相对湿度值变化剧烈。因为空气的饱和水蒸气分压力是随着温度的变化而变化的。
绝对湿度2+3
定义
指的是每立方米湿空气中所含水蒸气的质量，即水蒸气密度，单位为g/m³ 。
空气中含水蒸气量的多少
在一定的气压和一定的温度的条件下、单位体积的空气中能够含有的水蒸气是有极限的，若该体积空气中所含水蒸气超过这个限度， 则水蒸气会凝结而产生降水，而该体积空气中实际含有水蒸气的数值，用绝对湿度来表示。水蒸气含量越多，则空气的绝对湿度越高
特性3
其他条件相同时，温度越高，饱和水汽压越大
水蒸气浓度随着海拔高度增加而降低
绝对湿度，最热月max，最冷月min
相对湿度1+2
定义
相对湿度（Relative Humidity），指空气中实际水汽压与相同气温下的饱和水汽压之比，它反映了空气距饱和空气的程度 ，表示空气中的绝对湿度与同温度和气压下的饱和绝对湿度的比值，为百分比值，也就是指某湿空气中所含水蒸气的质量与同温度和气压下饱和空气中所含水蒸气的质量比值。例如，某机房平常所说的湿度为60%就是相对湿度
特性2
日变化：大陆大于海面，夏季大于冬季，晴天大于阴天
相对湿度日变化趋势与气温日变化相反： 最高值出现在黎明前后，最低值出现在午后
相对湿度在冷季最大，热季最小，季风区例外
相对湿度，最热月min，最冷月max 南方大部分地区，夏季max，秋季min 华南东南沿海，3-5月份max，秋季min（南方春夏之交室内泛潮）
空气中水蒸气的浓度随着海拔的增加而降低
风
定义
由大气压力差所引起的大气水平方向的运动
风是在水平面上的一个向量，包括方向以及大小
引起大气压力差的主要原因
地表增温不同
地表增温不同是引起大气压力差的主要原因，也是风的主要成因。
风向
风的方向叫做风向，是以风吹来的方向命名的，恰恰与一般表示向量的方向相反。
风由南方吹来为南风，向量方向指向北
陆地风向用16个方位表示
风向频率图（风向玫瑰图）1+5
定义
将各方位的风向频率按比例绘制在方向坐标图上，形成封闭的折线图形，即为风向玫瑰图
风向玫瑰图可以表示：风速的分布、风向的频率
风向频率：某月、季、年、数年某一方向来风次数占同期观测风向发生的总次数的百分比，即称该方位的风向频率
按1月、7月、年的风向频率分5类
季节变化
主导风向
双主导风向
无主导风向
准静止风（V<1.5m/s）
分类1+5
大气环流
定义
由于太阳辐射热在地球上照射不均匀，引起赤道和两极间出现温差，从而引起大气从赤道到两极和从两极到赤道的经常性活动称为大气环流，它是造成各地气候差异的主要原因之一
是造成各地气候差异的主要因素
控制大气环流的主要因素
地球形状、地球的运动（公转和自转）
地方风5
定义
局部地方增温或冷却不均匀所产生的气流，叫地方风
有海陆风、季风、山谷风、庭院风、巷道风
成因
由于地形的起伏，各种地表材料对太阳辐射吸收率的差异、材料热容量的不同，产生各个小区域之间的气压差，因而形成局部的地形风（除季风外，都是昼夜周期）
局部地方昼夜受热不均，以一昼夜为周期：海陆丰、山谷风、庭院风、巷道风
海陆间季节气温的差异，变化以年为周期：季风
我国季风大部分来自热带海洋，多为东南风和南风
降水
定义
从大地蒸发出来的水汽进入大气层，经过凝结后又降到地面上的液态或固态水分，简称降水。雨、雪、冰雹等都属于降水，降水必须经过大气循环
降水性质3
降水性质包括降水量、降水时间和降水强度等方面
降水量
定义
指降落到地面的雨、雪、冰雹等融化后，未经蒸发或渗透流失而积累在水平面上的水层厚度，以毫米（mm）为单位
影响降水量分布的因素5
气温
海陆分布
东南向西北递减
大气环流
雨量集中在夏季
地形
向风坡常为多雨的中心
洋流
测定仪器
降水量的多少用雨量筒和雨量计测定
降水时间
指一次降水过程从开始到结束的持续时间，用时（h）或分（min）表示
降水强度
单位时间内的降水量，单位（mm）
降水强度等级以24h的总量（mm）划分：小雨<10，中雨10~25，大雨25~50，暴雨50~100
我国建筑热工设计分区及建筑设计要求
民用建筑热工设计规范2016
一级分区
分区名称5
严寒地区
温度：指累年最冷月平均温度低于或等于-10℃的地区，最冷月≤-10℃
设计原则：必须充分满足冬季保温要求，加强建筑物的防寒措施，一般可不考虑夏季防热
内蒙古、东北北部、新疆北部、西藏和青海北部
寒冷地区
温度：指累年最冷月平均温度为0~-10℃地区
满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热
华北、新疆、西藏南部、东北南部
夏热冬冷地区
指累年最冷月平均温度为0~10℃，最热月平均温度25~30℃地区
必须满足夏季放热防热要求，适当兼顾冬季保温
主要包括长江中下游地区，即南岭以北、黄河以南的地区
夏热冬暖地区
温度：指累年最冷月平均温度高于10℃，最热月平均温度25~29℃的地区
必须充分满足夏季防热要求，一般可不考虑冬季保温
南岭以南、南方沿海
温和地区
温度：指累年最冷月平均温度为0~13℃，最热月平均温度18~25℃的地区
部分地区考虑冬季保温，一般可不考虑夏季防热
云南、贵州西部、四川南部
各分区的气候特征就属于区域性特征
二级分区
更为细致
供暖度日数
每年中，当室外日平均温度低于冬季供暖室内计算温度18摄氏度时，将日平均温度与冬季供暖室内计算温度18摄氏度的差值累加，得到该年的年供暖度日数。然后计算以往连续多年（通常为10年以上）中每一年的供暖度日数度平均值，即为供暖度日数
是一年中当某天室外日平均温度低于18℃时，将该日平均温度与18℃的差值度数乘以1天，所得出的乘积的累加值。
例如某地某日日平均气温为-4℃，采暖基准温度为18℃，则其日采暖度日数为18-(-4)= 22℃.d。若采暖期天数为90d，采暖期平均日气温为-4℃，则采暖期度日数为Ddi (18-(-4)) x 90℃.d =1980℃.d
HDD18表示以18度为基准的供暖度日数
空调度日数
每年中，当室外日平均温度高于夏季空调室内计算温度26摄氏度时，将日平均温度与夏季空调室内计算温度26摄氏度的差值累加，得到该年的年空调度日数。然后计算以往连续多年（通常为10年以上）中每一年的空调度日数度平均值，即为空调度日数
CDD26表示以26度为基准的空调度日数
辅助指标2
累年日平均温度≤5℃，≥25℃的天数
主要指标2
累年最冷月（1月）和最热月（7月）的平均温度
设计要求2
冬季保温，夏季防热
其他规范
《夏热冬暖地区民用建筑节能设计标准》
将夏热冬暖地区分为北区和南区
《公共建筑节能设计标准》
将严寒地区分为A区和B区
城市气候和微气候
根据气候影响范围区分气候系统4
全球性气候
区域性气候
局域性气候
微气候
根据下垫面形成局域气候类型4
地势气候
森林气候
湖泊气候
城市气候
局域性气候（小气候）：任何一种类型的气候区域内，并非全区域的气候都完全一致，由于地形，土壤，植被，水面等地面情况不同，一些地方往往具有独特的气候，这种在小地区受各种因素影响形成的气候称为局域性气候。
夏季晴朗无风的时候，局域性气候的差异表现得最为明显
城市气候
城市气候的成因2
街道纵横、建筑物高低不同，形成特殊下垫面
密集人口生产生活消耗大量能源，排放很多人为热、人为水汽和污染物
城市热气候环境因素4
太阳辐射
空气温度
相对湿度
风向和风速
城市气候的特征特点5
大气透明度较小、太阳辐射减弱15-20%
由于大气污染，城市的太阳辐射比郊区减少15％-20％.且工业区比非工业区减少得多。
气温较高，形成“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，气温也就不同程度地比郊区高，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”。热岛效应影响所及的高度叫做混合高度，在小城市约为50m，大城市则可达500m以上。
蒸发减弱、湿度变小
城区降水容易排泄，地面较为干燥，蒸发量小，而且气温较高，所以年平均相对湿度比郊区低。如广州约低9％，上海约低5％
风向随街道而异，下垫面粗糙，风速减小
城市房屋高低不同，街道又纵横交错，使城市区域下垫面粗糙程度增大，因而市区内风速减小。如北京城区年平均风速比郊区小20％-30％，上海市中心比郊区小40％，城市边缘比郊区小10％。且城市区域内的风向不定，往往受街道走向等因素的影响。
雾多、能见度降低
由于城市中的大气污染程度比郊区大，故大气中具有丰富的凝结核，一旦条件适宜就产生大量的雾。如雾都重庆，城区雾日比郊区多1~2倍，甚至高达4倍
热岛效应
定义
由于城市的“人为热”和下垫面向地面近处大气层散发的热量比郊区的多，气温就不同程度地比郊区的高，而且由市中心地带向郊区方向逐渐降低，这种气温分布的特殊现象。
热岛效应对大范围内的空气污染有很大影响
形成原因6
城市立体化下垫面层比郊区吸收更多太阳辐射能，是形成热岛效应的基本条件
城市立体化下垫面层比郊区自然下垫面层热容量大，日落后城市下垫面温度比郊区小
城市上空的污染覆盖层吸收地面长波辐射，如CO2
城市内街道“峡谷”的天空可见度变小，减小了地面长波辐射热损失
城市不透水面积大，地面蒸发小；植被面积小，蒸腾量小
城市建筑密度大，通风不良，不利于热量向外扩散
特征5
城市热岛强度只与城市和郊区气温差值有关，而与气温绝对值非线性相关
城市规模越大，人口越多，热岛现象越强
各地区各季节热岛强弱不同
白天热岛效应弱，晚间热岛效应强
晴天无风、微风时热岛效应强，阴雨、大风时，热岛效应弱
影响4
形成热岛环境
出现热岛环流，或“乡村风”，“城市风”
影响城市区域的降水量和空气湿度
酷热天气日数增多，寒冷天气日数减少
混合高度
热岛效应的影响高度，小城市50m，大城市500m
热岛强度
市区最高温与郊区温度之间的差，大城市1.1~6.5℃
热岛强度的大小和城市规模、季节及天气状况有关
微气候（微热环境）
定义
微气候是由细小垫面构造特性所决定的发生在地表（一般是指土壤表面）1.5-2.0米大气层中的气候特点和气候变化
也是指更小范围的气候变化，如某个住区、街区，甚至一个建筑组团等，由于建筑形式、布局等的不同导致相同城市气候条件下微环境的差异，主要表现在日照状况、气温、湿度以及气流分布等方面。
表现在4
日照状况
气流分布
日照和气流不仅包含水平方向的变化，还包含垂直方向的变化
气温
湿度
影响区域内微热环境的影响因素3
地段下垫面、建筑群布局、选用的建筑材料，以区域内下垫面以及建筑物的影响为甚。
a.下垫面的影响
天然下垫面
以土壤、植被或水体为主要覆盖物的天然下垫面在白天吸收的太阳辐射分别用于加热空气、土壤和植物，以及蒸发水体。
人工构筑的硬性下垫面
可以蒸发的水分很少，大部分太阳辐射用于加热下垫面，进而加热周围的空气
材料蒸发率影响空气湿度
太阳辐射下，混凝土表面的温度大于干泥土大于草坪
b.建筑物的影响
建筑表面也可称为，立体下垫面。这些立体下垫面的存在，使得进入该区域的太阳辐射对该区域的空气的升温作用更加明显和快速。
太阳辐射被建筑表面吸收，表面温度增高，被地面反射的太阳辐射也被建筑吸收或再反射到地面，增加了居住区的能量累积
地面与天空之间的长波辐射换热也被建筑物遮挡，使得部分能量无法散发出去，辐射换热遮挡/天空面
建筑表皮颜色，绿化，建筑密度，建筑朝向，布局方式，均会影响温度，湿度，气流
c.气流的影响
气流是居住区热微环境的要素之一，又是引起区内空气温度及相对湿度等要素变化的因素之一。
气流对空气温度及湿度的影响取决于气流的强弱。气流越强，区内的环境与区外环境的交流越充分，越接近区外的环境。
于气流的强弱，取决于风资源和建筑组团布局朝向疏密程度有关
不同高度的温差引起垂直方向气流有时也会对区内环境起到改善作用
气候设计
主要技术
建筑上调节气候最主要的技术，莫过于室内外温差、太阳辐射以及对风的调节
调节的气候因子3
太阳辐射
被动式太阳能技术（附加日光间）
当太阳辐射热透过日光室玻璃照射到墙面上时，墙面吸收热能，温度升高，并通过对流方式将热量传给日光室内的空气，使之温度升高，由上部开口流入室内；室内的低温空气由下部开口流进日光室，不断循环流动的空气提高了室内气温，从而改善了室内热环境。
1）日光室的朝向应选择当地日照时间长，太阳辐射强烈的方位，一般以东南、南、西南向为宜；
2）日光室的玻璃应选择热光比大的玻璃，并应有较大的面积。这是因为玻璃是短波热射线的透射体，而又是长波热射线的非透射体，能阻挡日光室的热量辐射外逸；
3）墙面对太阳辐射热的吸收至关重要，表面一定要用对太阳辐射热吸收系数大的材料；
4）上下通风口尺寸应适当，过大、过小都会影响采暖效果；
5）在使用上，当一晚或无日辐射的时候，如日光室的气温低于室外气温，应关闭上下通风口，避免室内热量的损失
室内外温差
绝热技术
风
建筑的防风和通风
建筑的传热与传湿基础知识
1.2.1 传热方式
传热概念1+3
定义：物体内部或物体之间热能转移的过程
只要有温度差（前提），就必然有热能的传递、转移现象发生
热能传递的动力：温度差，方向：高温→低温（自发）
空气中各点的温度分布为“温度场”，根据变化可以分为“稳态”和“非稳态”，两个稳态温度场间的传热是稳态传热，反之非稳态
传热方式3
导热
对流
辐射
导热
定义
是指物体中有温差时，由于直接接触的物质质点作热运动而引起的热能传递过程
机理：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
特点2
固体、液体和气体都存在导热现象，但导热机理有区别
固体导热：金属中：相邻分子发生的碰撞和自由电子迁移所引起的热能传递。非金属：由平衡位置不变的质点振动引起的
液体导热：通过平衡位置间歇移动着的分子振动引起的
气体导热：通过分子无规则运动时相互碰撞而导热
纯粹的导热现象仅能发生在理想的密实的固体中（除了理想密实的固体，绝大多数材料的传热一定伴随对流或辐射，但占比甚微，故在热工计算中，可以认为固体建筑材料中的热传递仅仅是导热过程）
温度场、温度梯度、热流密度
温度场
在物体中，热传递与物体内温度的分布情况密切相关。物体中任何一点都有一个温度值，一般情况下温度t是空间坐标xyz和时间τ的函数
某一时刻物体内各点的温度分布称为温度场。
温度分布随着时间变化为不稳定温度场
稳定温度场，温度分布不随着时间变化
温度沿着x和y两个坐标轴发生变化时，为二维稳定温度场
温度只沿着x一个坐标轴发生变化时，称为一维温度温度场
温度场中同一时刻由相同温度各点连接成的面叫等温面，不同温度的等温面绝不会相交。沿着与等温面相交的任何方向上的温度都有变化，但等温面法线方向上变化最显著。导热不能沿着等温面进行，必须穿过等温面。
温度梯度
温度差△t与沿法线方向两等温面之间的距离△n的比值的极限，叫做温度梯度
温度梯度是一个矢量，通常把温度增加的方向作为正方向。
热流密度
单位时间内，通过等温面上单位面积的热量称为热流密度。设单位时间内通过等温面上微元面积dF的热量为dQ，热流密度可表示为q=dQ/dF （W/㎡）
热流密度在面积F上均匀分布，则热流量Q=qF （W）
傅立叶定律
导热机理可知，导热是一种微观运动现象。但在宏观上它将表现出一定的规律来，这一规律称为傅立叶定律
物体内导热的热流密度的分布与温度分布有密切的关系。均质物体内各点的热流密度与温度梯度大小成正比。
其中λ为比例常数，恒为正值，叫做导热系数。符号是表示热量传递只能沿着温度降低的方向而引进的。沿着n方向的温度增加，∂t/∂n为正值，则q为负值，表示热流沿着n的反方向
导热系数λ
定义4*1
导热系数（符号λ）在稳定传热条件下，材料层单位厚度（1m），两表面温度差为1℃时，在单位时间（1s）内通过单位面积1㎡表面积的传导热量，单位：W/(m·K）此处为K可用℃代替
导热系数越大，表明材料的导热能力越强
影响导热系数的因素4
材质
金属的导热系数最大，非金属和液体次之，气体最小。
导热系数λ<0.25 W/（m·K）的材料叫保温材料（绝热材料），做保温、隔热使用。
材料干密度
原理
不流动的空气是很好的绝热材料。如果材料中含有气孔，会大大降低导热系数值。所以绝热材料都制成多孔性或松散性的。
一般来说干密度大，孔隙小，导热系数也大
同一类材料中，干密度是影响其导热性能的重要因素
一般来说，干密度大的材料导热系数也大
玻璃棉有最佳干密度（例外），在该干密度时，导热系数最小
含湿量（含水性）
水的导热系数比空气高20倍
材料含湿量增大，导热系数增大，保温性能明显降低
温度
物质的导热系数还与温度有关系，大多数材料的导热系数数值与温度的关系近似为直线关系。
热流强度q
定义2*1
在单位时间（1h）、单位面积（1㎡）透过该壁体的导热热量（通过壁体传递的热流密度），单位：W/㎡。通常用q表示
公式
q=λ·(θi-θe)/d
q热流强度，W/㎡
λ壁体材料导热系数，W/(m·K）
θi，θe壁体两侧表面的温度，℃
d壁体的厚度，m
热阻R
定义
指热流通过壁体时遇到的阻力，或者说它反映了壁体抵抗热流通过的能力。单位:（㎡·K/W）
公式2
R=d/λ （㎡·K/W）
λ壁体材料导热系数，W/(m·K）
d壁体的厚度，m
R热阻，㎡·K/W
关系：在同样温差条件下，热阻越大，通过壁体的热量越少。要增加热阻，可以加大平壁的厚度d，或选用导热系数λ值小的材料
热阻=导热系数倒数x厚度
总热阻=壁体（复合壁体，组合壁体）传热阻+内外表面换热阻
多层复合壁体的总热阻等于各层材料热阻之和
壁体2
复合壁体
多层的，均匀的
串联，直接加和（双面粉刷的砖砌体）
组合壁体
多层的，不均匀的
复杂，平均热阻（空心砖、空心砌块）
在壁体两侧稳定温度场的作用下，流经各层材料的热流强度是相等的
总传热系数K0
K0=1/R0，热阻倒数
对流
定义
只发生在流体之中（或者固体表面与其紧邻的运动流体之间），它是因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。
对流换热的强弱主要取决于：层流边界层的换热与流体运动发生的原因、流体运动状况、流体与固体壁面温差、流体的物性、固体避免的形状、大小及位置等因素。
特点
单纯的对流换热过程是不存在的，对流的同时总伴随着导热
建筑中
空气沿着围护结构表面流动时，与壁面之间所产生的热交换过程。这种过程包括：由空气流动所引起的对流传热过程。空气分子间和空气分子与壁面分子之间的导热过程。这种对流与导热的综合过程称为表面的对流换热。和单纯的对流传热相区别。
促使流体产生对流的原因有2
自然对流换热
温度变化
本来温度相同的流体，因为其中某一部分受热或者冷却而产生的温度差，形成对流运动，这种运动叫做自然对流。
自然对流的程度主要决定于流体各部分之间的温度差，温度差越大则对流越强。
垂直表面/水平表面（热流由下而上）（热流由上而下）
△t——壁面与室内空气的温度差（摄氏度）
受迫对流换热
温度变化+外力作用
风吹，泵压等，迫使流体产生对流，叫做受迫对流
主要取决外力的大小，外力越大，对流就越强
受迫对流换热特点
主要取决于温差大小、风速大小、固体表面粗糙度
受迫对流中必然包含着自然对流的因素
外力愈大，对流速度愈大
建筑中，风成为主要的扰动因素
v———气流速度 m/s
层流边界层
定义
紧贴且平行于固体壁面的流体薄层。指的是处于由壁面到气温恒定区之间的区域
流体沿壁面流动时，一般情况下在边界层内有三种流动情况
层流区（层流边界层）：导热，温度分布呈倾斜直线状
过渡区：温度分布呈抛物线
紊流区（流体核心部分）：对流（紊流），温度分布呈一水平线
特点
层流边界层在其垂直壁面方向的主要传热方式是导热
qc=αc(θ-t)
qc——对流换热强度，W/㎡
αc——对流换热系数，W/(㎡·K)
θ——固体表面（壁面）温度，℃
t——流体主体部分温度，℃
对流换热系数αc取决于许多因素的物理量。建筑热工学中
空气流动情况（自然对流/受迫对流）
结构所在的位置（垂直/水平/倾斜）
壁面情况（有利于空气流动还是不利于空气流动）
热流方向等
辐射
定义2
指以热射线形式把热量从一个物体传向另一个物体的现象，凡是温度高于绝对零度0K的物体，就会从表面向外界空间辐射出电磁波
热射线的传播过程就称为热辐射
传热本质特点3
1. 辐射过程中伴随着能量形式的转化，辐射传热的特点是发射体的热能变为电磁波的辐射能，被辐射体又将所接受的辐射能转换成热能。
2.电磁波的传播不需要任何介质能在真空中传播，所以，物体依靠辐射传递热量时，不需要和其他物体直接接触，也不需要任何中间媒介。
3.温度高于绝对零度的物体，都在不间断地向外辐射电磁波。辐射传热是物体之间相互辐射的结果
物体的辐射特性 （辐射体）3
按物体的辐射光谱特性，分为黑体、灰体和选择性辐射体（非灰体）
黑体
1.具有全辐射本领：能发射全波段的热辐射能力，在相同的温度条件下，辐射能力最大
2.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能
3.黑体温度升高时，辐射本领增强，短波辐射所占的比例增加，并且最大单色辐射本领向短波方向移动（所以蓝色的火焰温度较高）
黑体温度低：辐射能量处于长波辐射范围内，可见光部分的辐射能量相当少
黑体温度高：辐射本领增强，短波辐射所占的比例增加，最大单色辐射本领向短波方向移动
太阳：很大一部分辐射能量集中在可见光的波段范围
4.黑体温度较低时，辐射能量处于长波（红外）辐射范围，可见光（短波）部分辐射能量相当少
5.黑体不是指物体的颜色为黑色，粗晶冰、书写纸的辐射特性极接近黑体
6.太阳本身就是一个高温黑体
灰体
其辐射光谱具有与黑体辐射光谱相似的形状，且对应每一波长的单色辐射能力Eλ与同温同波长的黑体的（Eλ，b）单色辐射能力比值ε为一常数，用“发射率”或“黑度”表示，在0-1之间
常数 = ε=
黑度ε（发射率）
灰体的全辐射本领与相同温度下绝对黑体的全辐射本领的比值，数值=灰体的辐射系数/黑体的辐射系数，处于0~1之间
发射率（用ε表示）：在一定温度下，物体对辐射热的吸收系数ρ在数值上与其黑度ε是相等的（克希荷夫定律）。物体的辐射系数越大（黑度大），它对外来辐射的吸收能力（吸收系数）也越大；反之亦然
建筑围护结构对太阳辐射的吸收系数ρ ≠围护结构的黑度。围护结构表面的黑度是反映长波热辐射的物理参数，太阳辐射热主要是短波范围。（波长＜3μm的电磁波为短波）
一般建筑材料的黑度ε≈0.9
大多数建筑材料都可近似看作灰体
选择性辐射体（非灰体）
其辐射光谱与黑体光谱不同，只能吸收和发射某些波长的辐射线，并且单色辐射本领总小于同温度黑体同波长的单色辐射本领
辐射本领2
定义
物体对外放射辐射能的能力
全辐射本领E
单位时间内在物体单位表面积上辐射的波长从0到∞范围内的总能量，单位W/㎡
黑体和灰体的全辐射能力E与其表面的绝对温度的四次幂成正比
降低温度是减少辐射本领最为有效的措施
斯蒂芬—玻尔兹曼定律
绝对黑体全辐射本领Eb
与其绝对温度的四次幂成正比，Eb=Cb(Tb/100)4
灰体的全辐射本领E
C——物体的辐射系数
T——物体表面的绝对温度，K
灰体的辐射系数C与黑体的辐射系数Cb只比即是发射率或黑度ε
黑体的辐射系数Cb=5.68
辐射系数
用C表示
表征物体向外发射辐射能的能力。所有物体的辐射系数均处于 0~5.68W/(㎡·K4)(黑体的辐射系数为5.68W/(㎡·K4)）
其数值取决于物体表层的化学性质、光洁度、温度等因素
单色辐射本领Eλ
单位时间内在物体单位表面积上辐射的某一波长的能量，单位W/（㎡·μm）
维恩位移定律
同一物体，当其温度不同时，其光谱中的波长特性也不同，随着温度的增加，短波成分增强。黑体表面在不同温度下的辐射波谱中，最大单色辐射力对应的波长可由韦恩位移定律确定
b=2897.6
T为黑体表面的绝对温度K
热射线3+2
在一定温度下，物体表面发射的辐射能绝大部分集中在λ =（0.4-7）λmax的波段范围内
长波辐射
λ >3-120μm的辐射线
围护结构表面温度一般300K，λmax=10μm，属于长波辐射
短波辐射
λ <3μm的辐射线
太阳表面温度6000K，λmax=0.483 μm，辐射能量主要集中在短波辐射中
可见光
0.38μm-0.78μm
温室效应
定义
玻璃制作的温室，能透入大量的太阳辐射热（短波）而阻止室内长波辐射向外透射的现象
原理
a.热量进的来
平板玻璃对于可见光（短波）的透过率有85%，反射率仅7%
b.热量出不去
平板玻璃对于长波辐射（多为远红外线）几乎不透明
太阳辐射大部分能透过窗户玻璃，透过玻璃的太阳辐射加热了室内的物体，而物体表面发出的长波辐射则很少能透过窗户玻璃，随着热量的累积，太阳辐射能够在室内不断聚集形成温室效应
红外线
波长0.8~600μm之间的电磁波，照射物体能产生热效应
热射线
波长0.4~40μm之间的电磁波（可见光+红外线的短波部分）热效应特别显著
物体表面对外来辐射对吸收与反射特性
性质
任何物体不仅具有本身向外发射热辐射的能力，而且对外来的辐射具有吸收性，反射性，某些材料（玻璃，塑料膜）还具有透射性。
不透明体
r+ρ=1
绝大多数建筑材料对热射线是不透明的，透射至不透明的材料表面的辐射能，一部分被物体吸收，一部分则被表面反射。被吸收的辐射能Ip与入射能I的比值称为吸收系数ρ，被反射的辐射Ir与入射能I的之比为反射系数r
对于任一特定波长，材料表面对外来辐射对吸收系数与其自身的发射率或黑度在数值上是相等的，即ρ= ε
故材料的辐射能力越大，它对外来辐射对吸收能力就越大。反之亦然
如果入射辐射和反射辐射的波长不同，则两者在数值上可能不等，因吸收系数与反射系数与入射辐射的波长有关
白色表面对于可见光（短波）的反射能力最强，对于长波辐射，其反射性能与黑色表面相差极小。而抛光的金属表面，不论对于短波辐射或者是长波辐射，反射能力都很高，亦吸收率很低。
围护结构表面刷白在夏季反射太阳辐射是非常有效的。
材料物体对热辐射的反射、透射、和吸收性能与表面颜色，材性，光滑平整程度有关
长波辐射，材性（物体是导电体还是非导电体）起主导作用。
短波辐射，颜色起主导作用
接收本领3
反射
反射系数rh
透射
吸收系数ρh
吸收
透射系数τh
rh＋ρh＋τh＝１
取决于材质、材料的分子结构、表面光洁度 短波热辐射和物体表面的颜色有关
接收体3
绝对白体：对外来辐射全反射的物体，rh＝１
绝对透明体：对外来辐射全透过的物体，τh＝１
绝对黑体：能全部吸收的物体，ρh=1
自然界中没有绝对黑体、绝对白体、绝对透明体
在建筑工程中，绝大多数材料都是非透明体，即rh＋ρh＝１，τh＝0
物体之间的辐射换热
定义
由于任何物体都具有发射辐射和对外来辐射吸收反射的能力，所以在空间任意两个相互分离的物体，彼此间就会产生辐射换热。
如果两个物体的温度不同，则较热的物体因向外辐射而失去的热量比吸收外来辐射而得到的热量多，较冷的物体则相反，这样，在两个物体间就形成了辐射换热。
即便是两个相同温度的物体，他们也在进行着辐射换热，处于动态平衡状态。
影响辐射换热量的主要因素3
1.各个表面的温度
2.表面发射和吸收辐射热的能力
3.表面之间的几何尺寸和相对位置
任意相对位置的两个表面，若不计2表面间的多次反射，就考虑第一次吸收，为了简化计算，则表面辐射换热量公式为
q₁，₂=ar（θ₁-θ₂）
θ₁ ，θ₂两辐射换热物体的表面温度K
ar 辐射换热系数W/(㎡·K)
辐射换热的计算
平均角系数ψ12：表示单位时间内，物体1投射到物体2的辐射换热量Q12，与物体1向外辐射的总能量Q1的比值，即Q12/Q1。角系数是一个纯几何关系量，与物体的辐射性能无关，其数值取决于两表面的相对位置、大小、形状等几何因素。
互易定理：两辐射表面的平均角系数间存在着互易定理，即ψ12F1=ψ21F2
相当辐射系数：除了与两物体的辐射系数C1、C2有关外，还与两物体的相对位置及计算精度有关。
实际计算中，考虑外围护结构的内表面与整个房间其他结构内表面之间辐射换热时，取ψ12=1，并粗略地以室内气温代表所有对应表面地平均温度（辐射采暖房间例外）
考虑围护结构外表面与室外空间辐射换热时，可将室外空间假想为一平行于围护结构外表面地无限大平面，ψ12=1，并以室外气温近似地代表该假想平面的温度
各材料特性
白色表面：对可见光反射能力最强，长波热辐射与黑色表面相差极小
磨光表面：无论颜色如何，对长波辐射能力均极强
净片平板玻璃对可见光的透过率达85%，反射率仅7%，但对长波辐射几乎不透明，因此可用作温室
平板玻璃黑度ε≈0.90~0.95 一般建筑材料的黑度ε≈0.9 Low-e玻璃黑ε≈0.05，可以有效抑制长波辐射换热
围护结构的传热过程
特点
房屋围护结构时刻受到室内外的热作用，不断有热量通过围护结构传进或传出。
通过围护结构的传热经过三个过程
表面吸热
内表面从室内吸热（冬季），或者外表面从室外空间吸热（夏季）
结构本身传热
热量由高温表面传向低温表面
表面放热
外表面向室外空间散发热量（冬季），或内表面向室内散热（夏季）
表面热转移
每一传热过程都是三种基本传热方式的综合过程。吸热和放热的机理是相同的。一般统称为“表面热转移”。在表面热转移过程中，既有表面与附近空气之间的对流与导热，又有表面与周围其他表面间的辐射传热。
在结构本身传热过程中，实体材料层以导热为主，空气层一般以辐射传热为主。（实体结构中大多数建筑材料都有孔隙，孔隙中包括三种基本传热方式，孔隙对传热影响很大）
表面换热
表面热转移过程中的对流与导热是很难分开研究的，一般只能将二者的综合效果放在一起考虑。
对流换热
为了与单纯的对流传热相区别，本书《建筑物理刘加平第五版》将这种同时考虑对流与导热综合效果的传热叫做：对流换热。表面换热量则是对流换热量与辐射换热量之和。
q=qc+qr=ac（θ-t）+ar（θ-t）=a（θ-t）
q——表面换热量，W/㎡
a——表面换热系数，a=ac+ar
θ——壁表面温度，摄氏度
t——室内或室外空气温度，摄氏度
结构传热
结构传热过程并非单纯的导热。仅就平壁导热作简要叙述
单层匀质平壁
即一维传热或单向传热，认为平壁内仅仅以导热方式传热。
公式
壁内外表面的温度分别为θi ，θe，且θi > θe
热流强度qx——单位时间内通过单位截面积的热流 W/㎡
λ——材料的导热系数W/(m·K)
温度梯度，K/m
稳定传热
当平壁各点温度不随时间而变时，则通过各截面的热流强度亦不随时间而变，且都相等，此种传热称为稳定传热。
特点：除了温度和热流保持恒定不变之外，同一材料内部的温度分别呈一直线，故各点的温度梯度都相等
单层匀质平壁在一维稳定传热时的热流强度q为
在温度传热过程中，通过平壁任一截面的热流强度与导热系数、内外表面温差成正比，与壁厚d成反比
各点的温度梯度均为
建筑围护结构的传热计算与应用
导论
围护结构
外围护结构
外侧暴露于室外环境中，承受着室外环境中的空气温度，太阳辐射，风速与风向的作用，其表面和内部的温度以及通过围护结构的热流强度处于时刻不停的变化中。
内围护结构
一般不考虑内围护结构的传热（同一建筑内部热状况往往差异很小）
室外温度的计算模型2
概念
室外热环境作用通过建筑物的外围护结构影响室内的热环境。通过建筑保温隔热设计中考虑的室外热作用的特点，有如下2个模型
恒定的热作用
室内温度和室外温度在计算期间不随时间而变。通常用于供暖房间冬季条件下的保温与节能设计
周期热作用
根据室内外温度波动度情况，又分为
单向周期热作用
适用于空调房间的隔热与节能设计
双向周期热作用
适用于自然通风房间的夏季隔热设计
稳定传热（稳定传热是最简单最基本的传热过程）
一维稳定传热的特征
稳定传热是最简单最基本的传热过程
平壁定义
不仅是指平直的墙体，还包括地板、平屋顶以及曲率半径较大的穹顶、拱顶等结构
一维传热定义
对于一个厚度为d的单层匀质材料，其宽度与高度的尺寸远远大于厚度时，则通过平壁的热流可视为只沿着厚度一个方向传递，即一维传热。
一维稳定传热的定义
当平壁内外表面温度保持稳定时，则通过平壁的传热情况亦不会随着时间变化，这种传热称为一维稳定传热。
一维稳定传热特征2
通过平壁的热流强度q处处相等。只有平壁内无蓄热现象，才能保证温度稳定，因此就平壁内任一截面而言，流进与流出的热量必须相等。
同一材质的平壁内部各界面温度分布呈直线关系。当qx=常数，若视λ不随着温度变化，则温度梯度=常数，各点温度梯度相等，即温度随着距离变化为直线。
平壁的导热和热阻
前言
只有密实的固体中才存在单纯的导热现象。一般建筑材料有对流和辐射换热方式存在，但占比很小，故均按导热过程考虑。
平壁的传热过程
包含导热、对流、辐射，是复杂的换热过程
阶段：平壁内表面吸热；平壁材料层导热；平壁外表面放热
平壁吸热、导热、放热的关系：当各界面的温度处于稳定状态时，各界面的传热量相等
平璧表面吸热：包括对流换热、辐射换热
单层匀质平壁的导热
由一维稳定传热特征可知
单层匀质平壁的稳定导热方程
定义为热量由平壁内表面θi传至平整外表面θe过程中的阻力，称为热阻
R——材料层的热阻(㎡·K）/W
d——材料层的厚度 m
λ——材料层的导热系数W/(m·K）
热阻
定义
热阻是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。
特点
同样的温差条件下，热阻越大，通过材料的热量越小，围护结构的保温性能越好
想要增加热阻，可以增大平壁的厚度d，或者选用导热系数λ值较小的材料。
公式
多层平壁的导热与热阻
定义
凡是由几层不同材料组成的平壁叫做多层平壁
假设前提
有三层材料组成的多层平壁，各材料之间紧密结合，壁面很大，每层厚度为d1、d2、d3，导热系数为λ1、λ2、λ3，且均为常数，壁的内外表面温度为θi ，θe，且θi > θe。
假定θ均不随着时间变化而变化
由于层与层之间粘结的很好，可以用θ2，θ3来表示层间接触面的温度。
把整个平壁看作是由三个单层平壁组成，分别计算出通过每层的热流强度q1、q2、q3.根据稳定传热特征q=q1=q2=q3
公式
分母的Rj代表第j层的热阻
θn+1为第n层外表面的温度
多层平壁的总热阻等于各层热阻的总和，即R=R1+R2+R……+Rn
非匀质复合围护结构的热阻
定义
建筑工程中，围护结构内部个别材料层常出现两种或以上材料组成的，两向非匀质围护结构（不包括多孔黏土空心砖）
平行于热流方向沿着组合材料层中不同材料的界面，分为若干部分，该组合壁的平均热阻如下计算
———平均热阻(㎡·K）/W
Fo———与热流方向垂直的总传热面积㎡
F1、F2……Fn———按平行于热流方向划分的各个传热面积（n=1、2、3、……）㎡
Ro,1 , Ro,2 , Ro,n———各个传热面部位的传热阻（n=1、2、3、……）(㎡·K）/W
Ri——内表面换热阻(㎡·K）/W
Re——外表面换热阻(㎡·K）/W
——修正系数
1、当围护结构有两种材料组成，λ1取较大值，λ2取较小值，然后求两者比值
2、当围护结构有三种材料组成，或者有两种不同厚度的空气间层时，修正系数值应按（λ2+ λ1）/2（λ1）确定。空气间层λ的值按照空气间层厚度和热阻求得。
3、若围护结构存在圆孔时，应先将圆孔折算成同等面积的方孔，然后按规定计算
以上非匀质复合围护结构的计算方法事实上是假设热流在截面上均匀通过，各界面温度处处相等，该方法适用于围护结构各界面上温度变化不大，或者非匀质材料之间的导热系数相差不大的情况
平壁的稳态传热过程
定义
围护结构的传热要经历表面吸热、结构本身传热和表面放热过程。结构本身传热属于单层或多层平壁的导热问题。
建筑物理—第三版东南大学
平壁的总传热系数K0
室内外空气温度相差1℃，在单位时间内（1h）通过平壁单位面积（1㎡）所传出的热量
K0=1/R0
导热系数的温差是材料层表面的温差，传热系数是室内外空气的温差，两者是不一样的，此外两者的单位也不一样，导热系数单位是W/(m·K），传热系数单位是W/(m2·K）。
平壁的总热阻R0
平壁的总热阻是内表面换热阻、壁体传热阻与外表面换热阻之和
定义
表示热量从平壁一侧空间传到另一侧空间所受的阻碍的大小
R0=Ri+R+Re
Ri，平壁内表面换热阻，内表面换热系数的倒数(㎡·K）/W
R，平壁的导热热阻
Re，平壁外表面换热阻，外表面换热系数的倒数(㎡·K）/W
内表面吸热
冬季室内气温ti高于内表面温度θi，内表面在对流换热与辐射换热的共同作用下得热，热流强度qi=ai（ti-θi），qi=qic+qir=（aic+air）（ti-θi）
qi——平壁内表面吸热热流强度，W/㎡
qic——室内空气以对流换热形成传给平壁内表面的热量
qir——室内其他表面以辐射换热形成传给平壁内表面的热量
ai——内表面换热系数，是围护结构内表面温度与室内空气温度之差为1K，单位时间内通过单位表面积传递的热量W/(㎡·K），它是内表面的对流换热系数aic以及辐射换热系数air之和。内表面换热系数的取值大小与表面材质，室内气流速度，室内平均辐射温度等因素有关。
ti——室内空气温度，摄氏度
θi——围护结构内表面的温度，摄氏度
外表面散热
平壁把热量以对流和辐射的方式传给室外空气以及环境
qe=ae（θe-te）
qe——外表面散热热流强度W/㎡
ae——外表面的换热系数，它是外表面的对流换热系数aec以及辐射换热系数aer之和，是围护结构外表面温度与室外空气温度之差为1K时，单位时间内通过单位表面积传递的热量W/(㎡·K）。外表面换热系数的取值大小与围护结构外表面材质，室外风速，和环境辐射温度等因素有关。
te——室外空气温度 ，摄氏度
平壁材料层的导热
q=Ko（ti-te）
q—通过平壁的传热热流强度
Ko—平壁传热系数，在稳定条件下，围护结构两侧空气温差为1K，单位时间内通过单位面积传递的热量W/(㎡·K）
q=（ti-te）/Ro
Ro—平壁的传热阻，是传热系数Ko的倒数。表征围护结构（包括两侧表面空气界面层）阻抗传热能力的物理量。
在相同的室内外温差条件下，热阻Ro越大，通过平壁传递的热量就越少，所以，总热阻Ro是衡量平壁在稳定传热条件下的一个重要的热工性能指标。
Ro=Ri+Σd/λ +Re
Ri=1/ai
Ri，平壁内表面换热阻，内表面换热系数的倒数(㎡·K）/W
Re=1/ae
Re，平壁外表面换热阻，外表面换热系数的倒数(㎡·K）/W
封闭空气间层的热阻
定义
设置目的：为了提高围护结构的保温、隔热性能，常在房屋建筑中设置空气封闭间层
静止的空气介质导热性小，因此在建筑设计中常用封闭空气间层作为围护结构的保温层。
固体材料内以导热方式传递热量，空气间层中，导热、对流、辐射，三种方式都存在着。
空气间层传热过程实际上是一个有限厚度的空气层内两个表面之间的热转移过程
实体材料的导热系数一定后，材料层的热阻与厚度成正比关系。空气间层中、热阻主要取决于间层两个界面上的空气边界层厚度和界面之间的辐射换热强度。
所以空气间层的热阻与厚度之间不存在比例增长的关系
空气间层的传热方式
导热换热
空气的导热性差，纯导热量随着间层厚度的增加而迅速减少，尤其在4cm以内变化十分显著
对流换热
在有限封闭空间内空气伴随着导热会产生自然对流换热，有限空间内的对流换热强度与空气间层的厚度，间层的位置，形状，间层的密闭性等因素有关。
垂直空气间层
当间层两界面存在温差时，热表面附近的空气将上升，冷表面附近的空气的温度则下沉。
当间层厚度较薄时，上升和下沉的气流相互干扰，此时气流速度虽然小，但形成局部环流而使得边界层减薄（相对于开敞空间的壁面边界层而言）
当间层厚度增大时，上升气流与下沉气流的相互干扰程度越来越小，气流速度也随着增大，当厚度达到一定程度时，与开敞空间中沿垂直壁面所产生的自然对流状况相似。
水平空气间层
当热面在上方时，间层内可视为不存在对流
当热面在下方时，热气流的上升和冷气流的下沉相互交替形成自然对流，这时自然对流换热最强。
辐射换热
空气间层的辐射换热量取决于间层表面材料的辐射性能（辐射系数或黑度）和间层的平均温度状态
普通空气间层，在总传热量中，辐射换热量占的比例最大，通常在总传热量的70%以上
要提高空气间层的热阻，首先要设法减少辐射换热量。
减少辐射换热量的方法
空气间层布置在围护结构的冷侧，降低间层的平均温度。效果不显著
最有效的是，间层壁面上涂贴辐射系数小的反射材料，主要是贴铝箔。（双面贴铝箔增效不显著，以一个表面贴反射材料为宜）
建筑中应用封闭空气间层传热特性3
1.增阻：采用封闭空气间层，增加热阻，材料省，重量轻，是一项有效而经济的技术措施
2.一厚不如几薄：：一个“厚”的空气间层不如用几个“薄”的空气间层。当间层厚度超过4cm时，增加间层的厚度并不能有效地减少传热量。
3.铝箔：一般在一个表面贴铝箔，并且贴在温度较高的一侧，减少层间传热，减小温差，防止层间结露（铝箔：铝箔的辐射系数远小于一般建筑材料）两个均贴会产生自然对流，纯导热，而且对排出水蒸气不利
围护结构内部温度计算
主要用于判断围护结构内部是否会产生冷凝水，或判断表面温度是否低于室内露点温度。
平壁内部温度分布的特点2
1.直线：在稳定传热条件下，围护结构各层的导热系数为定值时，每一层材料层内的温度分布是一条直线，多层平壁中则是一条连续的折线。
2.斜率：材料内部温度降落的程度（直线的斜率）与该层的热阻大小成正比，即材料层的热阻越大，在该层内的温度降落越快△θ＝ q·R0=q/K0，材料的导热系数越小，层内温度分布线的斜度越小（越平缓）
按照壁体构造与材料的不同，可分为
单一材料层
多层匀质材料层
组合材料层
封闭空气间层
周期不稳定性传热
平壁的周期性传热
传热类型
稳定传热
是指我们所研究的物体或者体系，无论是整体还是局部都保持与时间无关的恒定温度状态，或者说在传热过程中，围护结构两侧的外部热作用（各点温度）不随时间而变。
不稳定传热
外界热作用随着时间而变化时，围护结构内部的温度和通过围护结构的热流量亦将发生变化，这种传热过程称为不稳定传热
周期性不稳定传热
是不稳定传热中的一个特例
若外界热作用随着时间呈现周期性变化，则叫做周期性不稳定传热。
围护结构不都是随时间呈余弦（正弦）函数规律变化的，但可用傅立叶级数展开，通过谐量分析，把周期性的热作用变换成若干阶谐量的组合。是不稳定传热的特例，如简谐热作用。（柳孝图）
谐波热作用
周期性波动的热作用中，最简单的是谐波热作用。即温度随时间呈正弦函数或余弦函数的规律变化，在热工学中，一般用余弦函数表示。由于各种周期性变化热作用均可变换成谐波热作用的组合，所以通过研究谐波热作用下的传热过程，即可反映围护结构和房屋在周期热作用下的传热特性。
公式1
公式2（和公式1不同的表示方法）
是以平均温度为基准的相对温度，它是一个谐量
Z——温度波的周期，若Z=24h，则ω=15deg/h
在τ时刻的介质温度，摄氏度
在一个周期内的平均温度，摄氏度
At——温度波的振幅，即最高温度与平均温度之差，摄氏度
Z——温度波的波动周期，h
τ——以某一指定时刻（例如昼夜时间内的零点）起算的计算时间，h
Φ——温度波的初相位，°度；若坐标原点取值在温度出现最大值处，则Φ=0
计算精度不高情况下，可近似按谐波热作用考虑，取实际温度的最高值与平均值之差作为振幅，并根据实际温度出现最高值的时间确定其初相位角。
计算精度高情况下，用傅里叶级数展开，通过谐波分析把周期性的热作用变换成若干阶谐量的组合。
谐波热作用下的传热特征3
解释
温度波在传递过程中产生衰减和延迟现象，是由于在升温和降温过程中材料的热容作用和热量传递中材料层的热阻作用造成的。
进入每一层的热流使得该层的温度有所升高，为此所用的热量均贮存于该层内，多余的热量便依次转移至相邻较冷的层内。
由于壁体内部贮热的原因，到达最里层的热量要比通过最外层的热量少得多，其温度提高值也就最小。当外表面的温度达到最高值开始冷却时，上述的过程便相反。
壁体的任一截面均经历着加热以及冷却的周期变化过程，内表面的温度波动振幅要低于外表面的波动振幅，内表面出现最高温度时间要比外表面出现最高温度的时间要晚。
内表面与外表面的温度振幅比，取决于壁体的物理性能以及厚度，当壁体的厚度以及热容量增大而材料的导热系数降低时，内表面的波动振幅就减小，出现最高值的延迟时间就越长。
周期
室外温度和平壁表面温度，内部任一截面处温度都是同一周期的谐波动，可均用谐量表示。
室外温度
平壁表面温度
平壁内表面温度
振幅
室外空间→平壁表面→平壁内部，温度波动振幅逐渐减小，即Ae>Aef>Aif，这种现象叫做温度波动衰减。
平壁的总衰减倍数
建筑热工中，把室外温度振幅Ae与由外侧温度谐波热作用引起的平壁内表面温度振幅Aif之比称为温度波的穿透衰减倍数。用v表示
相位
室外空间→平壁表面→平壁内部，温度波动度相位逐渐向后推延，这种现象叫做温度波动度相位延迟，即出现最高温度的时间向后推延。
若外部温度最大值te,max出现时刻为ξe，平壁内表面最高温度θ i,max出现时刻为ξi，我们把两者之差称为温度波穿过平壁时的总延迟时间。用ξo表示
谐波热作用下材料和围护结构的热特性指标
概念
在稳定传热中，传热量的多少和表面、内部温度的高低与材料的导热系数和结构的传热阻密切有关。
在谐波作用下的周期性传热过程中，则与材料和材料层的蓄热系数以及围护结构的热惰性有关
半无限厚壁体
定义
是一侧由一个平面所限制，另一侧延伸到无限远处，不能确定其厚度的壁体——地层、地下室侧壁
材料蓄热系数S
定义
建筑热工中，某一匀质半无限大壁体（即足够厚度的单一材料层）一侧受到周期性谐波热作用时，迎波面（直接受到外界热作用的一侧表面）上接受的热流振幅Aq与该表面的温度振幅Af之比为材料的蓄热系数，单位：W/(㎡·K）（与传热系数单位一样） 材料蓄热系数符号用S表示。
公式
λ ——W/(m·K）——材料的导热系数（在稳定条件下，1m厚的物体，两侧表面温差为1K，在1h内1平方米面积内传递的热量）
c——材料的比热容（质量1kg的物质，温度升高或降低1K所吸收或放出的热量），kj/kg*K
ρ——材料的密度（即1 m³物体所具有的质量），kg/m³
Z—温度的波动周期，h
当围护结构中某层是由几种材料组合时，该层的平均蓄热系数应按下式计算
F1……Fn——在该层中按平行于热流划分的各个传热面积，平方米
S1……Sn——各个传热面积上材料的蓄热系数。W/(㎡·K）
物理意义
材料的蓄热系数是说明（半无限厚壁体表面）直接受到热作用的一侧表面，对谐波热作用反应的敏感程度的一个特性指标。
S不仅与材料热物理性能（λ，c，ρ）有关，还取决于外界热作用的波动周期。
即在同样的谐波热作用下，材料的蓄热系数S越大，其表面温度波动越小。对同一种材料，热作用的波动周期越长，材料的蓄热系数越小，因此引起壁体表面的温度的波动也越大。
实际运用
围护结构内表面材料的蓄热系数还决定着室内气温与内表面温度的关系，特别是在通风的情况下，值越大，室温与表面温度就有着明显的差别，这是因为在通风的建筑内，室内气温接近于室外气温，而来自墙体内部的热流可使内表面保持较高的温度水平。如S值小，来自墙体内的热流少，材料的蓄热量也小，因此内表面温度便紧随室内气温而变动。
当间歇性供暖或间歇性供冷时，S值也决定着室内气温的变化特征。供暖系统运转时，材料S值高的建筑其室温上升较慢，但关闭系统时，室温下降也较慢。反之亦然
材料层的热惰性指标D
定义
表示材料层或围护结构受到波动热作用后，背波面（若波动热作用在外侧，则指其内表面）上对温度波衰减快慢程度的无量纲指标。
热惰性指标表明材料层或围护结构抵抗周期性温度波动能力的一个特性指标。用D表示，是其热阻与材料蓄热系数的乘积
公式
D=R·S
S——材料的蓄热系数W/(㎡·K）
R——材料层的热阻 (㎡·K）/W
D=D1+D1+...Dn=R1S1+R2S2+...RnSn
对于多层材料的围护结构，热惰性指标为各材料层热惰性指标之和。
多层围护结构中间某层由两种以上材料组成是，应先求得该层的平均导热系数和平均蓄热系数，以其平均热阻求取该层的热惰性指标
物理意义2
取决于材料层迎波面的抗波能力和波动作用传至背波向时所受到的阻力。
组成围护结构的材料层的热惰性指标愈大，说明温度波在其间的衰减愈快，围护结构的热稳定性越好。
说明
如果围护结构中有空气间层，由于空气的蓄热系数S为0，则该层热惰性指标D也为0
空气间层中，空气的蓄热系数甚小，接近于零，间层的热惰性指标可忽略不计
热惰性指标D反映厚度x的围护结构在谐波热作用下反抗温度波动的能力（区分蓄热系数）
温度波的衰减与材料层的热惰性指标是呈现指数函数关系。
材料层表面蓄热系数Y
定义
实际中大多是有限厚度的单层平壁或多层平壁，在这种情况下，材料层受到周期波动的温度作用时，其表面温度的波动，不仅与材料本身的热物理性能有关，而且与边界条件有关，即在顺着温度波前进的方向，与该材料层相接触的介质（另一种材料或者空气）的热物理性能和散热条件，对其表面温度波动也有影响。
所以对有限厚度的材料层采用表面蓄热系数，表面蓄热系数是在周期热作用下，物体表面温度升高或降低1K时，在1h内1平方米表面积贮存或释放的能量，用Y表示W/(㎡·K）：物理意义与S相同
当D＜1.0时，Y≠S。要从平壁内侧第一层开始，逆着温度谐波前进的方向，依次逐层向外计算。
当构造层中某一层为厚层时，即当热惰性指标D≥1.0时，该层的Y≈S，内表面蓄热系数可从该层算起，后面各层就可以不再计算；
当波动热作用于内表面时，如需要计算内表面的蓄热系数，则其编号次序应从最外层材料的内表面编起。
使用2
全天使用的房间应具有较大的热稳定性。如：住宅、宾馆。应防止室外温度下降或间断供热时，室温波动太大。因此围护结构应具有较大的热惰性指标，房间内表面材料应选用蓄热系数大的材料。（外保温）
白天使用（如办公室）或只有一段时间使用的房间（如剧院观众厅）应能迅速升温。因此围护结构应具有较小的热惰性指标，内表面材料应选取蓄热系数小的材料。（内保温）
建筑热工学中的近似计算法是假设简谐温度波通过壁体某材料时，温度谐波振幅衰减到原来的一半，即在该材料层内振幅衰减度=2时，波动仅与该层材料的热物理性能有关，可忽略该边界条件的影响。如果达不到这一要求，该层边界条件的影响不能忽略
双向温度波
双向温度波：建筑围护结构两侧都受到简谐温度波作用，尽管它们波动周期相同，但波动的振幅及作用到围护结构同一点的相位有差异，称为“双向温度波”作用。这种作用更复杂也更具普遍性。
双向温度波=平均温度te、ti作用下稳定传热+不考虑内侧空气波动的外侧简谐温度波作用下的温度波动+不考虑外侧空气波动的内侧简谐温度波作用下的温度波动
温度波谐波合成：
1.用谐量分析的方法计算
2.近似地把两者相乘再乘以时差修正系数
谐波热作用下的平壁传热计算
为了解决围护结构一侧或两侧同时受到周期波动的热作用，将综合过程分解为几个单一过程，分别进行计算后利用叠加原理，把各个单过程的计算结果叠加起来，得最终结果
略
温度波在平壁内的衰减和延迟计算
略
什克洛维尔近似算法
室外温度谐波传至平壁内表面时的衰减倍数和延迟时间的计算
室内温度谐波传至平壁内表面时的衰减倍数和延迟时间的计算
周期性不稳定传热与夏季隔热设计
建筑夏季隔热设计通常采用不稳定传热模型，自然通风状态下，按室内外双向谐波热作用下的不稳定过程考虑，即室外热作用以24h为周期波动，室内气温随室外气温变化而变化，因而也是以24h为周期波动。
隔热设计标准
围护结构的隔热应当满足的要求和达到的程度
对于自然通风房屋，外围护结构的隔热设计主要控制其内表面温度值。
要求外围护结构具有一定的衰减度和延迟时间，保证内表面温度不致于过高，以免向室内和人体辐射过多的热量引起房间过热，恶化室内热环境。
民用建筑热工设计规范旧版规定
通常情况下，屋顶和东西外墙内表面最高温度θimax满足 ：θimax≤temax
θi，max——围护结构内表面最高的温度，摄氏度
te，max—夏季室外计算温度最高值，摄氏度
对于夏季特别炎热的地区：θimax<temax
当外墙和屋顶内侧采用复合轻质材料（如混凝土墙内侧复合轻混凝土，岩棉，泡沫材料，石膏板等）：θimax≤temax+1 ℃
当外墙和屋顶采用轻型结构（加气混凝土）：θimax≤temax+0.5 ℃
民用建筑热工设计规范2016版规定
外墙
屋面
室外综合温度
夏季建筑外围护结构的隔热设计，不仅要同时考虑室外空气的作用，还要考虑太阳短波辐射的加热作用和结构外表面有效长波辐射的自然散热作用。
为了计算方便，常将室外空气温度和太阳短波辐射加热外围护结构的共同作用综合成一个单一的室外气象参数，这个假想参数用“室外综合温度”来表示。符号为tse
一般表达形式
太阳辐射的等效温度/当量温度
αe为外表面换热系数，W/（㎡·K）；
ρs为围护结构外表面对太阳辐射热的吸收系数，无量纲
I为投射到围护结构外表面的太阳辐射照度，W/㎡。
te为室外空气温度，℃
tse室外综合温度，℃
当进行隔热计算时，必须首先确定综合温度的最大值，昼夜平均值以及其昼夜波动振幅。
综合温度的最大值
综合温度的平均值
综合温度的昼夜波动振幅
由于tsemax和I max的出现时间不一致，故二者的振幅不能取简单的代数和，而要用时差修正系数加以修正，这是一种近似的方法。
第1.3章 建筑保温与节能
1.3.1 建筑保温的途径
建筑保温
建筑保温节能基本原则5
房间的保温设计尽可能减少房间以各种形式散失的热量【围护结构的传热损失以及通风（渗透）引起的热损失】，同时尽可能增加或利用房间的各种的热量【太阳辐射得热，室内热源（人员散热、照明和设备得热），供暖系统供热】，即“减少失热，增加得热”的原则
充分利用太阳能
向阳（最基本要求）
建筑基地选择在向阳的平地或山坡上，争取更多的日照
拟建建筑向阳的前方应该尽量无固定遮挡
建筑内的各个主要空间有良好朝向的可能
如果有遮挡，一定的日照间距是建筑充分得热的先决条件
建筑群体相对位置的合理布局或科学组合可取得良好的日照，同时还可以利用建筑的阴影达到夏季遮阳的目的
防止冷风的不利影响
增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透的不利影响
冷风对室内热环境的影响主要有两方面
通过门窗缝隙进入室内，形成冷风渗透
作用在围护结构外表面，使表面对流换热强度增大，增加了外表面的散热量
2）具体做法5
应争取不使建筑大面积外表面朝向冬季主导风向
利用风影区，利用周围场地地形、树木和其他建筑物挡风，避开迎风地段
注意建筑主要入口处的防风，在出入频繁的大门处设置门斗、并使门洞避开主导风向
提高门窗密封性，减少门窗洞口，同时需有适当的透气性，外窗上可开换气扇
减少竖向交通井的烟囱效应
单保温而言，房屋的密闭性越好，热损失越少，从而在节约资源的基础上保持室温，从卫生角度看，房间必须有一定的换气量。
在外窗上设置可开关的换气扇是一种较好的方式
选择合理的建筑体型和平面布局
在建筑设计和城乡规划中，规划师与建筑师们总是要争取良好的朝向和适当的间距，以便尽可能地使建筑物得到必要的日照
建筑体形的设计，应优化平面形式和建筑体形，减少外围护结构的总面积
外表面面积越大，热损失越多，不规则的外围护结构，往往又是保温的薄弱环节
对于体积相同的建筑物，在各外围护结构的热阻相同时，外围护结构的面积越小，则在保持相同的室内温度时的耗热量越少。为此规定量体形系数s衡量单位建筑空间具有的表面积大小。
作用：衡量建筑外表面积与总建筑体积关系的参考标准
体形系数
定义2
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，不包括地面面积和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积）
平面形状越凹凸，其外侧周长必越大，因此外表面积也越大。采用紧凑结构，建筑集中布置是减少表面积，降低体形系数的有效方式。
共用墙体结合在一起的毗（pi）连单元房可以明显减少外表面积
体型系数取值
《公共建筑节能设计标准》严寒、寒冷地区单栋建筑面积大于800平方米的公共建筑体形系数≤0.4
《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》规定严寒地区的居住建筑3层或三层以下的体形系数不应大于0.55，大于等于4层的建筑不应大于0.30
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》条形≤0.35，点式≤0.40
《民用建筑节能设计标准》（采暖居住建筑部分）采暖居住建筑≤0.30及0.30；如大于0.30，则屋顶和外墙应加强保温
提高房屋的整体保温性能和蓄热性能
措施
房间的热特性应适合其使用性质
冬季全天候使用的房间具有较好的热稳定性，防止室外温度下降或间断供热时，温度波动过大
对白天使用的房间，间歇性使用的房间，室温需要较快的上升到所需标准
房间的围护结构具有足够的保温能力，控制房间的热损失。
平壁的热流强度q是围护结构热损耗的基数
1）在室内外温差一定和确定的边界条件下，热流强度q与平壁的传热系数K0成正比
2）当围护结构的热稳定性较好时，其传热系数可以大些；若热稳定较差，应减小围护结构的传热系数
建筑外围护结构（外墙，屋顶，外门窗，直接接触室外空气的楼板，不供暖楼梯间的隔墙，楼地面等部位）的传热系数不大于相关标准的规定
概念
房间的热稳定性是在室内外周期热作用下，整个房间抵抗温度波动度能力。
房间热稳定性主要取决于内外围护结构的热稳定性
围护结构的热稳定性是在周期热作用下，围护结构本身抵抗温度波动度能力。
围护结构的热惰性是影响其热稳定性的主要因素
围护结构内侧材料应具有较好的蓄热性和较大的热惰性指标=密度较大且蓄热系数较大的材料
同样的温度变化，对厚重砖石或混凝土壁体的影响小，对轻质或轻型构件壁体的影响大
当围护结构的热稳定性较好时，其传热系数可大些；若热稳定性较差，则应减少围护结构的传热系数加以弥补
间歇性供暖的房间围护结构内侧材料优先选用密度较小且蓄热系数较小的材料建造
当风作用在围护结构外表面时，使围护结构外表面换热系数增大，影响保温性能
合理的节点构造和科学的保温设计
模塑聚苯板（eps）外墙外保温等，对建筑功能，规模，所在地区气候条件确定科学的保温系统
建筑外围护结构中有许多传热异常部位，即传热在二维或三维温度场中进行的部位，外墙转角，内外墙交角，楼板或屋顶与外墙的交角，女儿墙，出挑阳台，雨篷构建等。
防潮
避免潮湿、防止壁内产生冷凝（水）：大多数建筑材料的导热系数值会随着材料的含湿量增大而增长。采暖系统的供热方式是保证室内热环境的基本因素
受潮-热阻降低-保温性能削弱
选择舒适高效的供热系统
寒潮时，建筑外围护结构应有一定的热稳定性外，供热方式上也需要相互配合。
保证室内热舒适性，降低建筑供暖能耗，提高能源利用效率，配置高效率供热系统，实现建筑节能目标。
非透明围护结构的保温与节能
非透明围护结构的保温设计要求
规范将围护结构内表面温度与室内空气温度的差值为设计指标
《民用建筑热工规范》2016将非透明围护结构保温设计目标分为防结露和基本热舒适两档。
围护结构保温设计计算
最小传热阻R0，min
为了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的前提下，围护结构内表面温度不至于低于室内空气的露点温度(即内表面不结露）。围护结构的实际热阻必须满足这一要求
通常满足了节能设计标准的传热系数限值要求的围护结构，其传热阻一般要高于规范规定的最小总热阻。但对于特殊构造或特殊使用的房间（如轻质围护结构、高湿房间）则有可能出现不满足的情况，这时需要计算最小总传热阻，并加以比较
对于严寒和寒冷地区，衡量一幢建筑是否达到节能标准的最终检验指标是建筑物采暖耗热量指标，即所谓的“性能性指标”。
使用要求较高的房间，室内空气温度与围护结构内表面温度的允许温差小一些。在相同的室内、外气温条件下确定的最小总热阻值会大一些
对热稳定性要求较高的建筑：居住建筑、医院、幼儿园
《民用建筑热工设计规范》：设置集中采暖设备的建筑，其围护结构的保温性能应满足围护结构最小传热阻的要求
冬季室内计算温度2+1
《民用建筑热工设计规范》
一般居住建筑
18℃
高级居住建筑、医疗、托幼建筑
20℃
北方采暖区
16℃
冬季室外计算温度4
按围护结构热惰性指标D的不同分为四类
经济传热阻
围护结构单位面积的建造费用与使用费用之和达到最小时的传热阻
建筑保温附加投资10%-20%，初次投资的回收期不超过10年
建筑保温设计满足的要求
最小总传热阻
传热系数限值/建筑物耗热量指标
建筑物采暖耗热量指标
定义
指按照冬季或采暖期室内热环境设计标准和设定的室外计算条件，计算出的单位建筑面积在单位时间内消耗的，需由室内采暖设备提供的热量
意义
衡量建筑围护结构热工性能优劣的重要参量，是严寒寒冷地区衡量一幢建筑物是否达到节能标准的最终检验标准
对比3
建筑物采暖耗热量指标——建筑整体的热工性能
还可大致估计建筑物冬季采暖的总耗电量或耗煤量
热阻值和传热系数——建筑部件的热工性能
采暖期
室外日均气温低于5℃，需要由室内采暖设备提供热量以保证室内热环境要求的时期
北方采暖区室外平均气温作为室外计算条件，室内计算温度16℃
夏热冬冷地区：建筑物在一年中最冷月份一个月的总耗热量除以该月的小时数和建筑面积获得建筑物采暖耗热量指标
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》2001：夏热冬冷地区，冬季室内计算温度18℃
《民用建筑节能设计标准》：全部房间平均室内计算温度，一般住宅建筑取16℃
单位建筑面积的内部得热量（包括炊事、照明、家电和人体散热），住宅建筑一般取3.8W/㎡
集体宿舍、招待所、旅馆、幼托建筑等采暖居住建筑围护结构的保温应达到当地采暖住宅建筑相同的水平
采暖地区
采暖期的天数超过90天的地区，大致以陇海铁路分界（秦岭淮河线）
热桥保温
定义
就是围护结构中热量容易通过的构件或部位。如，外墙体中的钢或钢筋混凝土骨架、圈梁、板材中的肋等
特点
这些构件或部位的热损失比相同面积主体部分的热损失多，其内表面温度比主体部分低，极易出现表面结露的情况，从而出现墙面的受损、霉变
分类
贯通式热桥
非贯通式热桥
靠室外一侧，防止室内冷辐
热桥保温措施3
外保温：采用外保温构造可以有效避免产生热桥
靠室外：尽量避免出现贯通式热桥，如果必须出现，尽量将非贯通式热桥布置在靠室外一侧，且在热桥局部加强保温
内加强：采用内保温和夹芯保温的墙体，应该在内墙上加强保温
尽量减少热桥断面面积
加强热桥部分的保温，断开热桥
墙体内表面温度与室内空气温度差限值
△tw＝ti—θi·w
ti室内空气温度
td露点温度
θi·w墙体内表面温度
对于不同地区的墙体热阻最小值Rminw按公式计算
Rmin·w——满足△tw要求的墙体热阻最小值(m2·K／W)；
θi·w——墙体内表面温度(℃)；
ti——室内计算温度(℃)
te——室外计算温度(℃)
Ri——内表面换热阻(m2·K／W)
Re——外表面换热阻(m2·K／W)
围护结构传热系数限值
《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》2018居住建筑的节能指标由建筑围护结构和供暖系统共同完成。
《公共建筑节能设计标准2015》在集中供暖系统设定的室内设计温度的条件下，建筑实现节能50%的目标时，建筑非透明围护结构的热工设计要求
严寒和寒冷地区公共建筑单栋建筑面积在300-800平方米之间的建筑体形系数不大于0.5，建筑面积大于800平方米的建筑体形系数不大于0.4
在一定的气候分区中，围护结构传热系数不应大于限值
非透明围护结构的传热系数K
R0——围护结构的传热阻(m2·K／W)；
Ri——内表面换热阻(m2·K／W)，一般取0.11
Re——外表面换热阻(m2·K／W)，一般取0.04
R——各材料层的热阻（围护结构平壁的热阻）(m2·K／W)
围护结构单元的平均传热系数应考虑热桥的影响
Km——围护结构单元的平均传热系数[W／(m2·K)]；
K——围护结构平壁的传热系数[W／(m2·K)]
ψj——围护结构上的第j个结构性热桥的线传热系数[W／(m·K)]《民用建筑热工规范2016规定计算》
lj——围护结构第j个结构性热桥的计算长度(m)；
A——围护结构的面积(m2)。
建筑围护结构总体热工性能的权衡判断方法
不拘泥于建筑围护结构各个局部的热工性能，着眼于总体热工性能是否满足节能标准要求
常见保温材料及其性能
绝热材料
通常是导热系数小于0.25（W/mK）并且能用于绝热工程的，叫做绝热材料
保温材料和隔热材料
习惯上把用于控制室内热量外流的材料叫保温材料，防止室外热量进入室内的叫隔热材料。
导热系数
导热系数是保温材料最重要最基本的热物理指标。
在一定温差下，导热系数越小，则通过一定厚度材料层的热量越少，同样，为控制一定热流强度所需要的材料层厚度也越小。
影响导热系数的因素
密实性、内部孔隙大小、数量、形状、材料的湿度、材料的骨架部分（固体部分）的化学性质以及温度等。
导热系数随孔隙率的增加而减小、随孔隙率的减少而增加，也就是说密度越小，导热系数越小，反之亦然。（但当密度小到一定程度后，如果继续增大孔隙率，则导热系数不仅不再降低，反而还会变大。因为太大的孔隙率=孔隙数量多，孔隙必然越来越大，结果是孔壁温差变大，辐射和对流传热显著）
材料受潮后，其导热系数显著增大（其原因是孔隙中有了水分之后，附加了水蒸气扩散传热量，还增加了液态水分所传导的热量）
温度和热流方向对材料的导热系数也有影响（温度越高导热系数越大）
热流方向的影响主要表现在各个方向异性材料（木材、玻璃纤维等，当热流平行于纤维方向时，导热系数较大，当热流方向垂直于纤维时，导热系数较小）
常温下，影响因素最大的是密度和湿度
保温材料按材质构造分为：多孔、板/块状、松散状
保温材料按化学成分分为
有机材料
聚苯乙烯泡沫塑料颗粒，模塑聚苯板eps、挤塑聚苯板xps、硬泡聚氨酯等。铝箔等反辐射热性能较好的材料，也是有效的新材料。
无机材料
特点：无机材料耐久性好，耐化学腐蚀性强，也能耐高温、高湿的作用。有机材料相对差一些
泡沫混凝土、加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石和浮石混凝土、硅酸盐制品、岩棉、玻璃棉、膨胀矿渣
外墙的保温构造以及典型做法
单设保温层（见构造）
用导热系数很小的材料做保温层，由于不要求保温层承重，所以选择灵活性很大
外保温
外保温优点
外墙或房屋主体结构受到保护，大大降低温度应力的起伏，提高结构的耐久性。由于一般保温材料的线膨胀系数比钢筋混凝土小，所以外保温对减少防水层的破坏也是有利的。（将保温层放置在承重部分的内侧会使得承重结构常年经受冬夏季很大的温差反复作用，如将保温层放置在承重结构外侧，承重结构所受到的温差作用大幅下降，温度变形减小）
由于承重层材料的热容量一般都大于保温层，所以，外保温对结构以及房间的热稳定性有利。（当供热不均匀时，承重层有大量贮存的热量，可以保证围护结构内表面温度不致急剧下降，从而使得室温也不致于很快下降。夏季时，外保温也能靠位于内侧的热容量很大的承重层来调节温度。使得冬季不太冷、夏季不太热）
外保温对防止或减少保温层内部产生水蒸气凝结是十分有利的。（第四章）
外保温法使得热桥处的热损失减少，并能防止热桥内表面局部结露。
旧房节能改造，外保温处理的效果最好。不会占用室内面积。
外保温不足
外保温只有在规模不太大的建筑中才能准确判断是否能提高房间的热稳定性，在大型公共建筑中，因为其内部有大量热容量很大的隔墙、柱子、各种设备参与蓄热调节，外围护结构的外保温蓄热作用就不是那么显著。
外保温的构造比内保温复杂
设置
极严寒地区，外墙夹心保温，屋顶外保温
严寒地区和寒冷地区建筑外墙与屋顶均采用外保温
夏热冬冷地区，居住建筑采用内保温，公共建筑采用外保温
夏热冬暖地区，建筑围护结构以保温与承重相结合的保温系统或内保温系统为主
温和地区，非透明围护结构的构造对建筑节能影响较小，应该充分重视透明围护结构的遮阳与隔热处理。
对于特殊或特种建筑如冷藏室，围护结构应该采用专门设计的混合型构造
内保温
优点
1. 保温材料不受室外气候因素的影响，无须特殊的防护
2. 在间歇使用的建筑空间如影剧院观众厅、体育馆等，室内供热时温度上升快
缺点：对间歇采暖的居室等连续使用的建筑空间则热稳定性不足，且极易在围护结构内部产生冷凝水，影响保温材料的性能和寿命
间歇使用的建筑：影剧院观众厅、体育馆
夹芯保温/中保温
优点：这种方式可使保温层两侧都有所防护，对保温材料的强度要求不高
缺点：如两侧都是非透气性材料，则应严格控制保温材料的湿度，更要防止外界水分的渗入，否则保温层将长时间处于潮湿状态下，使围护结构达不到应有的保温标准
外墙交角保温
易结露原因2
墙角部位外表面的散热面积F'e>内表面的得热面积F'i，散热快，内表面温度低
墙角部位气流不畅，吸收的热量比墙的主体部位少。这使得墙角内表面温度比主体部位低，易产生结露
影响区影响长度
影响长度l=1.5～2.0倍墙厚d
措施
墙角附加保温层尺寸≥墙角影响区长度
外墙交角处的等温线是一列曲线，其明显弯曲的范围即为墙角的影响区
封闭空气间层
封闭空气间层有良好的绝热作用。围护结构中的空气层厚度，一般以400-500mm为宜。为提高空气层的保温能力，间层表面应采用强反射材料。例如涂贴铝箔。
用强反射遮热板来分隔两个或多个空气层，效果更大，但这类反射材料需要有足够的耐久性，铝箔极易被碱性物质腐蚀，长期处于潮湿状态也会变质，应该采取涂塑处理等保护措施
保温与承重相结合
空心板，多孔砖，空心砌块，轻质实心砌块等。
传热阻不高，不适合严寒和寒冷地区
既能承重又能保温，构造比较简单，施工较方便
单一轻质保温构造
a. 优点：热阻大，可以满足围护结构保温要求，同时还可以减轻建筑的荷载
b. 缺点：但热稳定性较差，对于热稳定性要求较高的建筑应根据需要对热阻进行附加的修正
混合型保温
例如既有保温层，又有空气层，承重层的外墙或者屋顶结构。
构造复杂，绝热性能好
屋顶的保温构造和典型做法
特点
屋面保温层不易选用松散，密度较大，导热系数高的保温材料。防止屋面厚度和质量过大。
屋面的保温层不易选用吸水率较大的保温材料，防止屋面受到湿作用时，保温层大量吸水，降低保温效果
如果选用了吸水率较高的保温材料，屋面上应该设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。（加气混凝土做保温层的屋面，需要设置排气孔）
倒置式
传统做法为正置式保温，在保温层上做防水层，这种防水层的蒸气渗透阻很大，使屋面内部很容易产生结露。同时防水层容易老化和破坏。为了改进这种状况，产生了倒置式保温屋面的做法。
优点：防水层位于保温层下部避免太阳辐射的直接照射，表面温度升降幅度减小，延缓了防水层的老化，延长使用年限。
地面保温设计以及典型做法
严寒和寒冷地区的供暖建筑中，接触室外空气的地板，以及不供暖地下室上面的地板不加保温，不仅增加供暖能耗，而且也影响人体健康。
裸足直接接触地面所散失的热量约占人体其他部位向环境散热量的1/6
地面分类
不直接接触土壤的地板
接触室外空气的地板
不采暖地下室的地板
底部架空的地板
直接接触土壤的地面
地面保温
原因
措施
在严寒和寒冷地区，周边地面（从外墙内侧算起2.0m范围内的地面），应该采取措施加强保温
底层地面和有温差楼面的热工设计
底层地面是建筑与土壤直接接触的部分。周边地面指距离外墙内表面2m以内的地面，其他地面均为非周边地面
在沿外墙内侧周边宽约1m的范围内，地面温度之差可达5摄氏度左右。因此地板保温常采取的措施为：沿底层外墙周边局部做周边保温。
严寒地区供暖建筑的底层地面，当建筑物周边无供暖管沟时，在外墙内侧0.5-1.0m范围内应铺设保温层，其热阻不小于外墙热阻。
当上下两层空间有温差并需要控制楼板间的热流强度时，层间楼板可采用保温层直接设置在楼板的上表面或楼板底面，也可采用铺设木龙骨（空铺）或无木龙骨的实铺木地面。
在楼板上面设置保温层时，采用硬质挤塑聚苯板、泡沫玻璃保温板等板材或强度符合地面要求的保温砂浆等材料。
在楼板底面设置保温层时，采用强度较高的保温砂浆抹灰。
当采用铺设木龙骨的空铺木地板时，可以在龙骨之间嵌填板状保温板，且保温层的厚度应满足相关建筑节能设计标准中传热系数限值的要求。
楼面的传热计算公式
当楼板上下为居室时：Ri=Re=0.11 (m2·K／W)
当楼板接触室外空气时：Ri=0.11 (m2·K／W) ；Re=0.05 (m2·K／W) 【以上取值为3000m海拔以下】
当楼板是地下室或地下停车库的顶部时。Ri=0.11 ；Re=0.08
地面表层的热工设计
地面的热舒适性取决于地面的吸热指数B。吸热指数与热渗透系数b1密切相关。
吸热系数B
反映地面从人体脚部吸收热量多少和快慢的一个指数
b1——第一层（面层）材料的热渗透系数，W/（㎡·h^-1/2 · K）
λ1——第一层材料的导热系数，W/m · K
C1——第一层材料的比热，W·h/(kg ·K)
γ1——第一层材料的容重，kg/m³
面层应选择密度、比热容和导热系数小的材料
B=f（b1）
可近似取值B=b1
B是与热阻R不同的另一个热工指标。B越大，从人脚吸收的热量越多，越快。
根据B值，划分3类
木地面、塑料地面是1类
水泥砂浆2类
水磨石3类
幼儿园、托儿所、医疗救治宜用1类地面
一般居住建筑和公共建筑，宜采用不低于2类的地面
短时间停留的房间，以及室温高于23度的供暖房间，容许用3类地面
建筑中与土体接触的地面内表面温度与室内空气温度的温差△tg应符合表的规定
△tg＝ti—θi·g
ti——室内空气温度，摄氏度
θi·g——地面内表面温度，摄氏度
透明围护结构的保温与节能
建筑物的透明围护结构是指具有采光，通视功能的外窗，外门，阳台门，透明玻璃幕墙和屋顶的透明部分等。这些透明围护结构在外围护结构总面积中占比30-60%之间
外窗与透明幕墙的保温与节能
外窗与幕墙既有引进太阳辐射的有利方面，也有因传热损失和冷风渗透损失等很大的不利方面。总体而言保温性能仍然较低。
窗户保温性能低的原因主要是缝隙空气渗透和玻璃、窗框、窗樘等热阻太小。
即使是单层双玻璃，双层窗，其传热系数远大于墙体的传热系数，为了有效控制建筑的供暖耗热量，指标是窗墙面积比【某一朝向的外窗洞口（包括透明幕墙）总面积，与同朝向墙面总面积（包括窗面积在内）之比，简称窗墙比。】
《公共建筑节能设计标准2015》：严寒地区甲类公共建筑各单一立面窗墙面积比（包括透明幕墙）均不宜大于0.6
居住建筑各朝向的窗墙面积比规定为北向不应大于0.25，东西向不应大于0.3，南向不应大于0.45
窗墙面积比一般不超过0.7
外窗的保温设计
概述
窗是保温能力最差的部件，单位面积的热损失为240实心砖墙的3倍以上
原因
窗框、樘、玻璃等的热阻太小，加有经缝隙渗透的冷风和窗洞口的附加损失热
窗的温差传热量大小取决于室内外的温差和窗的传热系数
窗的传热系数是评价窗户热性能好坏的重要指标之一
提高气密性，减少冷风渗透
气密性能
概念
外门窗在正常关闭状态时，阻止空气渗透的能力称为气密性能。
作用
在风压和热压的作用下，气密性是保证建筑外窗保温性能稳定的重要控制性指标，外窗的气密性能直接关系到外窗的冷风渗透热损失，气密性能等级越高，热损失越小
标准
《公共建筑节能设计标准2015》10层以上的建筑外窗的气密性不应低于7级，10层以下的建筑外窗的气密性不应低于6级，严寒和寒冷地区外门的气密性不低于4级。
方法
平开窗比推拉窗气密性好
木窗上同时采用密封条+减压槽，效果会更好
风吹进减压槽时，形成涡流，使冷风和灰尘的渗入减少
外窗与幕墙面板缝隙采用良好的密封措施，玻璃或非透明面板四周采用弹性好，耐久性强的密封条密封，或采用注入密封胶的方式密封。
开启扇采用双道或多道弹性好、耐久性强的密封条密封
推拉窗的开启扇四周应该采用中间带有胶片毛条或橡胶密封条密封
单元式幕墙的单元板块间应采用双道或多道密封，且在单元板块安装就位后密封条保持压缩状态
在冬季室外气温较低的北方严寒地区和寒冷地区，采用可调节换气装置、热量回收装置
室内附加保温层
窗内侧挂铝箔窗帘，窗户的热阻比单层玻璃提高2.7倍
在窗的内侧或双层窗的中间挂窗帘
以各种形式保温材料制作的保温窗扇
提高窗框保温性能
方法
窗框应该设在墙体中部，防止窗洞口周边内表面温度过低
采用空心型材，内部形成封闭空气层，提高保温能力。
采用塑料构件
塑料 < 木 < 无缝断热铝合金<断热铝合金<一般铝合金（导热）
采用断桥隔热复合型窗框材料，有效提高门窗的保温性能。
窗框与墙体之间的连接处理成弹性构造，间隙采用防潮型保温材料填塞，采用密封胶，密封剂等材料密封
玻璃幕墙
采用隔热型材，隔热连接紧固件，隐框结构等措施，避免形成热桥。
幕墙的非透明部分，应该充分利用背后的空间设置密闭空气层或用高效、耐久、防水的保温材料进行保温构造处理。
改善玻璃的保温能力
单层窗中玻璃热阻很小，仅仅适用于温暖地区。严寒和寒冷地区采用双层或者三层窗。
增加窗扇数是提高窗户保温能力的有效方法之一，因为每层窗扇之间的空气间层增大了窗的热阻。
单层窗扇上安装双层玻璃的单框双玻中空玻璃窗，中间形成良好密封空气层，此类窗的空气间层9-20mm最好，传热系数最小。空腔中也可以充入惰性气体，或抽成真空进一步降低空气间层中导热和对流的传热量等技术措施
玻璃的选择
利用热反射膜——镀膜玻璃（常见：热反射玻璃和Low-E玻璃）
目前高保温性能的窗大多采用双层Low-E玻璃（低辐射玻璃）或Low-E玻璃和其他玻璃的组合
Low-e玻璃，根据不同透射和反射性能，分为：冬季型、夏季型、遮阳型
冬季型Low-E玻璃的太阳辐射得热系数和光透射比均低于普通透明玻璃，在冬季较为寒冷的地区，单层Low-E玻璃并不比普通透明玻璃窗节能
只有利用Low-E玻璃低发射率特性，和其他组合成双层玻璃后，床保温性能可得到极大提高，其节能得优势才能有效发挥出来
严寒地区采用双（或三）层外窗或双层玻璃幕墙提高建筑保温性能
同时考虑可见光透射比、遮阳系数等光学性能
提高窗户冬季太阳辐射得热
取决于当地太阳辐射条件、建筑朝向、窗墙比及窗的特性（太阳辐射得热系数SHGC&窗框窗洞比）
太阳辐射得热系数SHGC
室内实际获得辐射量与入射到玻璃外表面的太阳辐射量的比值
窗框窗洞比
窗户框架遮光面积与建筑外窗洞口面积的比值
单层窗的窗框窗洞比20%-30%
双层、三层窗的窗框窗洞比30%-40%
室内实际获得的太阳辐射量
透过玻璃直接传入室内的部分
经玻璃吸收后再传入室内的部分
区分太阳辐射得热系数SHGC、外遮阳系数SD、窗玻璃遮阳系数SC
夏热冬冷地区，需权衡保温、太阳辐射得热、夏季隔热等方面的矛盾
太阳能资源较为丰富的地区，南向大开窗利于太阳能的利用，但仍应满足窗的保温性能要求，以免夜间室内温度波动过大
外门的保温与节能
尽量选择保温门，外门的一个重要特征就是空气渗透耗热量大，门的开启频率多，使得门缝多空气渗透程度比窗户缝隙大得多。
透明围护结构节点的构造设计
全玻璃幕墙与隔墙和梁之间的间隙填充保温材料后，不仅可以降低建筑物的窗墙面积比，而且可以有效减少建筑能耗。保温材料采用岩棉等防火性能好的，满足防火隔声需求。
严寒地区外门窗、幕墙细部构造设计要求
门窗与幕墙面板缝隙采用良好的密封措施，玻璃或非透明面板四周采用弹性好，耐久性强的密封条密封，或采用注入密封胶的方式密封。
开启扇采用双道或多道弹性好、耐久性强的密封条密封
单元式幕墙的单元板块间应采用双道或多道密封，且在单元板块安装就位后密封条保持压缩状态
推拉窗的开启扇四周应该采用中间带有胶片毛条或橡胶密封条密封
门窗幕墙周边与墙体或其他围护结构连接处应该为弹性构造，采用防潮型保温材料填塞，缝隙处采用密封胶密封
外窗幕墙进行结露验算，在设计计算条件下，内表面温度不宜低于室内的露点温度。外窗、玻璃幕墙的结露验算应符合《民用建筑热工设计规范2016》
外窗西向、玻璃幕墙仍然需要设置一定的夏季遮阳构件。
玻璃幕墙与隔墙、楼板或梁之间的间隙以及幕墙的非透明部分内侧，采用高效、耐久、防火性能好的保温材料、如岩棉、超细玻璃棉等进行保温、保温材料所在的空间充分隔气密封、防止冷凝水进入保温材料中
被动式太阳能利用设计
概论
房间保温设计从控制房间的得热量与失热量入手，冬季建筑得热量主要包括太阳辐射，室内热源与供暖系统。
太阳能是取之不尽无污染的能源，同时也是低能流密度且能间歇利用的能源。在建筑中利用太阳能增加室内得热是可持续发展的绿色技术
建筑利用太阳能的方式，根据运行过程中是否需要机械动力一般分为
被动式太阳能
让建筑物本身作为一个太阳能利用系统。为了与主动式系统相区别叫做被动式太阳能利用系统。
太阳能向室内传递也可以不借助于机械动力，而是通过建筑朝向和周围环境和合理的布局，内部空间和外部形体的处理，以及结构构造和建筑材料的恰当选择，使建筑物，以完全自然的方式（经由辐射、传导和自然对流），冬季能集取、保持、贮存、分布太阳热能，从而解决供暖问题，夏季能遮蔽太阳辐射。散逸室内热量，从而使建筑物降温。
主动式太阳能
需要机械动力驱动。达到供暖和制冷的目的，由集热器、管道、储热装置、循环泵以及散热器组成。。
集热器与蓄热器互相分开，太阳能在集热器中转化为热能，随着流体工质（水或空气）的流动而从集热器被送到蓄热器、再从蓄热器通过管道与散热设备输送到室内。工质流动的动力由泵或风扇提供。
被动式太阳能供暖形式
我国北纬25度以北的冬季都可以不同程度的利用被动式太阳能供暖。
被动式太阳能建筑的集热构件分为三种基本类型，分布是直接受益式、集热蓄热墙式、附加阳光间式。
直接受益式
工作原理
让阳光透过窗户照进来，用楼板层、墙体、家具作为吸热和储热体，当室温低于储热体表面温度时，这些物体就会像一个低温辐射器向室内供暖。
当大量阳光射入建筑物时，贮热体可以吸收过剩的热能，随后用于没有阳光射入建筑物时调节室内温度，减小波动幅度。
特点
升温快、构造简单、处理灵活
贮热体（砖、混凝土等）可以和建筑结构合为一体，也可以在室内单独设置。尽量布置在受阳光直接照射的地方。根据一般经验，非直接照射的贮热体需要比被直接照射的贮热体大4倍。
通过减少玻璃损失大热量是改善直接受益系统特性的有效途径。例如增加玻璃层数+窗户夜间的保温装置有：保温窗帘，保温板等，且这些夜间保温装置尽可能放在窗户外侧，尽可能严密。
集热墙式
特朗勃墙：在直接受益窗后面筑起一道重型结构墙。阳光透过透明盖层后照射在集热墙上，该墙外表面涂有太阳辐射吸收率高的涂层，其顶部和底部分别开有通风孔，并设有可控制的开启阀门。当透过透明盖层的阳光照射在重型集热墙上，墙的外表面温度升高，所吸收的太阳热量，一部分通过透明盖层向室外损失，另一部分加热夹层内的空气，从而导致夹层内的空气与室内空气密度不同，密度不同的空气通过上下通风口而形成自然对流，热空气则由上通风孔将热空气送入室内，另一部分则经集热墙体以导热的形式传至室内。
材料：（砖墙、石墙、混凝土墙、土坯墙、水墙）——特朗勃墙、（相变蓄热材料墙——花格墙）。
集热蓄热墙按通风口分为：无通风口、墙顶端和底端设通风口、墙体均布通风口
附加日光间式
指的是由于获得太阳能而使温度产生较大波动的空间。
作用
过热的空气可以加热相邻房间，贮存起来留待没有太阳照射时采用，较高的温度可作为缓冲区减少建筑热损失，作为温室，交通联系，娱乐休息等
设计
南向缓冲区，南廊，封闭阳台，门厅等可以把南面做成透明玻璃墙，即是日光间。
采用双层玻璃，夜间打开卷式保温帘使热损失减小，不再附加其他减少热损失的措施
需要设置排风口（20-30平方米设置一个1平方米的排风口），靠近屋脊，进风口低一些。
地板采用混凝土、缸砖、用来贮热，减小阳光间的温度波动。
玻璃外墙的基础、应该向下保温到大放脚。
相邻房间与阳光间的隔墙也可以采用贮热材料。
被动式太阳能供暖与建筑设计相结合
方法
布置足够的蓄热体，采用热容量大而导热较小的材料有利于太阳能的蓄积和利用。
南向房间的进深不大于层高的1.5倍为宜，可以保证集热面积与房间面积之比不小于30%，保证房间具有较高的太阳能供暖率
在室内阳光能直接照射到的区域设置蓄热体是最有效的，地板是最佳位置，其次是东西北或内墙。
砖石材料砌筑的地面和墙体厚度大于10厘米，室外一侧必须设置保温层，阳光直接照射到的蓄热体室内一侧的面积不小于玻璃面积的4倍。
以双层玻璃的特朗勃墙集热墙为例，采用24厘米厚砌体最佳。（在一定限度内，墙体越厚，蓄热量越大）
复合木材：独立的发泡体，不传导，不传透，不连续等物理特性，隔热，防火，耐用。复合夏热冬冷地区建筑材料等需求。
建筑被动式太阳能利用以及节能策略
被动式太阳能利用
南向直接受益窗，阳光间作为主要得热部件
建筑保温处理——气凝胶玻璃
气凝胶是一种可变厚度的固体材料、调整厚度获得需要的传热系数K值。
建筑的防热处理——隔热层与通风屋顶
光伏板下方加快，与屋面之间制造气流通道、类似架空式屋面隔热
建筑的防热处理—自然通风
日光间热压通风
建筑的防热处理—建筑遮阳
夏季：设置垂直绿化，阳光间也可以遮挡太阳光，阻止室内收到阳光直射
微气候调节
湿地、喷泉，水池等
第四章建筑围护结构的传湿与防潮
1.2.4 建筑传湿
1】湿空气的概念
1）湿空气
a. 定义：指含有水蒸气的空气
b. 公式：湿空气的压力等于空气的分压力和水蒸气的分压力之和
c. 湿度
1. 绝对湿度（常用f表示，单位g/m³）：单位容积空气所含水蒸气的重量。它说明在某一温度状态下实际所含水蒸气的重量；饱和状态下的绝对湿度用饱和蒸气量f<max>表示
2. 相对湿度（常用φ表示）：一定温度及大气压力下，空气的绝对湿度f（水蒸气分压力）与同温同压下饱和蒸气量f<max>（同温度下的饱和蒸气压力）的比值。相对湿度一般用百分数表达，反映了空气在某一温度时所含水蒸气分量接近饱和的程度
2）露点温度（t<d>）：某一状态的空气，在含湿量不变的情况下，冷却到它的相对湿度达到100%时所对应的温度，称为该状态下空气的露点温度
2】材料的吸湿和传湿
1）吸湿
a. 含义：指一块干的材料放置在湿空气中，材料试件会从空气中吸收水分的现象
b. 平衡湿度：指材料温度与周围空气温度一致，试件重量不再发生变化的现象
2）传湿
a. 概念：指当材料内部或外界的热湿状况发生改变，导致材料内部水分发生迁移的现象
b. 限制条件：在材料内部只有气态和液态的水分可以发生迁移
c. 方式：主要有气态的扩散（即蒸汽渗透）以及液态水分的毛细渗透
3】围护结构的蒸汽渗透
1）渗透过程：当室内外空气的水蒸气含量不等时，外围护结构的两侧会存在水蒸气分压力差，水蒸气分子将从压力较高的一侧通过围护结构向低的一侧渗透扩散
2）公式
a. 渗透强度的公式
b. 总蒸汽渗透阻的公式
c. 水蒸气分压力的公式
围护结构的传湿与防潮
概述
建筑内部的空气必然携带一定数量的水蒸气，由于室内外温度变化，围护结构表面以及内部产生凝结或结露时有发生。
外围护结构冷凝类型
冷凝指当围护结构表面或内部温度低于空气露点温度时，出现冷凝水的现象。
表面冷凝
表面凝结：指在外围护结构内表面出现凝结水，原因在于含有较多水蒸气且温度较高的空气遇到冷的表面所致
内部冷凝
内部凝结：指水蒸气通过外围护结构时，遇到结构内部温度达到或低于露点温度时，水蒸气形成凝结水的现象
包括冷凝在内，建筑物受潮的原因
用于结构中材料的原始湿度高
施工过程中水分进入结构材料。采用装配式结构和干法施工，施工水分就可以大大减少
由于毛细管作用，水分从土地渗透到围护结构中。可以设置防潮层
由于雨雪作用，水分渗透到围护结构中，
生产管理中的水分渗入，例如各种车间
由于材料吸湿作用，从空气中吸收的水分
空气中的水分在围护结构表面和内部发生冷凝
湿空气的物理性能
水蒸气分压力
概念
湿空气/自然界空气组成
干空气和水蒸气的混合物
温度和压力一定的条件下，一定容积的干空气所能容纳的水蒸气量是有一定限度的。当水蒸气的含量尚未达到这一限度时，该湿空气为未饱和的，达到限度就是饱和的，如果湿空气达到饱和，再继续供给水蒸气，也不会再增加水蒸气的含量，超额的水蒸气将凝结成液态析出。
未饱和的湿空气，可以引用道尔顿分压定律
湿空气总压力Pw
干空气分压力+水蒸气的分压力，Pw=Pd+P
水蒸气分压力P
在一定温度下湿空气中水蒸气部分所产生的压力，用P表示。单位pa
饱和水蒸气分压力Ps
在一定的温度和压力下，一定容积的空气所能容纳的水蒸气的分压力的极限值====处于饱和状态的湿空气中的水蒸气所呈现的压力。
Ps随温度的升高而增大，在一定的大气压下，湿空气温度越高，其一定容积中所能容纳的水蒸气越多，水蒸气所呈现的压力越大
空气湿度
衡量湿空气中水蒸气含量的物理量是“湿度”，正常室内湿度范围大概30%-60%
湿度表示空气的干湿程度，又根据不同用途分为绝对湿度和相对湿度
绝对湿度f
定义
单位体积中空气中所含水蒸气的重量，叫空气的绝对湿度（g/m³）。饱和状态下的绝对湿度用饱和蒸汽量fmax表示
特点
虽然可以表征单位体积空气中所含水蒸气的真实数量，但绝对湿度不能直接说明空气的干湿程度
只有在相同温度条件下，才能依据绝对湿度来比较空气的潮湿程度。
人感觉空气的干湿程度取决于空气蒸发水分的快慢，空气对水分的蒸发能力越强，人感觉越干燥。空气的蒸发力取决于空气中水蒸气接近饱和的程度
相对湿度φ，2+2+3
定义2
一定温度和大气压力下，湿空气的绝对湿度f与同温同压下的饱和蒸气量fmax的百分比
φ=f/fmax*100%
水蒸气的实际分压力P主要取决于空气的绝对湿度f
P=0.641Tf
在温度一定条件下，水蒸气分压力随绝对湿度成正比例变化
当绝对湿度一定时，水蒸气分压力随温度成正比例变化
由于不同状态下T值往往不同，P与f也就不成正比例，在同一温度下，建筑热工中近似认为P与f正比例关系成立。因此相对湿度又是空气中的水蒸气分压力P与同温下饱和水蒸气分压力Ps的比的百分数
φ=P/Ps*100%
特点3
建筑中通常采用相对湿度，能直接说明湿空气对人体热舒适感，房间以及围护结构湿状况的影响
1.反映空气在某一温度时所含水蒸气分量接近饱和的程度，可以用来直接判断空气的干湿程度，描述人体对湿度感觉的状况
2.早上相对湿度大，中午相对湿度小
3.最热月相对湿度大，最冷月相对湿度小（绝对湿度相反）
露点温度
露点温度td
某一状态的大气压一定，在含湿量不变的情况下，（未饱和的空气因冷却而达到饱和状态的温度）=当温度降到某一特定的值时，空气的相对湿度达到100%，本来不饱和的空气因室温下降达到饱和状态，这一特定温度称为该空气的露点温度。
寒冷地区玻璃结霜，因为玻璃的保温性能较低，内表面温度低于室内空气露点的温度，当室内较热的空气接触到较冷的玻璃表面时被冷却，就在其表面上凝结成水或霜。
窗玻璃内表面露水：内表面温度远远低于室内空气露点温度
结露（冷凝）
由于温度降到露点温度以下，空气中水蒸气液化析出的现象
湿球温度
描述空气中水分含量的方法。把两个温度计并排放入空气中，其中一个温度计的下端被棉纱包裹，棉纱因为下端浸入水中而保持湿润，这一温度计叫做湿球温度计，其读书为湿球温度
可以反映空气的干湿状态。
显热与潜热
显热
物体分子的随机运动本身就是能量的一种形式。如一个物体分子随机运动强度更大，即含有更多的热量，这种热可以用温度计来测量，叫做显热
潜热
在相态转化的过程中，即使加入大量的热，水的温度也不一定比冰高，蒸气的温度也不一定比水高，这一过程中物质吸收了溶解/蒸发热，但在温度计上并不能反映出来，我们把这部分称为潜热
焓湿图
是用于表示空气状态的图，在建筑热工以及暖通空调领域有广泛的应用。
可以确定湿空气的状态参数点，并且能够非常直观的表现出湿空气的状态变化过程，从而在建筑设计中方便计算湿空气的处理过程。
横坐标是空气温度，纵坐标是空气中水蒸气的绝对湿度，曲线是相对湿度。
建筑围护结构的传湿
材料的吸湿和传湿
材料的吸湿特性
含义：指一块干的材料放置在湿空气中，材料试件会从空气中吸收水蒸气而受潮，这种现象称为材料的吸湿。
平衡湿度：指材料温度与周围空气温度一致，试件重量不再发生变化的现象
用材料的等温吸湿曲线表征，呈现s型，吸湿机理分三种状态
低湿度时为单分子吸湿
中湿度为多分子吸湿
高湿度为毛细吸湿
材料的吸湿湿度在相对湿度相同的条件下，随温度的降低而增加
围护结构中的水分转移
概念：指当材料内部存在压力差（分压力或总压力）、湿度差（材料的含湿量）和温度差时，均能引起材料内部水分的迁移。
材料内部所包含的水分，一般以三种形态存在
气态（水蒸气
液态（液态水
固态（冰
在材料内部可以迁移的只有两种相态
气态的扩散（即水蒸汽渗透）
液态水分的毛细渗透方式
材料湿度高于最大吸湿湿度时，材料内部会出现自由水，这种液态水将从含湿量高的部位向低的部位产生毛细迁移
材料湿度低于最大吸湿湿度时，材料中的水分属吸附水，这种水分的迁移，是先经蒸发，后以气态形式沿水蒸气分压力降低的方向或沿热流方向扩散迁移。
当室内外水蒸气含量不同时，外围护结构的两侧存在着水蒸气分压力差，水蒸气分子将从分压力较高的一侧通过围护结构向低的一侧扩散。
计算中，室内外空气的水蒸气分压力都取定值，不随时间变化，不考虑围护结构内部的水分迁移，也不考虑湿热交换过程之间的相互影响。
公式
蒸汽渗透
定义
蒸汽渗透是物质迁移（传热：能量传递）
围护结构的传湿计算比传热复杂很多
水蒸气属于物质的迁移，并往往伴随着相态的改变，这些变换中又存在着热流或温度的变化与影响；传热是能量的传递
材料的水蒸汽渗透系数
定义
表明材料的蒸汽渗透能力
影响因素4
材料材质
密实程度
温度
相对湿度
建筑中取平均值
特点
围护结构内外表面的湿转移阻与结构材料层的蒸气渗透阻本身相比是微小的，所以计算总蒸气渗透阻时可忽略不计
玻璃和金属是不透蒸汽的
材料的蒸汽渗透系数还与温度和相对湿度等因素有关，在计算中一般采用平均值
围护结构内部冷凝的检验1+2+2
内部冷凝的检验
原因
是否会出现内部冷凝取决于内部各处的温度是否低于该处的露点温度。（在冬季围护结构产生少量冷凝水的情况在暖季会得到改善，冬季围护结构内部少量冷凝是允许的）也可以根据水蒸气分压力是否高于该处温度所对应的的饱和蒸气压加以判别。
根据室内外空气的湿温度，确定水蒸气分压力pi和pe，然后计算围护结构各层的水蒸气分压力，并作出水蒸气分压力P的分布线。（供暖房屋取供暖期室外空气平均温度和平均相对湿度作为室外计算参考）
根据室内外空气湿度ti和te，确定各层的温度，并绘制饱和水蒸气分压力ps的分布线
根据p和ps线相交与否来判断围护结构内部是否会出现冷凝现象。
冷凝界面2+2
冷凝界面
水蒸气渗透的过程中，若材料的水蒸气渗透系数出现由大变小的界面，因水蒸气至此遇到较大的阻力，最容易发生冷凝现象，习惯上把这个最易出现冷凝，而且凝结最严重的界面，叫做围护结构内部的冷凝界面。
冷凝界面一般出现在保温材料与其外侧密实材料交界处：易进难出
a.材料层的蒸汽渗透系数由大到小（水蒸气遇到阻力，极易冷凝）
b.材料层的导热系数由小到大（内部温度出现很陡下降，极易冷凝）
热湿平衡
材料温度与周围空气温度一致（热平衡），试件重量不再发生变化（湿平衡）
此时的材料湿度称为平衡湿度
一般密实材料的平衡湿度较松散材料小
建筑围护结构受潮的防止与控制
防止和控制表面冷凝3
产生表面冷凝的原因
室内空气湿度过高或是壁面温度过低
正常湿度的采暖房间1+3
产生表面冷凝的主要是外围护结构的保温性能太差
a.提高外围护结构的传热阻以保证其内表面温度不至于过低
如果外围护结构中存在热桥等传热异常部位，也会产生冷凝
b.当供热设备放热不均匀时，会引起围护结构内表面温度波动，围护结构内表面采用蓄热系数大的材料，保证内表面温度的稳定性，减少周期性冷凝
c.家具不要紧靠外墙布置，保证围护结构内表面附近的气流畅通
高湿房间2+3
定义
指冬季室内温度18~20℃以上，相对湿度高于75%的房间
室内气温接近露点温度，表面冷凝几乎不可避免，力求避免在表面形成水滴落下来，影响房间质量，防止表面冷凝水渗入围护结构内部，使结构受潮。
a.围护结构内表面设防水层
b.短暂或间歇性处于高湿房间的房间：内表面饰面层或涂层吸湿能力强并且耐潮湿
连续处于高湿的房间，且不容许屋顶内表面的凝水滴落到设备和产品上的房间：设置吊顶，吊顶空间与室内空气相通，将滴水有组织的排走，加强屋顶内表面的通风，防止水滴形成
c.构造采取措施导流冷凝水，有组织排除
d.在高湿房间的围护结构中设置通风间层或泄汽沟道
防止和控制内部冷凝4
合理布置材料层的相对位置
难进易出1
材料层次的布置应遵循“难进易出”原则（如倒置屋面）
a.顺着蒸汽渗透方向，宜采用蒸汽渗透系数由小变大或材料导热系数由大变小的布置方式（一般保温材料导热系数小、蒸汽渗透系数大，布置在蒸汽流出的一侧）
砖墙内保温构造（由内到外依次为隔汽层、保温层、空气间层、砖砌体）蒸气渗透由内到外
内部出现冷凝的危害界面为 隔汽层内表面a和砖砌体内表面b。
根据a界面温度，得出此温度下的饱和水蒸气分压力Ps，a 。若存在分压力差（Pi-Ps，a）下，进入a界面的水蒸气量小于在分压力差（Ps，a减Pe）下从该界面向外流出的水蒸气量，就不会出现冷凝水，反之则会产生冷凝。
若在a界面产生冷凝水，可增加外侧保温能力，提高该界面的温度防止出现冷凝。
检验界面b，根据b界面温度，得出此温度下的饱和水蒸气分压力Ps，b 。若存在分压力差（Pi-Ps，b）下，进入b界面的水蒸气量小于在分压力差（Ps，b减Pe）下从该界面向外流出的水蒸气量，b界面就不会出现冷凝水，反之则会产生冷凝。
若在b界面产生冷凝水，提高隔气层的隔汽能力，减少进入该界面的水蒸气量，或者在砖墙上设置泄气口，使水蒸气很容易排出。后一种措施可靠
设置隔汽层3
设置隔汽层（无法遵照难进易出原则的围护结构，可在保温层蒸汽流入的一侧设置隔汽层，即高温侧）
使得水蒸气在抵达低温表面之前，水蒸气分压力已得到急剧下降，从而避免内部冷凝的产生
隔汽层布置在水蒸气流入一侧
a.采暖房间——在保温层内侧
b.冷库——在保温层外侧
c.蒸汽双向渗透的房间——设置双层隔汽层（慎重采用）
因为一旦材料内部含有水分，将难以蒸发出去，影响保温材料的质量和性能
通风间层或泄气沟道1
保温材料外侧设置通风间层和泄气沟道
a.特别适用于高湿度房间的围护结构和卷材防水屋面的平屋顶结构最为理想。由于保温层外侧设有通风间层，从室内渗入的水蒸气，可借不断与室外空气交换的气流带走，对保温层起风干的作用。
一方面可避免保温材料直接暴露在室外，提高保温材料的寿命；另一方面可起到风干作用
冷侧设置密闭空气层
可使处于较高温度侧的保温层经常干燥，这个空气层叫做引湿空气层，这个空气层的作用称收汗效应。
夏季结露与防止措施
夏季结露及其危害
南风湿热气候区，梅雨季节，久雨初晴，台风骤雨前夕，一般自然通风房屋内普遍产生夏季结露现象。
围护结构受潮危害4
建筑材料强度降低、变形、腐烂、脱落，降低使用质量，影响建筑耐久。若采用热惰性较大，表面呼吸性较差的围护结构时，危害尤为突出。
破坏建筑壁面装修，影响美观
保温材料受潮，导热系数增大，保温能力下降
潮湿材料滋生微生物，危害环境卫生和人体健康
夏季结露的成因
差迟凝结：春末室外空气温度和湿度都骤然增加时，建筑物中的物体表面温度由于热容量的影响而上升缓慢，滞后若干时间而低于室外空气的露点温度，以致于高温高湿的室外空气流过室内低温表面时必然发生大强度的表面凝结。
发生室内夏季结露必要且充分的条件
室外空气温度高，湿度大，空气饱和或者接近饱和
室内某些表面热惰性大，使其温度低于室外空气的露点温度。
室外高温高湿空气与室内物体低温表面发生接触
三个条件必须同时存在，不可缺少
破坏其中之一夏季结露现象就不会产生
防止夏季结露的措施
架空层防结露
架空地面，对防止首层地面、墙面夏季结露有一定的作用
空气层防结露
利用空气层防潮技术可以较好的解决首层地板的夏季结露问题。
材料层防结露
采用热容量小的材料装饰房间内表面，尤其是地板表面，三合土、木地面
呼吸防结露
利用多孔材料的对水分吸附冷凝原理和呼吸作用，不仅可以延缓和减轻夏季结露的强度，而且还可以有限地调节室内空气的湿度。例如陶土防潮砖和防潮缸砖
密闭防结露
久雨初晴，台风骤雨前夕室外空气温度湿度骤升，尽量紧闭门窗，避免室外高温高湿空气与室内低温表面接触，减少气流将大量水分带入室内，在温度较低的表面上结露
通风防结露
梅雨季节，久雨初晴自然通风越强，室内结露越烈，但是有控制的通风也是防止夏季结露的有效方式之一。
白天，夏季结露严重发生之前，门窗紧闭，限制通风。夜间，室外气温降低以后，门户开放，通风有减湿，干燥，降温，防潮作用。
采用恒温双向换气机对房间同时进行送风和排风，不仅能将室内浑浊空气排出，也可以送入接近室温的新鲜空气
空调防结露
抽湿降温
地面结露的原因
原因2
我国广大南方地区春夏之交多阴雨天气，空气湿度大。当室外空气温度和湿度突然升高时，建筑中的部分结构或构件由于热惰性较大，他们的表面温度不会毫无延迟的紧随室外空气气温变化，底层地面温度无法迅速升高（蓄热系数大—地表升温慢、热阻小——热量易流失，从而温度低于室内空气的露点温度），当温度较高且水蒸气接近饱和的室外空气经由这些温度较低的表面时，会在表面产生冷凝，出现泛潮现象
气象
与结构接触的空气必须是相对湿度很高，且温度骤升。
结构热工性
结构本身的热惰性较大，即厚又重，加之表面蓄热能力高，从而使表面温度不论在数值上或时间上都不能紧跟气温变化。
根据表面泛潮程度大小，大体可分为三类
湿地面
这类地面的面层材料密度较大，表面蓄热能力强，在气温变化下，表面温度波动较为平缓。因此表面温度与气温间的差值就比较大，导致容易产生冷凝。
水磨石，水泥，瓷砖
吸湿地面
这种地面的面层材料具有微孔，它们会吸收表面上的冷凝水，故表面不出现泛潮现象。因为产生表面结露的时间较短，所以孔隙中吸收的水分可以在其余时间蒸发出去不会持续累积使得面层材料潮湿不堪，材料的这种吸湿放湿作用常称为呼吸作用，
干地面
这种地面表面的温度能紧跟气温变化，两者相差较小，故相对湿度要十分接近饱和时才有可能产生少量的表面冷凝
防止地面泛潮的措施
墙面、顶棚等部位也会出现泛潮现象，因此在一般非用水房间不宜采用隔汽材料做内饰面
防止地面受潮3+2+2
热工性能3
蓄热系数S减小
地面选用蓄热系数小（S↓）的表层材料，使地表温度能随空气迅速温度变化，减小表面温度与空气温度间的差值，减少发生表面冷凝的机会
加热阻
地面应具有一定的热阻（R↑），减少向土层地面的传热
使得地表温度始终高于空气的露点温度。
通风蒸发2
争取日照
房间争取日照，提升地面温度，水分加速蒸发
减少室外空气与室内地面直接接触
采用架空地面
外门上设置腰门或较高的门槛
室外空气先和室内空气混合后再与室内地面接触
加强通风
室外空气较干燥时，加强通风，加速水分蒸发，降低室内湿度。室外空气相对湿度高则关闭门窗。
吸湿防潮2
设置防潮层
如果房屋底层属于高地下水位地区，会因为毛细作用加重地面潮湿程度，加强垫层的隔潮能力，采用粗沙三合土等，必要时应注意设置防潮层（油毡、沥青）
微孔吸湿材料
采用微孔吸湿材料作地板，如微孔地面砖、大阶砖；三合土、木地面等（水泥砂浆、混凝土等容易泛潮）
无法满足的材料
水泥砂浆、混凝土、石材、水磨石
建筑防热与节能
建筑隔热
主要内容
城乡规划中：准确的选择建筑物的布局形式和建筑物的朝向，在建筑设计中，选用适宜有效的围护结构隔热方案，采用合理的窗户遮阳方式，充分利用自然通风，注意建筑环境的绿化等创造舒适的室内生活，工作环境。
隔热和自然通风是主要的，同时也必须考虑窗口遮阳，环境绿化一起考虑。
热气候特征与防热途径
热气候特征与建筑设计原则
气候特点
湿热
相对湿度75%以上，温度日差较小，气温最高38摄氏度以下，温度日振幅7摄氏度以下。雨量大，常有暴风雨。
干热
温度日差较大，38摄氏度以上，振幅7摄氏度以上，降雨少，吹热风带沙
湿热地区的建筑特色
从防止日辐射，和利用自然通风角度出发。
总体布局灵活，平面较为开敞，设置内庭花园或屋顶花园，有的建筑底层架空，防热措施有阳台、遮阳板、离雨飘檐，以及通风屋顶、通风幕墙等
干阑式建筑、底层架空、歇山屋顶，出檐较远。黎族的船屋，底层架空，屋前屋后设带雨篷的阳台。广州的竹筒屋，前庭后院，中设天井，进深较大，形成窄长的冷巷，又阴又凉
干热区建筑特色
喀什地区的民居设内院，柱廊，半地下室，屋顶平台和拱廊等。干热地区生土建筑对调节室内气温起很大作用，非洲地区双层穹顶等
设计原则
规划布局
湿热
选择自然通风好的朝向，间距稍大一些，布局自由，房屋防止西晒，环境有绿化，水域。道路和广场要有透水能力。（减轻室外热作用，降低环境热辐射，调节室外温度湿度和起到冷却热风的作用）
干热
布局较密形成小巷道，间距较密集，便于互相遮挡，防止热风，注意绿化
建筑平面
湿热
外部开敞，设有天井，注意庭院布置，设置阳台。平面形式多条形或竹筒形，多设外廊和底层架空
干热
外封闭，内开敞，多设内天井，平面形式有方块，内廊，进深较深。防热风，开小窗，防晒隔热
建筑措施
湿热
窗口遮阳、外围护结构隔热（防止大量太阳辐射对室内热环境的影响）、防潮、防雨、防虫、利用自然通风（排除室内热量加以散热，调节人体舒适感，客厅阳台设置落地门窗等）
干热
防热要求较高，防止热风和风沙，设置地下室或半地下室避暑
建筑形式
湿热
开敞通透
干热
严密厚重，外闭内敞
材料选择
湿热
现代轻质隔热材料，铝箔以及复合材料
干热
热容量大，外隔热，白色外表面，混凝土，砖，石，土
被动技术利用
湿热
夜间强化通风，被动蒸发冷却，长波辐射冷却
干热
地冷空调，被动蒸发冷却，长波辐射冷却、夜间通风
室内过热的原因和防热措施
夏季室内过热原因4
造成夏季室内过热的原因，主要是室外气侯因素的影响
1.空气对流：室外较高气温通过室内、外空气对流将大量的热量传入室内
2.太阳辐射：太阳辐射热透过窗户直接进入室内，使得部分地面家具吸热升温，并且以长波辐射和对流换热方式加热室内空气。
一部分太阳辐射反射到建筑的墙面或太阳辐射通过窗户直射室内的部分
另一部分被地面等吸收后，使其温度升高向外辐射热量。
围护结构：通过围护结构向室内传入热量，太阳辐射和室外气温共同作用下，围护结构外表面吸热升温，将热量传入室内，以传导，对流，辐射方式使得围护结构内表面以及室内空气温度上升。
重要因素
室内余热：室内生产、生活及设备产生的余热，包括人体散热
除了一些产热量较大的特殊车间，对于住宅、办公楼，更多是要防止室外的热量传入室内
建筑防热的被动式措施
不需要或者较少使用人工能源，主要依靠建筑围护结构自身的热工性能或可调节功能完成建筑降温的技术做法
1.减弱室外热作用
a.正确选择建筑物朝向和布局，避免主要空间受东西向日晒
b.外表面浅色处理、蒸发冷却，减少太阳辐射得热量
c.环境绿化、周边水体，降低周围环境空气温度和辐射温度
2.窗口遮阳
作用在于遮挡太阳辐射从窗户透入，减少对人体热辐射，防止室内墙面、地面、家具表面被暴晒而导致室温升高。
减少太阳的直接辐射和间接辐射
遮阳方式，绿化，构件等
3.外围护结构隔热
围护结构的隔热与散热：屋顶和外墙（特别是西墙）必须进行隔热处理，以降低表面温度及减少传入室内的热量，尽量使内表面高温和使用时间错开
白天隔热好、夜间散热快的构造方案
4.自然通风/电扇通风
合理组织自然通风：总体布局/单体设计/门窗设置
电扇加强对流换热交换
5.减少余热
a.生活余热不可避免
b.选择发热量小的灯具和设备，并放在通风良好处
主要是生活余热和家用电器的散热
6.利用自然能
长波辐射，夜间对流，屋顶墙体淋水，被动蒸发冷却、地冷空调，太阳能降温等
防热的主动式措施
依靠设备支持才能完成建筑自身降温的技术做法，适用于需要和对封闭热环境质量要求高的建筑
依靠设备支持才能完成建筑自身降温等技术方法
机械通风降温
依靠风机向房间引入足够量的室外凉爽空气，排出室内过多的余热或通过围护结构传入的热量。
空调设备降温
效果显著，消耗大量能源
空调建筑的首要任务：降低建筑制冷的能耗
屋顶与外墙的隔热设计
外围护结构的隔热设计
原则
围护结构的隔热设计原则
外围护结构外表面受到日晒时数和太阳辐射强度，以水平面最大，东西向次之，东南西南又次之，南向较小，北向最小。所以屋顶是重点隔热对象。其次是西墙和东墙
降低室外综合温度，方法有
结构外表面可用浅色平滑的材料粉刷和饰面材料，如陶瓷马赛克、瓷砖等，减少对太阳辐射的吸收
屋顶或墙面外侧设置遮阳措施，可有效的降低室外综合温度。
结构外表面采用对太阳辐射短波辐射的吸收率小而长波发射率大的材料，例如白灰刷白屋面的综合温度低于铝板屋面
在外围护结构内部设置通风间层。间层与室内或室外相通，利用风压和热压作用带走进入空气层内的一部分热量，从而减少传入室内的热量
合理选择围护结构的隔热能力，主要根据地区气候特点，房屋的使用性质，结构在房屋中的部位来考虑
夏热冬暖地区
主要考虑夏季隔热，要求围护结构白天隔热好，晚上散热快。要从结构的构造上解决散热同隔热的矛盾，如通风围护结构。
闷热地区则隔热要求高，即衰减倍数大，延迟时间长
夏热冬冷地区
外围护结构除考虑隔热外还应该满足冬季保温要求。
有空调的房屋
对其外围护结构的隔热能力的要求高于自然通风房屋
利用水的蒸发和植被对太阳的转化作用降温。
有的建筑采用蓄水屋顶，主要是利用水蒸发时需要大量汽化热，从而大量消耗晒到屋面的太阳辐射热，有效减弱了屋顶的传热量。
植被屋顶分为无土和覆土，利用植物的蒸腾和光合作用，吸收太阳辐射
屋顶和东西墙面进行隔热计算，满足隔热设计标准
充分利用自然资源
空调建筑的围护结构传热系数符合现行国家标准
《柳孝图版》
规定
《民用建筑热工设计规范》规定：房间在自然通风状况下，建筑物的屋顶和东、西外墙的内表面最高温度应小于等于夏季室外计算温度最高值
θi·max≤θe·max
θi·max：围护结构内表面最高温度，℃
θe·max：夏季室外计算温度最高值，℃
室外综合温度
受到的热作用3
1.太阳辐射热的作用
2.室外空气的传热（对流换热为主）
3.围护结构长波辐射向外界散热
设计考虑因素2
一般围护结构的设计中仅考虑前两项作用，并且把前两项作用综合起来，以假想的“室外综合温度”代替二者共同的热作用
公式1+4
室外综合温度=室外空气温度+等效温度（太阳辐射的当量温度）
a.室外空气温度：和建筑朝向无关
b.等效温度：反映围护结构外表面吸收太阳辐射热使室外热作用提高的程度，受表面材料材质、粗糙度、颜色、太阳辐射照度、外表面换热系数影响
夏季室外综合温度的周期：24h，其中太阳辐射的当量温度所占比例相当大，不容忽视。
表面对太阳辐射热的吸收系数对该表面室外综合温度的影响非常大
c.水平面的室外综合温度最高，其次是西墙面
d.昼夜综合温度变化曲线中，太阳辐射当量温度比重相当大
屋顶隔热
屋顶隔热
南方炎热地区屋顶的隔热构造基本分为3类
实体材料层和带有封闭空气层的隔热屋顶
通风间层隔热屋顶
阁楼屋顶
实体材料层和带有封闭空气层的隔热屋顶
平屋顶构造常用，为提高材料的隔热能力，选用导热系数和表面换热系数值都比较小的材料，还需注意材料的层次排列
平屋顶房屋中，以（架空）大阶砖通风屋顶最流行
黏土方砖吸水，蓄热性增大，且水分蒸发，需要散发部分热量，从而提高隔热效果，但增加了屋面自重，为减轻自重，采用空心大板屋面减少外表面太阳辐射的吸收，增加了面层的热稳定性使得空心板上壁温度降低，辐射传热量减少，从而使屋顶内表面温度降低。
可用于平屋顶、也可用于坡屋顶，即可在防水层之上组织通风，也可在防水层之下组织通风
通风屋顶
隔热效果主要靠风带走的热量大小，间层通风量和空气升温越大，带走的热量越多。通风量与造成空气流动的动力，通风面积，间层阻力等因素有关
隔热效果取决于间层的气流速度、进气口温度和间层高度《柳小图》
当室外空气流进间层时，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
传热过程与影响隔热的因素
风压和热压是空气流通的动力
风压
气流受房屋阻挡后流向和流速改变，在房屋各个面上造成了正负大小不同的静压。平坡屋顶迎风面的进风口压强超过大气压，形成正压区，背风面空气稀薄实际压强低于大气压，形成负压区。
同样风力下，通风口和风向偏角越小，通风效果越好，通风口应面向夏季主导风向，风压和风速的平方成正比，所以风速大的地区，通风屋顶效果显著。
面层在檐口处出挑一段，还能起到兜风作用，提高通风间层的通风效果
热压
间层空气被加热后温度升高，密度变小。进气口与出气口存在高差时，热空气自然就会从较高处的排气口溢出，同时从进气口补充温度较低的空气。
热压的大小取决于进排气口的温差和高差，温差与高差越大，热压越大，通风量越大
间层高度
通风层两端完全敞开，且面对夏季主导风向时，通风口面积越大，效果越好。
间层高度关系到通风量，间层高度增加，隔热效果呈上升趋势，但是间层高度过250mm后，隔热效果增长已不明显而造价和荷载却持续增加。
9-12米的双坡屋顶或平屋顶，间层高度可取200-240mm
通风间层内的空气阻力
室外空气流过间层的阻力有摩擦阻力和局部阻力。为了降低摩擦阻力，间层内表面不宜粗糙。
为例降低局部阻力，进出口的面积与间层的横截面积比要大
通风屋顶的气流的组织方式
间层的气流速度关系到间层的通风量
室外室内同时利用风压、热压作用相结合的方式。
避免闷顶，兜风构造、风帽（帽顶涂黑加强吸收太阳辐射，提高风帽内的气温）有利于排风
间层外侧女儿墙、表面黑色沥青防水层、通风口朝向不良均不利排风
阁楼屋顶
加大通风口面积，合理布置通风口位置等，还可以做成夏季开启式，冬季关闭。也应该充分利用风压和热压原理。
阁楼屋顶的通风形式
在山墙上开通风口/从檐口下进气由屋脊排气/在屋顶设老虎窗等形式
隔热性能通常比平屋顶还好。
植被隔热屋顶
原理3
a.利用植物光合作用，将热能转化为生物能
b.利用植物叶面蒸腾作用，增加蒸发散热量，均可大大降低屋顶室外综合温度
c.利用植物培植材料的热阻与热惰性，降低内表面平均温度与温度振幅
种植形式2
a.带土种植
土作为培养基质
土壤密度大/屋面荷载大/土的保水性差/需配置蓄水、补水设施
隔热性能比通风屋顶好
b.无土种植
膨胀蛭石作为培养基质
密度小/保水性强/不腐烂/无异味/重量轻/防水防渗
隔热性能比覆土更好
使用浅根植物/草被如佛甲草
无土种植草被特别适合于夏热冬冷地区的城镇建筑
可以降低环境噪音，提高空气质量，改善建筑微气候
布置形式3
a.整片式
b.周边式
c.自由式
蓄水屋顶
适用于平屋顶，深度150mm为宜，水面可以种植浮游植物或白色漂浮物
原理2
a.水的热容量大，利用水蒸发时需要大量的汽化热，消耗屋面的太阳辐射热量，减弱传入室内的热量
b.一定厚度的水增大整个屋面的热阻和热惰性，降低屋面内表面的最高温度
形式3
a.蓄水屋顶
b.淋水屋顶
c.喷水屋顶
耗水量大，基本不采用
特点
隔热性能和蓄水深度密切相关
蒸发量越大，蓄水屋顶的隔热效果越显著，风速大也有利于水的蒸发。
优点
屋顶外表面温度大幅下降，内表面温度下降，屋顶传热量下降
缺点3
a.不利于夜间散热，夜间屋顶外表面的温度始终高于无水屋顶。应该增加隔热层
b.增加了屋顶静荷载，对下部结构和抗震性能不利
c.供水量大，滋生蚊虫
加气混凝土蒸发屋面
建筑屋面上多铺设一层多孔疏松材料，如松散的砂层或固体的加气混凝土层等。此时人工淋水或降水后蓄水，受到太阳辐射和室外热空气的换热作用时，材料层中的水分会逐渐转移至材料层的上表面，蒸发带走大量汽化潜热。
加气混凝土
自然降温原理，缓解热岛效应。
淋水玻璃屋顶
通过水自身的显热变化吸收表面热量，和蒸发作用以及水与表面的综合反射作用使太阳辐射有效的被阻挡下来。
淋水后可以缓解日夜温差过大引起的热胀冷缩破坏作用，避免屋顶开裂漏雨。适合钢结构和玻璃顶
成品隔热板屋顶
防水层置于保温层下，防水层获得充分的保护，使得防水层表面温度变化幅度明显减小，避免防水层由于温度变化破坏和人为与外界紫外线的破坏
浅色涂料
减小当量温度（降低太阳辐射吸收系数）
高低错落建筑群的低层次建筑上采取这种措施，将增大对高层次建筑的太阳辐射反射热，恶化高位建筑的室内热环境
提高屋顶自身隔热性能2+2
A.使用复合材料：轻质隔热层+重质结构层复合 （单一的轻质材料和重质材料对建筑防热都是不利的）
总热阻：内表面平均温度
热惰性：对谐波总衰减度
a.轻质隔热层——热容量小，抵抗外界温度波动能力差；热阻大，有效隔热
b.重质结构层——热容量大，抵抗外界温度波动能力强，热阻小，热量容易通过
B.将隔热层布置在围护结构外侧，提高衰减倍数，内表面温度波动较小。（衰减倍数：室外温度波的振幅与由室外温度波引起的围护结构内表面温度波的振幅比）
围护结构总热阻的大小，关系到表面的平均温度
热惰性指标值对谐波的总衰减度有着举足轻重的影响
常在承重层和防水层之间增设一层实体轻质材料（隔热层），以增大屋顶的热阻和热惰性
隔热层的位置对围护结构衰减倍数有很大影响
隔热层布置在围护结构外侧时，围护结构的衰减倍数要大于布置在其他位置时的情况
隔热层是热容量较小的轻质材料，受外界热作用以后温升较快。其表面较高的温度有利于向室外通过对流和辐射形式散热，减少了传向内侧主体材料的热容量
草被屋顶>兜风屋顶>通风平屋顶>普通空心屋顶
无土种植草被好上天
外围护结构的隔热措施
应考虑夏季双向谐波热作用的特点来进行围护结构的隔热设计
对于夏季使用空调降温的建筑，外围护结构除需满足夏季隔热要求外还应满足建筑节能设计标准规定的传热系数限值要求
外墙隔热4
双排混凝土空心砌块：隔热性能与两面抹灰的一砖厚实心黏土砖墙相当，可以用于东西外墙
外墙浅色涂料饰面
注意光污染、反射辐射热
使用轻质复合墙体
增大外墙的热阻：复合材料、单一轻质材料； 导热系数小的轻质材料放置在外侧，热容量大的材料放置在内侧
轻质复合外墙板的构造取决于板型构造和复合材料的热工性能
空心板不在南方用，热稳定性差，不能满足要求
设置垂直通风间层
夏季通风（开放），冬季保温（封闭）
利用热压和风压的综合作用
垂直通风间层在冬季还可起到保护外侧保温材料，使保温材料保持干燥； 在夏季作为通风空气间层起隔热作用， 冬季作为封闭空气层增加对围护结构的传热阻，兼顾冬夏季不同热工设计要求
垂直绿化
空心砌块墙
双排孔空心砌块墙隔热效果好
单排不能满足东西墙隔热要求
钢筋混凝土空心大板墙
需要经过改善处理可以用在西墙，刷白灰开通风孔等处理
轻型墙板的种类目前2种
单一材料制成的加气混凝土、轻骨料混凝土墙板
复合墙板热工性能好
轻骨料混凝土砌块墙
加气混凝土砌块墙是轻骨料混凝土砌块墙中非常重要的一种。轻质高强保温性能好，隔声好，减轻自重，抗震
陶粒混凝土砌块节能保温效果显著
复合墙体
（单层或多层封闭空气混凝土空心砌块，加气混凝土砌块间层，带反射材料的封闭空气间层）既可以有效增大热阻，满足保温也可以减轻围护结构的自重
内保温
适合南方，传热系数K，热惰性指标D都能满足规范
外保温
夹心保温
窗口遮阳
遮阳的目的与要求
原因
直射阳光中的紫外线照射会使物品褪色损坏
阳光直射到工作面上，会造成眩光
在夏季，阳光透过窗口照射房间是造成室内过热的原因
要求
夏天防止日照，冬天不影响必须的房间日照
晴天遮挡直射阳光，阴天保证房间有足够的照度
减少遮阳构造的挡风作用，并避免雨天影响通风
不阻挡从窗口向外眺望的视野
构造简单，经济耐久
与建筑造型的协调统一
建筑遮阳的形式以及效果
遮阳的形式
根据挡板安放的位置
外遮阳
固定式3
水平式
高度角较大的，从窗口上方投射下来的阳光。适用于南向窗口或者北回归线以南低纬度地区的北向附近的窗口
垂直式
北/东北/西北向附近的窗口
高度角较大的，从窗侧斜射过来的阳光
综合式
东南/西南附近的窗口
有效遮挡高度角中等的，从窗前斜射下来的阳光，遮阳效果比较均匀
挡板式
东/西向附近的窗口
遮挡高度角较小的，正射窗口的阳光
活动式
遮挡阳光/防止眩光/调节风量/遮挡视线
内遮阳
中间遮阳
外遮阳的效果明显优于内遮阳
根据气候特点和房间的使用要求
永久性遮阳
在窗口设置各种形式的遮阳板
按构件是否活动或拆卸分为固定式、活动式两种
临时性遮阳
窗口设置轻便的布帘，软百叶等
遮阳的效果
遮挡太阳辐射热量的效果取决于遮阳的形式外，还与遮阳设施的构造处理，安装位置，材料与颜色有关
遮阳设施对室内环境的影响4
对太阳辐射热的阻挡
遮阳系数
在照射时间内，透进有遮阳窗口的太阳辐射量与透进无遮阳窗口的太阳辐射量的比值。遮阳系数越小说明透过窗口的太阳辐射量越小，防热效果越好
外遮阳系数SD
透进有外遮阳构造外窗的太阳辐射得热量与透过没有外遮阳构造的外窗的太阳辐射得热量的比值
SD=Qs/Qn
窗玻璃遮阳系数SC
透过窗玻璃的太阳辐射量与透过3mm厚普通透明玻璃的太阳辐射量的比值
窗口综合遮阳系数SW
Sw=SD×SC，无外遮阳时，Sw=SC
遮阳板外挑系数PF
PF=A/B 出挑A，沿板距B
太阳辐射得热系数SHGC
对室内气温的影响
根据广州西向房间的试验观测资料
最大温差2℃，平均差值1.4℃
对防止室温上升的作用较明显，有遮阳时，房间温度波幅较小
对室内采光的影响
室内照度降低53%-73%，在阴天更为不利
能阻挡直射阳光，使室内照度的分布均匀，并防止发生眩光
需要对采光、遮阳进行一体化设计
对室内通风的影响
风速减弱22%-47%
设计不当的影响建筑通风效果
可以利用遮阳板作为引风装置，增加建筑进风口的风压
建筑遮阳中，最具代表性的是窗口遮阳
可调式外遮阳3
遮阳篷
百叶窗（遮挡阳光/防止眩光/调节风量/遮挡视线
室外卷帘
功能性玻璃遮阳3
吸热玻璃
吸收太阳能为热能，通过长波辐射和传热传入室内外，室外风速大，对流换热系数高，传到室外的热更多
反射玻璃
又称阳光控制玻璃/遮阳玻璃，反射阳光尤其反射红外线
反射玻璃是镀膜玻璃的一种
低辐射玻璃
可见光透过率高，红外透过率低，红外反射双向，阻止玻璃热辐射进入室内，也反射室内红外
高透光低传热
遮阳形式的选择与构造设计
遮阳形式的选择
从地区气候特点和朝向来考虑。
夏热冬冷和冬季较长的地区，采用竹帘，软百叶等临时性轻便遮阳
夏热冬冷和冬夏时间相近的地区，采用可拆卸活动式遮阳
夏热冬暖地区采用固定遮阳设施，活动式较为优越，活动式多采用铝板，质地轻，不易腐蚀，表面光滑。
结合构件处理的手法有加宽挑檐，设置百叶挑檐，外廊、凹廊，阳台，旋转窗等。
利用绿化遮阳是经济有效的措施，适用于低层建筑。
遮阳的构造设计
遮阳的板面组合与构造
便于热空气的散逸并减少对通风和对采光影响
遮阳板面做成百叶
部分做成百叶
中间层做成百叶而顶层做成实体，并在前面加吸热玻璃挡板，此种效果好
采用蜂窝型挡板遮阳也可
遮阳板的安装位置
板面与墙面留距离，使大部分热空气沿墙面排走，也应该使得遮阳板减少挡风，最好还能兼起导风入室的作用
布帘、软百叶等遮阳设施在内侧，吸收的太阳辐射热大部分散发到市内，若装在外侧，则会有较大改善
材料与颜色
坚固耐久的轻质材料，材料外表面对太阳辐射的吸收系数要小, 内表面的辐射系数也要小
外表面采用白色，加强表面反射，减少吸收太阳辐射，内表面则应较暗，以避免产生眩光，并希望材料辐射系数减小
也可采用不同的玻璃在窗扇上。
活动遮阳
调节方式有手动。机动。遥控等
遮阳构件尺寸的计算
水平遮阳板挑出长度
垂直遮阳板出挑长度
先计算垂直板和水平板挑出长度，再确定综合式遮阳板的出挑长度
挡板式遮阳先求板面到墙外表面的距离L，求出挡板下端窗台的高度Ho，再求出挡板两翼至窗口边线的距离D，最后可确定挡板尺寸
房间的自然通风
自然通风组织
室内空气污染物
根据性质分类3
物理污染物
化学污染物
生物污染物
根据状态分类2
颗粒物
气态污染物
根据来源分类3
室外为主
室内外同时
室内为主
原理
自然通风是因为建筑物开口处门、窗、过道等存在着空气压力差而产生的空气流动。
a.舒适性通风降温（全天候通风）
1.气流速度1.5-2m/s，大面积良好遮阳的窗户和穿堂风，风资源不良应借助机械通风
2.室内热量尽快排出，围护结构蓄热能力不能太好，避免影响热量散发，应以轻型围护结构为主
尽管白天室外气温有时已超过人体感觉舒适的范围，按时高速气流可以加快人体皮肤的汗液蒸发，减少人的热不舒适。
利用室内外气流交换可以降低室温排除湿气，保证房间内正常气候条件与新鲜洁净的空气，还可以加强人体的对流和蒸发散热，提高人体舒适度
南方大部分地区，全天候通风对室内热环境的改善效果很不明显，没有达到通风降温的目的，但夜间降温的效果还是好于全天候通风
b.夜间通风降温
室外气温日较大的干热地区，白天不开，夜间通风
利用夜间通风降温的关键使室外气温的日较差要大
造成空气压力差的原因有
热压
公式
原理2
室内温度高，密度低的空气向上运动，底部形成负压； 室外温度低，密度高的空气向下运动，不断补进室内
主要解决竖向通风问题
影响因素2
a.室内外空气温差导致的空气密度差—正比
b.进、排气口的高度差—正比
方式3
a.采用反射率高的窗帘——室内外温差
b.窗帘与外窗相距一定距离——形成小空间
c.外窗与上下开通风窗——高差
风压
公式
从建筑降温角度来看利用风压对改善室内热环境条件有显著效果
风压与风速平方成正比，K值与建筑体形、风向、风力有关，通常用风洞模拟实验测定
风压作用受到天气、环流、建筑形状、周围环境等因素的影响具有不稳定性，有时在于热压作用时可能还会出现相互减弱的情况。
自然通风中往往是风压与热压共同作用的结果，利用风压通风技术较为简单，但风压通风具有不稳定性
首先建筑有较理想的外部风环境，其次建筑应面向夏季主导风向，房间进深较浅，以便于形成穿堂风，一般用于民用建筑中，主要靠风压组织自然通风，穿堂风需要有进风口和通风口
满足穿堂风的2个要求
气流路线应该流过人的活动范围
必要的风速，0.3m/s以上
风向投射角
风向投射线与房屋法线的交角，直吹室内为0度，风向投射角越小，通风越有利
自然通风的组织考虑方面
1）建筑朝向、间距及建筑群的布局：在夏季有主导风的地区，应尽量使房屋纵轴垂直于主导风向，当夏季主导风与风玫瑰图不一致时，应按实际的地方风确定建筑物的朝向，为了缩短风影区，应使风向投射角控制在30~40°之间
2）建筑的平面布置与剖面设计：主要的使用房间应布置在迎风面，开口位置的布置应尽量使室内气流场的分布均匀
3）门、窗的位置和尺寸：门窗位置以贯通为好，开口宽度为开间宽度的1/3~2/3。开口面积为地板面积的15%~20%，室内通风效率最佳
4）门、窗开启方式：平开窗内开式更有利于通风；下悬窗内开式将风导向上部，上悬窗内开式将风导向下部；中悬窗当窗口位置较低时选用正反式，较高时选用逆反式
5）设置导风板：可改变气压分布，引起气压差，从而改变风向
建筑朝向、间距与建筑群的布局
建筑朝向的选择
要处理好建筑群体、建筑单体形态、环境要素植物与风组织的关系
有些地区夏季主导风向与风玫瑰图并不一致，应按实际的地方风向确定建筑的朝向
原则
争取房间自然通风
防止太阳辐射以及夏季暴雨
使得房屋纵轴尽量垂直于夏季主导风向
房屋的间距与建筑群布局
影响朝向、间距、布局的因素2
a.通风
b.日照
群体布局5+3
分类5
a.行列式
行列式，建筑群内部流场会因风向投射角不同而内部流场产生很大变化
b.错列式
c.斜列式
d.周边式
e.自由式
行列式、错列式、斜列式和自由式布置能够取得较好的朝向
风向投射角α在30°-45°是可以接受的
从通风角度看：斜列式和错列式比周边式和行列式好，可使风从斜向导入建筑物内部
周边式适用于冬季寒冷地区，很难使风导入
建筑朝向、间距及建筑群布局2
高低建筑布局3
a.前高后低——形成较大的漩涡区，使后幢较矮的建筑风环境变差风
b.前低后高——建筑之间有旋风，风速增大，风向多变，容易吹起灰尘
c.后高且下方开口——增大近地处风速，形成风槽，对夏季通风有利但风速过大容易影响行人安全
通常只能对周边风环境作定性分析，很难精确描述
增加建筑物的高度和长度，漩涡区将变大，增加建筑深度，可缩短漩涡区的深度。
在有夏季主导风向的地区，应尽量使房屋纵轴垂直于主导风向
如果风向垂直于前栋建筑建筑的纵轴，则会在背后形成比较打的风影区，也称旋涡区。
房间开口和通风措施
房间开口的位置和面积
是为了解决室内是否可以获得一定的空气流速和室内流场是否均匀的问题
建筑开口面积——对外敞开的部分
开口大，流场大，缩小开口面积，流速虽然增加，流场减小。出风口比进风口面积大，对室内自然通风更有利。
进出口面积相同时，室内平均风速随着进出风口的宽度增加而有显著增加，当窗面积足够大时，例如达到室内宽度2/3时，如果再增加窗宽好处就不明显了。窗宽超过1.1m后，对人们活动区范围内的空气流通起作用就较小。
室内空气流场与进风口、出风口面积关系极大。当窗面积与地板面积之比较大时，室内气流场越均匀，当比值超过25%后，空气流动基本上不受进出风口面积的影响。
窗墙面积比作为控制指标，19%-27%之间就。23%为宜。房间对外开口面积对自然通风有利，但也增加了夏季进入室内的太阳辐射，增加了冬季的热损失。
当扩大面积有一定限度时，可在进气口采用调节百叶窗，以调节开口比，使室内增加流速或气流分布均匀。
门窗装置和通风构造
门窗的位置和尺寸5
a.气体流速
夏季通风室内所需气体流速约为0.5~1.5m/s，下限是人体在夏季可感受到的气流的最低值，上限是室内作业的最高值（纸面作业。非纸面作业的室内环境不受此限值）
一般夏季户外平均风速3m/s，室内所需风速是室外风速的17%-50%，在建筑密度较高的区域，室外平均风速1m/s
b.平面位置
窗户平面相对位置：穿堂型和错位型都有较广的通风覆盖面，通风直接流畅，建议使用
c.开口大小
开口大小与通风效率间并不存在正比关系，开口宽度为开间宽度的1/3~2/3，开口面积为地板面积的15%~20%时，室内通风效果最佳
d.剖面位置
窗户剖面相对位置：应该使出风口面积大于进风口，加快室内风速
e.开启底窗
在做好安全措施的前提下，设置可开启的低窗，使风吹过人体，改善舒适度
单侧开窗形式，室外风对室内通风影响小，室内空气扰动少，是不利于通风的开窗方式。
垂直面上开窗，室内气流直角转弯，对风有较大阻力造成局部通风不佳。
通风直接的，通风覆盖面较少，引起局部通风不良。
对角线，中轴线，通风覆盖面广，流线顺畅，易形成穿堂风，是比较理想的组织自然通风方式。
在人体活动高度内，应设置可开启的窗户；在做好安全措施前提下，应设置可开启的低窗，使风吹经人体，改善舒适度。
气流速度对人体热舒适感觉影响最大
门窗的开启方式6
a.平开窗
是比较理想的开窗方式，可以完全开启，开启的角度变化会有导风作用。内开式能将室外风完全引入室内，更有利于通风
内开式更有利于通风
b.下悬窗
有导风作用。内开式将风导向上部，加快室内风速，外开式将风导入下方，吹向人体，但存在遮挡现象，减弱风速
c.上悬窗
有导风作用。内开式更好，将风导向下部，吹过人体，加快风速，但存在遮挡，减弱风速
内开式更好
d.中悬窗
导风性能很好，开启角度大，无遮挡，是比较好的，窗洞口较高选择逆反式，窗洞口较低选择正反式
导风性能明显
e.立传窗
类似中悬窗，导风性能优
导风性能优
f.推拉窗
无导风性能，不利于通风，气密性差
檐口挑出小而窗位置很高时，风很难进入室内。加大挑檐宽度能导风入室。再用内开悬窗导流，使气流向下通过，有利于工作面的通风。
选用门窗时多考虑门窗的密封性、防水性、开闭方便，而利用开启方式来改善室内通风质量
单侧开窗、角部垂直开窗，不利于形成室内贯通式通风效果
利用绿化改变气流状况
设置导风板3
a.山谷地区——利用山谷风
b滨海地区——利用水陆风
c.建筑周围——结合绿化的降温作用，更利于防热降温
利用树木的高低配置从垂直方向引导气流流入室内
成片绿化起阻挡或导流作用，可改变房屋周围和内部的气流流场
建筑的平面布置与剖面设计原则
总体布局
建筑布局采用交错排列或前低后高，前后逐层加高的布置。
选择合适的平面组合形式
使用漏空隔断，屏门，推窗，等，在屋顶上设置撑开式或拉动式天窗扇，水平或垂直翻转的老虎窗等，都可以起导风，透风作用
引流入室
主要使用房间放在夏季迎风面，辅助用房布置在背风面，房间进风口不能正对夏季主导风向时， 设置导风板、绿化、错开式平面引导气流入室
开口位置
开口位置尽量使室内气流分布均匀，力求风能吹过房间中的主要使用部位
开口面积
炎热期较长的地区开口面积宜大，以争取自然通风；夏热冬冷地区（上海），门洞口不宜过大，可以调节开口，以调节气流速度和流量
门窗位置
门窗相对位置贯通为好，减少气流的迂回和阻力。纵向间隔墙在适当部位开设通风口或可以调节的通风构造
增大开口
利用天井、楼梯间、小厅来增加建筑内部的开口面积，并利用这些开口引导气流，组织自然通风
自然能源利用与防热降温
在建筑防热设计中可利用的自然资源大概有如下几种
有效长波辐射能
太阳辐射能
夜间对流
水的蒸发能
地冷能
太阳能降温
最经济有效的太阳能降温就是把夏天的热阻隔在建筑物之外
夜间通风——对流降温
夜间通风可以明显改变通风房屋的热环境情况，白天特别是午后的室外气温高于室内时，门窗紧闭，限制通风，减弱了太阳辐射，避免了热气侵入，从而遏制了室内气温上升，减少室内蓄热。在夜间，把室外相对干冷的空气，开窗自然或机械强制地穿越室内，直接降低室内空气的温度和湿度，排除室内蓄热，解决夜间闷热问题。
间歇性夜间通风能够降低房间的平均气温和振幅，夜间机械通风优于自然通风。
地冷空调
炎热的夏季，大地内部的温度总是低于大气温度，而且一座建筑物很多部分与大地接触，因而用大地降温是可行的。如穴居，窑洞等
地冷空调利用夏季地温低于室外气温这一个原理，把室外高温空气流进地下埋热管散热后直接由风机送入室内的冷风降温系统
优于自然通风房屋
被动蒸发降温
蒸发降温就是利用水的汽化潜热来降低建筑外表面的温度，改善室内热环境的一种手段。
淋水屋顶、喷水屋顶、蓄水屋顶、表面涂刷氯化钙（吸湿材料）从空气中夺取水分使得外表面处于潮湿状态，日照下水分蒸发也可以达到被动蒸发冷却降温的目的
最新研究：铺设多孔含湿材料，利用水分蒸发大量消耗太阳辐射热能
长波辐射降温
夜间房屋外表面通过长波辐射向天空散热，加强这种夜间辐射散热可达到使房间降温的目的。白天采用反射系数较大的材料覆盖屋面，可抵御太阳的短波辐射，夜间收起利于长波辐射 散热。
也可以涂刷具有选择性辐射涂料，使屋面具有对短波辐射吸收能力小而长波辐射本领强的特性，外表面涂刷白色涂料便是长波辐射降温的应用之一。
空调建筑节能设计
节能建筑的设计思想
充分利用自然能源的被动式供热空调建筑，既能提供人们生活和生产必须的建筑环境，保证人体健康舒适，同时具有节能建筑低能耗的特点
建筑节能需要从城市规划抓起，城市的规模人口能耗以及污染对城市热气候影响甚大。工业、人口、建筑的密集往往形成城市热岛效应。城市中心环境温度往往比郊区气温高3摄氏度以上。热岛对节省供暖能耗有利。
南方炎热地区，城市规划采用大区域大间距，小区域小间距的原则，以及合理的绿化水域布局等减少降低城市热岛强度
单体建筑节能要点
合理确定空调建筑的室内热环境标准
合理设计建筑平面与形体
加强环境设计，植乔木，调节小环境的湿热度
空调建筑采用外表面小的圆形或方形，优先南北向
将高精度空调房间布置在一般空调房间之中，空调房布置在非空调房间中，避免在顶层布置空调房间，空调机房宜靠近空调房间，减少输送能耗。
外门采用空气隔断措施，门斗，旋转门，空气幕等
改善和强化围护结构的热工性能
窗户遮阳和隔热
减小窗面积，窗墙比：单层窗不超过30%，双层窗不超过40%
窗户隔热，吸热玻璃，镀膜玻璃，设置密封条，隔热窗帘，双层玻璃等措施
窗户遮阳
空调房间热环境的联动与控制——自然通风+电扇调风+空调器降温
人体热舒适度为指标pmv为控制参数
空调房间合适温度为26-28摄氏度
通过控制室内温度和风速来实现舒适与节能等和谐统一，风速的变化引起的pmv值的变化会随着温度的升高而逐渐降低。
建筑日照
日照基本原理
日照的作用与建筑对日照的要求
日照是物体表面被太阳光直接照射的现象
日照标准——日照的时间
日照间距
正面间距
侧面间距
避免日照的建筑
炎热地区的建筑
避免眩光和防止起化学作用的建筑，展览馆，药品车间等
地球绕太阳运行的规律
黄道面
地球公转的轨道平面称为黄道面
公转
地球按一定轨道绕太阳运动称为公转
公转一周的时间为一年
赤道
通过地心并和地轴垂直的平面与地球表面相交而成的圆。
太阳赤纬角δ
太阳光线垂直照射的地面某点与地球赤道面所夹的圆心角。向北为正，向南为负。在±23°27′范围内变化
地球上的季节可用太阳赤纬角代表
地球绕太阳公转的轨道是一个椭圆，且地轴倾斜于黄道面，致使一年中太阳时的量值不断变化，故需加以修正。Ep的变化范围是-16min道14min之间
为了确定太阳在天球上的位置，常用赤道坐标系和地平坐标系来共同表示。
节气6+3
3.21/3.22，春分0
南北半球昼夜等长
9.22/9.23，秋分0
南北半球昼夜等长
5.6，立夏15
11.7，立冬-15
6月22日，夏至23.27
北半球昼长夜短，南半球昼短夜长， 北极圈“永昼”，南极圈“长夜”
北极圈内面向太阳的一侧是永昼
南极圈背向太阳的一侧是长夜
12月22日，冬至-23.27
北半球昼短夜长，南半球昼长夜短， 南极圈“永昼”，北极圈“长夜”
太阳高度角和方位角的确定
太阳的准确位置应按太阳高度角与太阳方位角来确定
太阳高度角hs
太阳直射光线与地平面之间的夹角
任何一个地区，日出日落时，太阳高度角为0.正午时间太阳高度角最大
太阳方位角as
太阳直射光线在地平面上的投影线与正南方向的夹角（太阳光入射方向与地平正南线所夹的夹角）
正南为0°，向西为正（顺时针方向的角度为正，表示太阳位于下午的范围），向东为负（逆时针方向的角度为负，表示太阳位于上午的范围）
任何一天内，按当地太阳时，上下午太阳位置对称于正午，二者太阳高度角相同，方位角数值也相同，只是方位角有正负之分。
日出日落时的方位角
正午的太阳高度角
地方时和标准时3
平均太阳时
以太阳通过该地子午线（观测点正南的时圈）为正午12时来计算一天的时间。经度相同的位置，太阳时相同。
世界时
以本初子午线处的平均太阳时为世界时间的标准，叫“世界时”
时区2
整个地球分为24个时区，每个时区以中央子午线的平均太阳时为计算标准
我国统一采用东八时区，即东经120°的平均太阳时，北京时间=“世界时”+8h
根据天文公式，精确的地方太阳时与标准时之间的转换关系是
T0=Tm+4(L0-Lm)
T0：标准时间，h：min
Tm：地方平均太阳时，h：min
L0:标准时间子午线的经度，deg
Lm:当地时间子午线的经度，deg
4(L0-Lm)：时差，min
地方位置在中心经度线以西，经度每差1°要减去4min
日照标准
定义3
日照标准日
冬至日或大寒日
计算起点
底层窗台面
日照量
日照时间
建筑的向阳房间在规定的日照标准日受到的日照时数为计算标准
日照质量
每小时室内墙面阳光照射累积的多少以及阳光中紫外线效用的高低
住宅日照标准
决定因素2
所处的地理纬度和当地的气候特征
我国有七个气候区
所处城市规模的大小
常见标准3
每套住宅
至少1个居住空间
4居住空间住宅
至少2个居住空间
老年人居住建筑
不应低于冬至日2小时
旧区改建的项目内新建住宅
可酌情降低，但不应低于大寒日1小时
其他建筑日照标准3
宿舍
半数以上的居室，应能获得同住宅居住空间相等的日照标准
托儿所、幼儿园的主要生活用房
冬至日3小时
老年人住宅、残疾人住宅的卧室、起居室，医院、疗养院半数以上的病房和疗养室，中小学半数以上教室
冬至日2小时
日照间距
定义
前后两排房屋之间，为保证后排房屋在规定的时日获得所需日照量而保持的一定间隔距离
保证建筑物获得必要日照的先决条件：正确处理建筑物的间距
日照间距系数L
定义
用于确定城市住宅间距的参数，根据日照标准确定的日照间距D与遮挡计算高度H的比值称为日照间距系数
公式
L=D/（H-H1）
当遮挡建筑为高层建筑时，除了太阳高度角外，太阳方位角也可弥补日照时数，一般按照被遮挡建筑获得的有效日照时数决定日照间距。
日照分析方法2
棒影日照图
棒端落影轨迹线，直观方便，主要用于分析建筑日照阴影/日照间距/日照时间
平投影日照图
又称极射投影日照图，可以读出任何时刻太阳角度
日照图表的应用举例
利用平投影日照图求典型日期窗口的无遮挡日照时间
利用棒影日照图求建筑物阴影区的范围
利用棒影日照图求建筑间距
棒影图的原理以及应用
基本原理
设地面上o点立任意高度H的垂直棒，在已知时刻太阳方位角与高度角的情况下，太阳照射在棒的顶端a在地面上的投影为a‘，则棒影oa’的长度H‘=Hcoths
棒影日照图包含
位于观察点的直棒在某一时刻的影的长度H‘，以及方位角
某一时刻太阳高度角hs和方位角。
用棒影日照图求解日照问题
建筑物阴影区和日照区的确定
建筑物阴影区的确定
建筑日照区的确定
确定建筑日照时间和遮阳尺寸
日照时间的计算
建筑朝向与间距的选择
遮阳尺寸的确定
建筑日照软件以及应用