建筑热工学(日照防潮)-重庆大学

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5.4建筑防潮25.3建筑日照•本节要点：1.日照基本规律；2.日照标准;3.日照设计方法。35.3.1日照基本规律一、地球运行规律公转,自转4(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66º33′倾斜。太阳赤纬角:太阳光线与赤道平面的夹角。5夏至日太阳赤纬角=23º27′6夏至日太阳赤纬角=23º27′7夏至日太阳赤纬角=23º27′北半球昼长夜短南半球昼短夜长8夏至日太阳赤纬角=23º27′北半球昼长夜短南半球昼短夜长北极圈永昼南极圈长夜910冬至日太阳赤纬角=－23º27′北半球昼短夜长南半球昼长夜短北极圈长夜南极圈永昼11春分、秋分太阳赤纬角=0南北半球昼夜等长12地球公转的日期赤纬角δδ:23°27′～﹣23°27′13季节日期赤纬δ日期季节夏至6月21日或22日＋23°27′芒种6月6日左右＋22°30′7月7日左右小暑小满5月21日左右＋20°00′7月21日左右大暑立夏5月6日左右＋15°00′8月8日左右立秋谷雨4月21日左右＋11°00′8月21日左右处暑清明4月5日左右＋6°00′9月8日左右白露春分3月21日或22日0°9月22日或23日秋分惊蛰3月6日左右－6°00′10月8日左右寒露雨水2月21日左右－11°00′10月21日左右霜降立春2月4日左右－15°00′11月7日左右立冬大寒1月21日左右－20°00′11月21日左右小雨小寒1月6日左右－22°30′12月7日左右大雪－23°27′12月22日或23日冬至一年二十四节气的太阳赤纬角δ14(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Ω:0°～360°15(3)日照规律基本参数地球公转:赤纬角δ(23°27′～﹣23°27′)地球自转:时角Ω(0°～360°)地面位置:纬度Ф(0°～90°)16二、太阳在天空中的位置太阳高度角hs太阳方位角As17一天中:正午As=0,hs最大上午、下午As,hs对称分布hs18一年中:春分、秋分:﹣90°≤As≤90°As范围:180°hs19一年中:春分、秋分:﹣90°≤As≤90°As范围:180°hs20一年中:冬至日:﹣90°As90°As范围:180°hs21一年中:夏至日:As范围:180°hs22三、太阳高度角hs和方位角As计算sinhs=sinφsinδ+cosφcosδcosΩ位置日期时间hs,AsφδΩ231.太阳高度角hs计算(1)南向hs南向:Ω=0sinhs=sinφsinδ+cosφcosδcosΩsinhs=sinφsinδ+cosφcosδ=cos(φ－δ)=cos(δ－φ)hs=90º－∣φ－δ∣24(1)南向hs:hs=90º－∣φ－δ∣重庆(φ=29º35′)冬至日δ=－23º27′hs=90º－∣29º35′－(－23º27′)∣=36º58′夏至日δ=23º27′hs=90º－∣29º35′－23º27′∣=83º52′秋、春分δ=0ºhs=90º－∣29º35′－0º∣=60º25′25(1)南向hs:hs=90º－∣φ－δ∣重庆(φ=29º35′)冬至日δ=－23º27′hs=90º－∣29º35′－(－23º27′)∣=36º58′夏至日δ=23º27′hs=90º－∣29º35′－23º27′∣=83º52′26sinhs=sinφsinδ+cosφcosδcosΩ=0(2)日出、日没时间T日出、日没:hs=0日出、日没时角Ω:cosΩ=－tanφtanδ日出、日没时间T:12时0时ΩΩ时间360°24小时15°1小时1°4分27日出、日没时角Ω:cosΩ=－tanφtanδ重庆(φ=29º35′)冬至日δ=－23º27′cosΩ=－tan29º35′tan(－23º27′)=0.246Ω=±75.7º28日出、日没时角Ω:cosΩ=－tanφtanδ重庆(φ=29º35′)冬至日:Ω=±75.7ºT=±6时57分12时0时Ω=75.7º75.7º5时3分296时57分－6时57分(17时3分)12时日出、日没时角Ω:cosΩ=－tanφtanδ重庆(φ=29º35′)冬至日:T=±6时57分0时30日出、日没时角Ω:cosΩ=－tanφtanδ重庆(φ=29º35′)春、秋分:δ=0º,Ω=±90ºT=±6时6时－6时(18时)12时0时31日出、日没时间T:重庆(φ=29º35′)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=12322.太阳方位角As计算日出、日没:hs=0cossincossA33日出、日没As:重庆(φ=29º35′)冬至日δ=－23º27′As=±62.8º=±62º48′cossincossA4575.0'3529cos)'2723sin(cossAs62º48’－62º48’冬至34日出、日没As:重庆(φ=29º35′)冬至日:As=±62º48′春、秋分:As=±90º夏至日:As=±117º12′s冬至夏至秋、春分特点:As春+As秋=As冬+As夏=180º35s冬至夏至终年阴影区终日阴影区365.3.2日照标准一、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1~2小时日照各国制定了相应法规,规定了居住建筑日照要求。37二、日照标准《城市居住区规划设计规范》GB50180—93《住宅建筑规范》GB50368—2005住宅建筑日照标准建筑气候区划Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ气候区Ⅳ气候区Ⅴ、Ⅵ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）≥2≥3≥1有效日照时间（h）8~169~15计算起点底层窗台面38建筑气候分区39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:≥140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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ气候区Ⅳ气候区Ⅴ、Ⅵ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）≥2≥3≥1有效日照时间（h）8~169~15计算起点底层窗台面41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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ气候区Ⅳ气候区Ⅴ、Ⅵ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）≥2≥3≥1有效日照时间（h）8~169~15计算起点底层窗台面42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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ气候区Ⅳ气候区Ⅴ、Ⅵ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）≥2≥3≥1有效日照时间（h）8~169~15计算起点底层窗台面43三、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44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450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46标准时与太阳时的关系:经度L太阳时T北京时间T′120ºT=T′北京市116°17’?12时△L△T1°4分47标准时与太阳时的关系:经度L太阳时T北京时间T′120ºT=T′北京市116°17’11时45分12秒12时△L△T1°4分3.7°14.8分48标准时与太阳时的关系:经度L太阳时T北京时间T′120ºT=T′北京市116°17’11时45分12秒12时太阳时T与北京时间T′的换算:T=T′+4(L－120)分495.3.3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50(1)棒影日照图51(1)棒影日照图52(2)日照模型实验53(2)日照模型实验54(2)日照模型实验55(3)日照分析软件56(3)日照分析软件详见第8章介绍57•5.3建筑日照复习：•日照三参数:赤纬角δ,时角Ω,纬度Ф•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58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?59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605.4建筑防潮•本节要点：1.围护结构热湿分布；2.围护结构内部冷凝控制。615.4.1建筑中的湿问题(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62(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＜P室内635.4.2围护结构内部冷凝一、围护结构内部冷凝判定依据凝结条件:P≥Ps不凝结凝结64二、围护结构内部温度分布根据计算e321qqqqqe32i,,,65iiiei011tRttRei0iiittRRt1qq66ei01ii2ttRRRtei0iiittRRtei021ii3ttRRRRtei0eeettRRt67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68根据温度得到饱和水蒸气分压力:e32i,,,se3s2ssi,,,PPPP69三、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ω单位:g/(m2·h)q=温差热阻R=d热阻:材料的导热系数ω=蒸汽压力差蒸汽渗透阻H=dµ蒸汽渗透阻µ:材料的蒸汽渗透系数一般密实材料µ小,多孔透气材料µ大700eiHPP3210HHHHω=蒸汽压力差蒸汽渗透阻12i1HPP2322HPP3e33HPP71计算Pi、P2、P3、Pe:(1)由ti、te和φi、φe，计算出Pi、Peti、tePsi、PsePi=φiPsiPe=φePse(2)根据ω=ω1=ω2=ω3计算P2,P372Pi－P2H1==P2－P3H2Pi－PeH0ei01i2PPHHPPei021i3PPHHHPPω=ω1=ω273四、围护结构湿分布计算步骤(1)由ti、te，计算θi、θ1、‥‥‥θe;(2)由θi、θ1、‥‥‥θe,查表得Psi，Ps1,‥‥‥Pse,(3)由ti、te和φi、φe，计算Pi、P1,‥‥‥Pe(4)在围护结构剖面图上，以压力为纵坐标，连接PsiPs1,‥‥‥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。74【例5-8】检查下图所示外墙是否会产生冷凝。已知:ti=16℃，φi=60%，te=－4℃，φe=50%外墙构造：1—20mm厚石灰砂浆内粉刷；2—50mm厚加气混凝土（密度500kg/m3）；3—120mm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75序号材料层d(m)λRμH1石灰粉刷0.020.810.0250.00012166.672加气混凝土0.050.190.