建筑环境学 建筑热环境分析
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建筑热环境分析及优化
生态舱设计
在建筑l层北部设置生态舱，将绿色植物引入室内，创造与自然接触 的人性化空间，还可以在一定程度上改善室内的空气质量。在生态舱的 斜玻璃屋顶内安装卷帘式内遮阳，根据夏季与冬季、白天与夜间的不同 环境特征，调节开启扇和卷帘的状态，以满足不同的保温隔热和通风的 要求。
相变蓄热地板
超低能耗楼的围护结 构主要由热容较小的玻璃幕墙、 轻质保温外墙、轻质楼板等组 成，其较小的热惯性会使建筑 物的室温波动特别大。
三、上海市陆家嘴
• 陆家嘴金融贸易区是中国上海的主要金融中心区之一，位于浦东新区 的黄浦江畔，面对外滩。整个金融贸易区总面积共有28平方公里，其 中规划开发地区为6.8平方公里，已有约100座大厦落成。1990年，中 国国务院宣布开发浦东，并在陆家嘴成立全中国首个国家级金融开发 区。经营人民币业务的外资金融机构，必须在陆家嘴金融贸易区开设 办事处，因此陆家嘴是不少外资银行的总部所在地。目前共有多家外 资金融机构在陆家嘴设立办事处，当中经营人民币业务的包括汇丰银 行、花旗银行、渣打银行、东亚银行等。
目录
一、让·努维尔----阿拉伯世界文化中心（Arab World institute）
二、让·努维尔----巴黎布拉利河岸博物馆 (Quai Branly Museum)
三、上海市陆家嘴 四、清华大学超低能耗楼
五、大学生活动中心节能优化设计
一、阿拉伯世界文化中心（Arab World Institute）
放射性布局
以一个圆形的中央公园为 核心，周围的建筑成放射状 排列。
以三条同心圆的环路组 织起来： 第一条环路主要为步行者和 自行车服务； 第二条环路主要用于电车和 公共车的交通； 第三条则用于轿车。
使这片区域的建筑 都在步行距离之内，避免了 当代中国城市常见的自行车， 行人，私家车拥挤在一条马 路上的现象。
建筑环境中的热湿环境课件
（二）通过玻璃窗的 得热
一方面由于阳光的透射； 另一方面由于室内外存在 温度差 （1）通过玻璃板壁的传 热量 按稳态计算： 公式： （2）透过玻璃窗的太阳辐 射得热
（三）墙体、屋顶等建筑构件的传热 过程，可看作非均质板壁的一维不 稳定导热过程
墙体的传热量与温度对外扰的响应
结论： 1.温度波幅的衰减；时间的延迟； 2.当室外温度有所变化时，围护结构外表 面、围护结构本身各部位和内表面的温度 变化比室外空气温度的变化时间上有所滞 后。 距外表面距离越远，滞后的时间就越 长。
结论：围护结构的表面越粗糙，颜色越深， 吸收率越高，反射率越低。
2.半透明物体在太阳照射时
半透明物体对不同波长的太阳辐射的吸收， 反射和穿透有选择性。 结论：玻璃对可见光和波长为3μm以下的 短波红外线来说几乎是透明的，但却能有 效地阻止长波红外线辐射 玻璃属于半透明体：
二.室外空气综合温度
§4-3 建筑围护结构的热湿传递
一.通过围护结构的显热得热 二.通过围护结构的湿传递
一.通过围护结构的显热得热
包括两方面： 通过非透明围护结构的热传导； 通过玻璃窗的日射得热。 （一）通过非透明围护结构的热传导 非透明围护结构的传入室内的热量来源 两方面: 1.室外空气与围护结构外表面之间的对流 换热; 2.太阳辐射通过墙体导热传入的热量。
W ( Pb Pa ) F B0 B
式中： Pｂ—水表面温度下的饱和空气的水蒸汽 分压力 Pａ—空气中的水蒸汽分压力 B—当地实际大气压； F—水表面蒸发面积； —蒸发系数；=0+3.63×10－8v
（2）若蒸发过程是一个绝热过程， 则室内的总得热量并没有增加。空气 向水传递的热量为 Q=F（tr－trs） 式中：tr、trs －分别为空气干球温度、湿 球温度 这些热量全部用于水分的蒸发，湿地 面的散湿量为： W=Q/r 式中，r—水的汽化潜热，2450kJ/kg； W=0.006(tr－trs)F kg/h
建筑设计与热环境
。
地暖系统通过加热地面来提高室内温度，其能耗相对较高，但 能提供均匀的热量分布和舒适的室内环境。
在建筑周围铺设覆盖物可以减少地面热量向室内的传递，例如 铺设草皮或使用反射性材料等。
05
建筑环境调节技术
自然通风设计
自然通风是一种利用自然力量实现建 筑内部通风换气的技术，有助于改善 室内空气质量，降低建筑能耗。
THANKS
感谢观看
传统民居的热环境设计
要点一
总结词
传统民居通常采用自然通风和遮阳设计，以适应气候和环 境。
要点二
详细描述
传统民居通常采用天井、挑檐、开窗等设计，以实现自然 通风和采光，同时减少太阳辐射的热量。这些设计能够有 效地降低室内温度，提高居住舒适度。
现代节能建筑的案例分析
总结词
现代节能建筑注重采用被动式设计和主动式技术，以实现节能和环保。
建筑设计与热环境
• 建筑设计与热环境概述 • 建筑材料的热性能 • 建筑布局与热环境 • 建筑构造与热环境 • 建筑环境调节技术 • 建筑设计与热环境案例分析
01
建筑设计与热环境概述
建筑设计与热环境的关系
01
建筑物的布局、朝向、高度和建 筑材料等都会影响其与周围环境 的热交换。
02
建筑设计的目标之一是创造一个 舒适的热环境，同时减少能源消 耗和环境污染。
通风
合理设计建筑通风系统，利用自然风 力进行通风，减少机械通风的需求， 降低能耗。
建筑布局与阴影
阴影控制
通过合理布局建筑，控制阴影投射范围，避免夏季阳光直射室内，同时利用阴影 为冬季提供遮阳。
阴影利用
利用建筑阴影创造室外空间，如阴影走廊、阴影座椅等，提高室外环境的舒适度 。
地暖系统通过加热地面来提高室内温度，其能耗相对较高，但 能提供均匀的热量分布和舒适的室内环境。
在建筑周围铺设覆盖物可以减少地面热量向室内的传递，例如 铺设草皮或使用反射性材料等。
05
建筑环境调节技术
自然通风设计
自然通风是一种利用自然力量实现建 筑内部通风换气的技术，有助于改善 室内空气质量，降低建筑能耗。
THANKS
感谢观看
传统民居的热环境设计
要点一
总结词
传统民居通常采用自然通风和遮阳设计，以适应气候和环 境。
要点二
详细描述
传统民居通常采用天井、挑檐、开窗等设计，以实现自然 通风和采光，同时减少太阳辐射的热量。这些设计能够有 效地降低室内温度，提高居住舒适度。
现代节能建筑的案例分析
总结词
现代节能建筑注重采用被动式设计和主动式技术，以实现节能和环保。
建筑设计与热环境
• 建筑设计与热环境概述 • 建筑材料的热性能 • 建筑布局与热环境 • 建筑构造与热环境 • 建筑环境调节技术 • 建筑设计与热环境案例分析
01
建筑设计与热环境概述
建筑设计与热环境的关系
01
建筑物的布局、朝向、高度和建 筑材料等都会影响其与周围环境 的热交换。
02
建筑设计的目标之一是创造一个 舒适的热环境，同时减少能源消 耗和环境污染。
通风
合理设计建筑通风系统，利用自然风 力进行通风，减少机械通风的需求， 降低能耗。
建筑布局与阴影
阴影控制
通过合理布局建筑，控制阴影投射范围，避免夏季阳光直射室内，同时利用阴影 为冬季提供遮阳。
阴影利用
利用建筑阴影创造室外空间，如阴影走廊、阴影座椅等，提高室外环境的舒适度 。
建筑环境学第3章热湿环境
风压，造成底层房间热负荷偏大。因此冬 季冷风渗透往往不可忽略。 理论求解方法：网络平衡法，数值求解
《流体网络原理》 参考文献：朱颖心， 水力网络流动不稳定过程
的算法，《清华大学学报》, 1989年, 第5期
工程应用：缝隙法、换气次数法
47
网络平衡法原理
节点平衡：AG＝0 回路压力平衡：B P＝0
31
玻璃窗的种 类与热工性 能
不同结构的窗有着 不同的热工性能
U即传热系数Kglass 气体夹层和玻璃本
身均有热容，但较墙 体小。
32
通过玻璃窗的得热
透过单位面积玻璃的太阳辐射得热：
HG I I glass,
Di glass ,Di dif glass ,dif
玻璃吸收太阳辐射造成的房间得热：
窗的有效面积系数
HG solar ( SSG Di X s SSG dif )C sCn X glass Fwindow
玻璃的遮挡系数 遮阳设施的遮阳系数
34
玻璃窗的种类与热工性能
无色玻璃表面覆盖无色 low-源自 涂层，可使这种窗的遮档系数 Cs 低于0.3
35
通过玻璃窗的长波辐射???
夜间除了通过玻璃 窗的传热以外，还 有由于天空夜间辐 射导致的散热量
白天有天空辐射吗？
20
第二节 建筑围护结构的热湿传递
外表面对流换热
外表面日射通 过墙体导热
通过围护 结构的显 热得热
通过非透明围护结 构的热传导
两种方式机理不同
通过玻璃窗的 得热
21
一、通过非透明围护结构的热传导
由于热惯性存在，通过围 护结构的传热量和温度的 波动幅度与外扰波动幅度 之间存在衰减和延迟的关 系。衰减和滞后的程度取 决于围护结构的蓄热能力。
《流体网络原理》 参考文献：朱颖心， 水力网络流动不稳定过程
的算法，《清华大学学报》, 1989年, 第5期
工程应用：缝隙法、换气次数法
47
网络平衡法原理
节点平衡：AG＝0 回路压力平衡：B P＝0
31
玻璃窗的种 类与热工性 能
不同结构的窗有着 不同的热工性能
U即传热系数Kglass 气体夹层和玻璃本
身均有热容，但较墙 体小。
32
通过玻璃窗的得热
透过单位面积玻璃的太阳辐射得热：
HG I I glass,
Di glass ,Di dif glass ,dif
玻璃吸收太阳辐射造成的房间得热：
窗的有效面积系数
HG solar ( SSG Di X s SSG dif )C sCn X glass Fwindow
玻璃的遮挡系数 遮阳设施的遮阳系数
34
玻璃窗的种类与热工性能
无色玻璃表面覆盖无色 low-源自 涂层，可使这种窗的遮档系数 Cs 低于0.3
35
通过玻璃窗的长波辐射???
夜间除了通过玻璃 窗的传热以外，还 有由于天空夜间辐 射导致的散热量
白天有天空辐射吗？
20
第二节 建筑围护结构的热湿传递
外表面对流换热
外表面日射通 过墙体导热
通过围护 结构的显 热得热
通过非透明围护结 构的热传导
两种方式机理不同
通过玻璃窗的 得热
21
一、通过非透明围护结构的热传导
由于热惯性存在，通过围 护结构的传热量和温度的 波动幅度与外扰波动幅度 之间存在衰减和延迟的关 系。衰减和滞后的程度取 决于围护结构的蓄热能力。
01建筑热环境解析
温度梯度： 温度差△t与沿法线方向两个等温面之间距离△n的比 值的极限。
热流密度（热流强度）：
单位时间内，通过等温面上单位面积的热量，单位为w/m²。
热环境
室外热环境（室外热气候）
太阳辐射、气温、湿度、风、降雨
（一）太阳辐射
⒈太阳辐射能是地球上热量的基本来源，是决定 室外热环境的主要因素。 ⒉太阳辐射的组成：到达地球表面的太阳辐射分 两个部分，一部分是太阳直射到地面的部分， 称直射辐射；另一部分是经过大气层散射后到 达地面的部分，称为散射辐射。 ⒊影响太阳辐射照度的因素：大气中射程的长短、 太阳高度角、海拔高度、大气质量
传热的基本方式
导热(热传导)
导热系数的影响因素: 材质、干密度、含湿量（解释这几个名词） 材质对导热的影响:λ 值小于0.3W/(m·k)材料称为绝热 材料,可作保温、隔热之用，以充分发挥其材料的特性。 干密度对导热的影响：干密度越大导热性越好，即λ 越大 （最佳干密度的概念） 含湿量：含湿量加大则导热系数值增大。
（一）决定室内热环境的物理客观因素
室内空气温度、空气湿度、室内风速及壁面的平均辐射温度。室内热环境还 受室外热环境、室内热环境设备（空调、加热器）、室内其它设备（如灯 具、家用电器）的影响。
（二）室内热环境评价方法
⒈单一指标：使用室内空气温度作为热环境评价指标。 特点：简单、方便、但不完善。 ⒉有效温度EP: (Effective Temperature) 特点：使用简单、不同环境和空调方案进行比较时得到了广泛的应用。 缺陷：没有考虑热辐射变化的影响。 ⒊ PMV指标: (Predicted Mean Vote) 迄今为止考虑人体热舒适感诸多因素最全面的评价指标。将人体感觉分为 7个等级。
（四）风
建筑环境学 热湿环境
Qwall,cond
t ( x ) | x x
板壁内表面温度 t 同时受室内气温、室内 辐射热源和其它表面的温度影响，从而影 响总传热量 气象和室内气温对板壁传热过程的影响比 较确定，容易求得 内表面辐射对传热过程的影响较复杂，涉 及角系数和各表面温度
34
室内其他内表面温度如何影响板壁 的传热？
通过透光围护结构的热传导
8
取决于热源的得热
——室内产热与产湿，得热量＝发热量
室内显热热源包括照明、电器设备、人员
显热热源散热的形式
辐射：进入墙体内表面、空调辐射板、透过玻璃窗
到室外、其它室内物体表面（家具、人体等）； 对流：直接进入空气。
显热热源辐射散热的波长特征
可见光和近红外线：灯具、高温热源（电炉等）
Qwall,cond ( x )
x
| x
Qwall,cond
这部分热量将以 对流换热和长波辐射 的形式向室内传播。 只有对流换热部分直 接进入了空气。 32
通过非透光围护结构的热传导
板壁各层温 度随室外温 度的变化
33
通过非透光围护结构的热传导 基本物理过程分析
基本表达式
假定除所考察的围护结构内表面以外，其他各室内表面的温 度均与室内空气温度一致 室内没有任何其他短波辐射热源发射的热量落在所考察的围 护结构内表面上，即Qshw＝0。
此时，通过该围护结构传入室内的热量就被定义为通 过非透光围护结构的得热。主要反映了室外气象参数
和室内气温相对固定的影响，剔除了内表面辐射等复
围护结构外表面与环境的长波辐射换热QL包括大气 长波辐射以及来自地面和周围建筑和其他物体外表面 的长波辐射。如果仅考虑对天空的大气长波辐射和对 地面的长波辐射，则有：
t ( x ) | x x
板壁内表面温度 t 同时受室内气温、室内 辐射热源和其它表面的温度影响，从而影 响总传热量 气象和室内气温对板壁传热过程的影响比 较确定，容易求得 内表面辐射对传热过程的影响较复杂，涉 及角系数和各表面温度
34
室内其他内表面温度如何影响板壁 的传热？
通过透光围护结构的热传导
8
取决于热源的得热
——室内产热与产湿，得热量＝发热量
室内显热热源包括照明、电器设备、人员
显热热源散热的形式
辐射：进入墙体内表面、空调辐射板、透过玻璃窗
到室外、其它室内物体表面（家具、人体等）； 对流：直接进入空气。
显热热源辐射散热的波长特征
可见光和近红外线：灯具、高温热源（电炉等）
Qwall,cond ( x )
x
| x
Qwall,cond
这部分热量将以 对流换热和长波辐射 的形式向室内传播。 只有对流换热部分直 接进入了空气。 32
通过非透光围护结构的热传导
板壁各层温 度随室外温 度的变化
33
通过非透光围护结构的热传导 基本物理过程分析
基本表达式
假定除所考察的围护结构内表面以外，其他各室内表面的温 度均与室内空气温度一致 室内没有任何其他短波辐射热源发射的热量落在所考察的围 护结构内表面上，即Qshw＝0。
此时，通过该围护结构传入室内的热量就被定义为通 过非透光围护结构的得热。主要反映了室外气象参数
和室内气温相对固定的影响，剔除了内表面辐射等复
围护结构外表面与环境的长波辐射换热QL包括大气 长波辐射以及来自地面和周围建筑和其他物体外表面 的长波辐射。如果仅考虑对天空的大气长波辐射和对 地面的长波辐射，则有：
01建筑热环境解析
（一）决定室内热环境的物理客观因素
室内空气温度、空气湿度、室内风速及壁面的平均辐射温度。室内热环境还 受室外热环境、室内热环境设备（空调、加热器）、室内其它设备（如灯 具、家用电器）的影响。
（二）室内热环境评价方法
⒈单一指标：使用室内空气温度作为热环境评价指标。 特点：简单、方便、但不完善。
⒉有效温度EP: (Effective Temperature) 特点：使用简单、不同环境和空调方案进行比较时得到了广泛的应用。 缺陷：没有考虑热辐射变化的影响。
（三）空气湿度
⒈ 湿度：空气中水蒸气的含量。通常使用相对湿度表示空气中的湿度。 ⒉变化规律：
年变化规律：最热月相对湿度最小，最冷月相对湿度最大，季风区例外。 日变化规律：晴天时，日相对湿度最大值出现在4：00~5：00左右，日相对 湿度最小值出现在13：00~15：00左右。
（四）风
（四）风
⒈ 风：指由大气压力差所引起的大气水平方向运动。 ⒉ 风的类型： ⑴ 大气环流：由于太阳辐射在地球上照射不均匀，使得赤道和两极之间出现
等温面:
温度场中同一时刻由温度相同的各点相连所形成的面， 使用等温面可以形象表示温度场内的温度分布。
不同温度的等温面绝不相交。
温度梯度：
温度差△ t与沿法线方向两个等温面之间距离△ n的比 值的极限。
热流密度（热流强度）： 单位时间内，通过等温面上单位面积的热量，单位为 w/m2。
热环境
室外热环境（室外热气候）
热工基本知识
? 平壁的稳定传热： 总之，在传热过程中材料的温度降落与各层的
热阻呈正比。
热工基本知识
? 热阻：反映热量通过平壁时遇到的阻 力。用R表示，R=d/λ .因此，因此材 料的厚度一定时，该材料的R与其λ 成 反比。 同样温度下，热阻越大，通过材料 层的热量就越少。 要想增加热阻，可以加大平壁的 厚度或选用热导率小的材料。
建筑物理 热工学 第2章 建筑室内外热环境分析
• 因此到达地面的太阳辐射能主要是可见光和近红外线部分， 即波长为0.4~2.5m部分的射线，此时太阳光谱发生变化， 辐射能量大大降低。
太 阳 波 谱
大气对太阳辐射的削弱程度还取决于射 线在大气中的射程长短及大气质量。
到达地面的太阳总辐射
太阳总辐射 太阳 大气 大气 直射辐射 散射辐射长波辐射
达到12.7C；而山东省的青岛市，夏季计算日 较差只有3.5C。我国多数地区的夏季计算日较 差在5～10C的范围内。
2.1.3 空气湿度
空气湿度是指空气中水蒸气的含量。这些 水蒸气来源于江河湖海的水面、植物及其他水 体的水面蒸发，一般以绝对湿度和相对湿度来 表示。
一天中绝对湿度比较稳定，而相对湿度有 较大的变化。有时即使绝对湿度接近于基本不 变，相对湿度的变化范围也可以很大，这是由 于气温的日变化引起的。
室内热环境的影响因素
室内热环境受很多因素的影响， 最主要的是室外气候，同时室内的 热环境设备或其他设备的使用以及 人体活动也会对室内热环境造成一 定影响。
2.2.2 人体热平衡和热舒适
人的机体在正 常条件下是一个恒 温体。为了维持这 种状态，人体必需 摄取食物产生热量， 并不停地与周围环 境进行热量交换。
2.1.1 日照基本知识
• 赤纬角 • 地方时 • 标准时 • 时角 • 太阳高度角 • 太阳方位角
地球绕太阳运行的规律
赤纬角
地球中心和太阳中心的连线与地球赤道平 面的夹角。赤纬角从赤道面算起，向北为正， 向南为负，显然，-23.5≤δ≤23.5。
23.4512sin(J 81) 1.02222
2.1.4 风
风是指由于大气压差 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，也是风的主要 成因。
太 阳 波 谱
大气对太阳辐射的削弱程度还取决于射 线在大气中的射程长短及大气质量。
到达地面的太阳总辐射
太阳总辐射 太阳 大气 大气 直射辐射 散射辐射长波辐射
达到12.7C；而山东省的青岛市，夏季计算日 较差只有3.5C。我国多数地区的夏季计算日较 差在5～10C的范围内。
2.1.3 空气湿度
空气湿度是指空气中水蒸气的含量。这些 水蒸气来源于江河湖海的水面、植物及其他水 体的水面蒸发，一般以绝对湿度和相对湿度来 表示。
一天中绝对湿度比较稳定，而相对湿度有 较大的变化。有时即使绝对湿度接近于基本不 变，相对湿度的变化范围也可以很大，这是由 于气温的日变化引起的。
室内热环境的影响因素
室内热环境受很多因素的影响， 最主要的是室外气候，同时室内的 热环境设备或其他设备的使用以及 人体活动也会对室内热环境造成一 定影响。
2.2.2 人体热平衡和热舒适
人的机体在正 常条件下是一个恒 温体。为了维持这 种状态，人体必需 摄取食物产生热量， 并不停地与周围环 境进行热量交换。
2.1.1 日照基本知识
• 赤纬角 • 地方时 • 标准时 • 时角 • 太阳高度角 • 太阳方位角
地球绕太阳运行的规律
赤纬角
地球中心和太阳中心的连线与地球赤道平 面的夹角。赤纬角从赤道面算起，向北为正， 向南为负，显然，-23.5≤δ≤23.5。
23.4512sin(J 81) 1.02222
2.1.4 风
风是指由于大气压差 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，也是风的主要 成因。
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• 间歇空调方式下的设备容量如何选取？ • 为什么冷库通常不采用间歇方式运行？ • 设计日空调负荷与全年空调负荷各有什
么用途？
8.2 自然室温与建筑热环境的全 年分析
• 什么是自然室温？ – 在建筑物正常的使用条件下，没有采 取强化通风、采暖或空调等方式来改 变室内的热湿状况，在这样的条件下 形成的室内空气温度称为自然室温 • 讨论：自然室温反映了什么？
关于全年气象参数的问题
• 按代表年气象参数设计的建筑是否一定节能？ • 在建筑节能分析（尤其是改造建筑）中通常 可得出结论，采用某技术后将节能10%，但 实际节能数量可能不是这一指标，如何说明 你的节能措施确实有效？ • 全年气象参数是否要考虑城市化带来的影响？ 是否要考虑小区的微气候？
全年自然室温计算
4月1日-4月5日自然室温变化图
7月1日-7月5日自然室温变化图
冬季设计日不同窗墙比的自然室温
冬季设计日辐射变为原来两 倍不同窗墙比的温度
夏季设计日不同窗墙比的自然室温
有关围护结构的问题（1）
• 哈尔滨的住宅建筑应采用多大的窗墙比 （普通玻璃和普通墙体材料）？如果墙体 材料和玻璃的性能可随意选择，在哈尔滨 最节能的建筑具有什么样的围护结构？ • 哈尔滨的商用建筑应采用多大的窗墙比 （普通玻璃和普通墙体材料）？如果墙体 材料和玻璃的性能可随意选择，在哈尔滨 最节能的建筑具有什么样的围护结构？
• 对所考虑建筑列围护结构内表面和室内空气 的热平衡方程，如果已知系统的除热量，则可 用前几章介绍的方法给出围护结构的不稳定传 热、内扰的对流和辐射、围护结构各表面和空 气得到的各种对流和辐射热量，从而可以计算 围护结构内表面和空气的全年温度变化 • 如果除热量为0，则可得到全年自然室温
自然室温举例分析
有关围护结构的问题（2）
• 什么样的围护结构适合于昆明的气候特 征？什么样的围护结构适合于拉萨的气 候特征？吐鲁番的气候应采用什么样的 围护结构形式？ • 延安窑洞是节能建筑吗？ • 假如材料的特性可任意选择，你会在珠 穆朗玛峰上建何种建筑？
有关围护结构的问题（3）
• 历史的长河形成的南方建筑与北方建筑 有何区别？这种区别在哪些地方体现了 建筑节能的思想？ • 如果墙体材料和窗户材料的性能可任意 改变，南方建筑与北方建筑的围护结构 应有何区别？ • 徽派建筑与乔家大院的围护结构有何区 别？是否分别适应了当地的气候条件？
关于自然室温的问题（1）
• 重型（密度较大，比热较大）墙体 材料在夏季会降低自然室温吗？在冬 季会提高自然室温吗？ • 轻型（密度较小，比热较小）墙体 材料在夏季会提高自然室温吗？在冬 季会降低自然室温吗？ • 建筑物需要保温材料吗？是重型材 料加保温材料好呢还是轻型材料？保 温材料放在墙体外表面好呢还是放在 内表面好呢？
• 长8m,宽5m, 高3.6m 的屋子；设备 5W/m^2,灯光 5W/m^2,人员0.05人/m^2； 晚上8:00-早上6:00无热扰；家具系数1,窗 墙比0.3,通风1次/小时,地理位置北京
轻型与重型材料的比较工况
冬季设计日的自然室温
夏季设计日自然室温
2月1日-2月5日自然室温变化章建筑热环境分析
8.1 概述 8.2 自然室温与建筑热环境的全年分析 8.3 设计日逐时空调负荷与全年逐时空 调负荷计算 8.4 间歇运行的空调房间负荷与全年运 行能耗计算
8.5 空调设计负荷的简化计算方法
8.1 概述
• 建筑的节能来自两方面 – 良好的建筑围护结构设计（含自然通风设 计）
关于自然室温的问题（2）
• 窗户会导致自然室温在夏季上升、在 冬季下降吗？ • 全玻璃墙的建筑自然室温如何变化？ • 如果玻璃的性能可随意改变，你会选 用多大的窗墙比？采用何种性能的玻璃？ • 大量的商用建筑采用玻璃幕墙，你认 为其合理的地方是什么？不合理的地方 又是什么？
建筑热环境的全年分析
• 气象参数具有随机性，用于热环境分析的气象 参数应具有代表性，通常选取“典型年”的气 象参数为代表 • “典型年” 有两种方法得到 – 历史上近若干年中气象参数最接近这些年平 均值的年作为代表年（真实年） – 由“平均月”构成，每个平均月用历史上近 若 干年中气象参数最接近这些年此月平均值的 月代表（平均月不一定出在同一年）
空调负荷与运行能耗
• 建筑热环境分析的另一方面就是得到 建筑的空调负荷，从而为空调系统的设 计选型打下基础 • 如果不考虑具体的空调系统形式（可 避免不同系统形式带来的差异），而以 房间的逐时空调负荷做为运行能耗的参 照标准，就可将建筑的运行能耗与建筑 围护结构设计联系起来
有关空调负荷与能耗的问题（1）
• 24小时连续运行的建筑空调负荷如何计 算？间歇运行的建筑空调负荷如何计 算？ • 间歇运行会省能吗？一般会节省多少？ 间歇运行会带来哪些问题？ • 冬天设计日的空调负荷采用稳态方式计 算会有多大误差？夏季设计日若也用稳 态方式计算，又会有多大误差？
有关空调负荷与能耗的问（2）
• 体育场馆或影剧院若采用间歇空调方式 运行，需要提前多长时间开启空调？
影响自然室温的因素
• 内扰发热情况：通常无法改变（但可 加以利用） • 当地气象条件（室外气温变化情况、 太阳辐射情况） • 围护结构的情况（墙体材料、窗户材 料及性能）
自然室温反映了什么？
• 自然室温反映了围护结构对外界气候和 建筑使用条件的综合调节作用。围护结构 的设计是否合理，通常可以通过自然室温 看出来。 • 如果一个建筑的自然室温在舒适范围内， 则可不用空调。
– 合理的空调系统设计及运行措施 • 建筑围护结构设计是建筑节能的关键和 基础，因此建筑环境学的首要任务就
是通过建筑热环境分析，使设计者掌握
建筑围护结构设计规律。
建筑围护结构的设计内容
• 已知建筑的功能要求，内部各种发热状况， 家俱情况等，确定合理的建筑围护结构： – 墙体材料的厚度、层数、物性（密度、 比热、导热系数） – 窗户材料的面积、透光性能、保温性能 – 建筑物的密闭程度（门窗的渗透风量）
么用途？
8.2 自然室温与建筑热环境的全 年分析
• 什么是自然室温？ – 在建筑物正常的使用条件下，没有采 取强化通风、采暖或空调等方式来改 变室内的热湿状况，在这样的条件下 形成的室内空气温度称为自然室温 • 讨论：自然室温反映了什么？
关于全年气象参数的问题
• 按代表年气象参数设计的建筑是否一定节能？ • 在建筑节能分析（尤其是改造建筑）中通常 可得出结论，采用某技术后将节能10%，但 实际节能数量可能不是这一指标，如何说明 你的节能措施确实有效？ • 全年气象参数是否要考虑城市化带来的影响？ 是否要考虑小区的微气候？
全年自然室温计算
4月1日-4月5日自然室温变化图
7月1日-7月5日自然室温变化图
冬季设计日不同窗墙比的自然室温
冬季设计日辐射变为原来两 倍不同窗墙比的温度
夏季设计日不同窗墙比的自然室温
有关围护结构的问题（1）
• 哈尔滨的住宅建筑应采用多大的窗墙比 （普通玻璃和普通墙体材料）？如果墙体 材料和玻璃的性能可随意选择，在哈尔滨 最节能的建筑具有什么样的围护结构？ • 哈尔滨的商用建筑应采用多大的窗墙比 （普通玻璃和普通墙体材料）？如果墙体 材料和玻璃的性能可随意选择，在哈尔滨 最节能的建筑具有什么样的围护结构？
• 对所考虑建筑列围护结构内表面和室内空气 的热平衡方程，如果已知系统的除热量，则可 用前几章介绍的方法给出围护结构的不稳定传 热、内扰的对流和辐射、围护结构各表面和空 气得到的各种对流和辐射热量，从而可以计算 围护结构内表面和空气的全年温度变化 • 如果除热量为0，则可得到全年自然室温
自然室温举例分析
有关围护结构的问题（2）
• 什么样的围护结构适合于昆明的气候特 征？什么样的围护结构适合于拉萨的气 候特征？吐鲁番的气候应采用什么样的 围护结构形式？ • 延安窑洞是节能建筑吗？ • 假如材料的特性可任意选择，你会在珠 穆朗玛峰上建何种建筑？
有关围护结构的问题（3）
• 历史的长河形成的南方建筑与北方建筑 有何区别？这种区别在哪些地方体现了 建筑节能的思想？ • 如果墙体材料和窗户材料的性能可任意 改变，南方建筑与北方建筑的围护结构 应有何区别？ • 徽派建筑与乔家大院的围护结构有何区 别？是否分别适应了当地的气候条件？
关于自然室温的问题（1）
• 重型（密度较大，比热较大）墙体 材料在夏季会降低自然室温吗？在冬 季会提高自然室温吗？ • 轻型（密度较小，比热较小）墙体 材料在夏季会提高自然室温吗？在冬 季会降低自然室温吗？ • 建筑物需要保温材料吗？是重型材 料加保温材料好呢还是轻型材料？保 温材料放在墙体外表面好呢还是放在 内表面好呢？
• 长8m,宽5m, 高3.6m 的屋子；设备 5W/m^2,灯光 5W/m^2,人员0.05人/m^2； 晚上8:00-早上6:00无热扰；家具系数1,窗 墙比0.3,通风1次/小时,地理位置北京
轻型与重型材料的比较工况
冬季设计日的自然室温
夏季设计日自然室温
2月1日-2月5日自然室温变化章建筑热环境分析
8.1 概述 8.2 自然室温与建筑热环境的全年分析 8.3 设计日逐时空调负荷与全年逐时空 调负荷计算 8.4 间歇运行的空调房间负荷与全年运 行能耗计算
8.5 空调设计负荷的简化计算方法
8.1 概述
• 建筑的节能来自两方面 – 良好的建筑围护结构设计（含自然通风设 计）
关于自然室温的问题（2）
• 窗户会导致自然室温在夏季上升、在 冬季下降吗？ • 全玻璃墙的建筑自然室温如何变化？ • 如果玻璃的性能可随意改变，你会选 用多大的窗墙比？采用何种性能的玻璃？ • 大量的商用建筑采用玻璃幕墙，你认 为其合理的地方是什么？不合理的地方 又是什么？
建筑热环境的全年分析
• 气象参数具有随机性，用于热环境分析的气象 参数应具有代表性，通常选取“典型年”的气 象参数为代表 • “典型年” 有两种方法得到 – 历史上近若干年中气象参数最接近这些年平 均值的年作为代表年（真实年） – 由“平均月”构成，每个平均月用历史上近 若 干年中气象参数最接近这些年此月平均值的 月代表（平均月不一定出在同一年）
空调负荷与运行能耗
• 建筑热环境分析的另一方面就是得到 建筑的空调负荷，从而为空调系统的设 计选型打下基础 • 如果不考虑具体的空调系统形式（可 避免不同系统形式带来的差异），而以 房间的逐时空调负荷做为运行能耗的参 照标准，就可将建筑的运行能耗与建筑 围护结构设计联系起来
有关空调负荷与能耗的问题（1）
• 24小时连续运行的建筑空调负荷如何计 算？间歇运行的建筑空调负荷如何计 算？ • 间歇运行会省能吗？一般会节省多少？ 间歇运行会带来哪些问题？ • 冬天设计日的空调负荷采用稳态方式计 算会有多大误差？夏季设计日若也用稳 态方式计算，又会有多大误差？
有关空调负荷与能耗的问（2）
• 体育场馆或影剧院若采用间歇空调方式 运行，需要提前多长时间开启空调？
影响自然室温的因素
• 内扰发热情况：通常无法改变（但可 加以利用） • 当地气象条件（室外气温变化情况、 太阳辐射情况） • 围护结构的情况（墙体材料、窗户材 料及性能）
自然室温反映了什么？
• 自然室温反映了围护结构对外界气候和 建筑使用条件的综合调节作用。围护结构 的设计是否合理，通常可以通过自然室温 看出来。 • 如果一个建筑的自然室温在舒适范围内， 则可不用空调。
– 合理的空调系统设计及运行措施 • 建筑围护结构设计是建筑节能的关键和 基础，因此建筑环境学的首要任务就
是通过建筑热环境分析，使设计者掌握
建筑围护结构设计规律。
建筑围护结构的设计内容
• 已知建筑的功能要求，内部各种发热状况， 家俱情况等，确定合理的建筑围护结构： – 墙体材料的厚度、层数、物性（密度、 比热、导热系数） – 窗户材料的面积、透光性能、保温性能 – 建筑物的密闭程度（门窗的渗透风量）