第2章 建筑物理环境基础

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1、第二章：建筑物理环境基础§2.1建筑热环境§2.2建筑光环境§2.3建筑声环境§2.4建筑空气质量第二章建筑物理环境基础建筑物理环境是指建筑室内空间与人体相关的各个物理要素的总和，它包括建筑热环境、建筑声环境和建筑光环境。创建舒适的物理环境是人对建筑的基本要求。本章主要介绍建筑室内物理环境，包括建筑热环境、建筑光环境、建筑声环境和室内空气品质的控制方法。2.1建筑热环境建筑热环境的主要内容有建筑保温、建筑防潮、建筑防热、建筑中的太阳能利用等。2.1.1建筑热环境基础（1）建筑传热学基础建筑物及房间各面的围挡物称为建筑围护

2、结构。同室外空气直接接触的围护结构称为外围护结构，如外墙、屋顶、外门和外窗等。根据初中物理，由于室内外空气温度的差别，通过建筑外围护结构必然有传热现象。传热的基本方式分为传导、对流、辐射。1）稳定传热如果室内外温度都不随时间变化，通过围护结构的传热过程称为稳定传热。稳定传热计算是建筑保温设计的基础。按照稳态传热计算通过围护结构的传热量公式为：式中：Q—单位时间的传热量F—垂直于围护结构的计算传热面积K—围护结构的传热系数ti、te—室内外空气温度传热系数K按教材公式（2-2）计算，其各项物理指标指标如教材所示。2）非稳定

3、传热由于室内外空气的温度都随时间变化，通过围护结构的传热过程称为非稳定传热。非稳定传热计算是建筑防热设计的基础。（A）室外综合温度—室外综合温度是指室外空气温度与太阳辐射当量温度之和。室外综合温度是一个假想温度，可用它来表针建筑室外热作用的强弱。是随时间变化的，其值各个朝向不同。（B）热惰性指标—是表针围护结构对温度波动衰减快慢的程度。用符号D表示，其值越大，温度波在维护结构中衰减越快，围护结构的热稳定性越好。（2）建筑热工设计分类为了使建筑设计能较好的适应气候，我国《民用建筑热工设计规范》提出了建筑热工设计分区的概念。

4、具体分区和设计要求见教材表2—1。2.1.2建筑保温设计严寒和寒冷地区的民用建筑，为了保证冬季室内的气温、湿度、气流速度和室内热辐射在一定允许范围内，建筑围护结构内表面的温度不低于室内露点温度，必须进行建筑保温设计。建筑保温就是减少由室内（高温）流向室外（低温）的热流。建筑保温设计包括建筑方案设计中的保温综合处理和外围护结构保温构造设计。（1）建筑保温综合处理措施1）控制体型系数：体型系数是指一栋建筑物的外表面积A与其所包围的体积V之比。可以想到，建筑外表面凹凸越多，体型系数变大，则建筑传热消耗量变大。2）合理布置建筑朝

5、向：建筑应朝向正南向，建筑立面应避开当地冬季主导风向。3）防止冷风渗透：冬季穿过外围结构缝隙的冷风渗透使建筑物热损失增大。应提高窗户密封性；建筑立面避开当地冬季主导风向；设置避风措施；利用地形、树木来挡风。4）合理选择窗墙面积比：窗墙面积比指窗洞口面积与房间立面单元墙面积之比。为了采光合理，南向窗墙比最大，北向窗墙比最小。（2）建筑围护结构保温设计1）最小传热阻：为了控制围护结构内表面温度不低于室内露点温度，保证内表面不结露的要求，围护结构的传热阻不能小于某个最低限度值，这个限度称为“最小传热阻”。2）围护结构主体部位保

6、温构造围护结构保温构造分两类：单一材料结构和复合保温结构。单一材料结构如：空心板、空心砌块、加气混凝土等，既能承重又能保温。复合材料结构由保温层和承重结构复合而成。复合结构按保温层所处的位置分为内保温、外保温和中间保温。其中外保温的优点比较多：①减少热桥处的热损失；②有利于防止保温层内部产生凝结水；③房屋的热稳定性好；④降低墙或屋面主要部分的温度应力起伏；⑤有利于旧房节能改造。3）围护结构异常部位的保温设计（A）窗户保温：可以选择木材、塑料或塑钢窗框；寒冷地区多采用多层窗。（B）热桥保温：热桥是热量容易通过的地方（如钢或

7、钢筋混凝土骨架、圈梁、过梁、板材的肋部等），热桥处内表面温度低于主体，应进行内表面温度验算和保温处理。（C）其他异常部位保温：外墙角、外墙与内墙交角、楼地板或屋顶与外墙交角等应加强保温。地面材料热工特性可用地面吸热指数B来描述，其值越大，则地面从人脚吸收的热量越多越快。地面分为三类：木地面、塑料地面等属于一类（用于高级居住建筑、医疗建筑等）；水泥砂浆地面等属于二类地面（用于一般居住建筑、办公建筑等）；水磨石地面等则属于第三类（用于人们短暂逗留的房间，教室等）。2.1.3建筑防潮设计（1）围护结构内部冷凝受潮判断围护结构内

8、部水蒸气的迁移现象称为蒸气渗透。根据稳态条件下蒸气渗透原理，可以判断结构内部是不会出现冷凝现象。（如图2-1）其中a图饱和蒸气压力曲线和水蒸气分压力p线不相交，围护结构不会产生内部冷凝。图b二者相交，则在ps小于部位，围护结构内部有局部冷凝。（2）围护结构表面结露的防止和控制控制表面冷凝的主要措施有①利用保温材料，增