环保节能常识精讲-房屋建筑学

8.2.1 传热学的基本知识

8.2.1.1 热传递的基本方式

(1)热传导,是指物体内部或直接接触的物体之间高温处的分子向低温处的分子连续不断地传送热能的过程。

(2)热对流,是指流体(如空气)中温度不同的各部分相对运动而使热量发生转移。

(3)热辐射,是指温度较高的物质的分子在振动激烈时释放出辐射波。

8.2.1.2 热传导系数、传热阻

热传导系数(λ)是指在稳态条件下,1m厚的物体,两侧表面温度差为1K,1s通过1m2面积传递的热量。通常把导热系数λ小于0.3,并能用于绝热工程的材料,叫做绝热材料。

传热阻(R0)是指热量在材料中传递时受到的阻碍作用。某单层材料的热阻R=δ/λ,δ为该材料的厚度。

8.2.1.3 热桥

外围护结构中包含金属、钢筋混土或混凝土梁、柱等导热系数大、保温性能差的部位,在室内外温差作用下,形成热流密集,内表面温度较低,造成的热量损失严重,这些部位形成传热的桥梁,故称热桥。

8.2.2 环境学的基本知识

研究建筑环境时,既要重视区域性范围内的宏观环境,亦要重视用地范围内的小气候环境和微观环境。

8.2.2.1 宏观环境

指建筑物所在地的外部环境条件,不仅包括与建筑密切相关的气候要素,如太阳辐射、气温、湿度、风、降水等,还包括如地形地貌、水源水质、土壤土质、生物、电磁辐射、污染源等环境条件。

8.2.2.2 微观环境

人类活动形成的局部微环境称为微观环境,包括:

(1)小区风场。是指小区内太阳辐射导致各建筑物表面存在温差而形成的自然对流。建筑物对这种自然对流有阻碍和聚集作用,建筑的布局对小区风环境有重要的影响,布局不当,易造成夏季自然通风不良,冬季热负荷增加等影响。

(2)热岛效应。由于都市建筑物吸收太阳热能大而发散能力差,使得城市建筑密集区的气温高出周围许多,形成“热岛”。热岛效应是指一个地区(主要指城市内)的气温高于周边郊区的现象,可以用两个代表性测点的气温差值(城市中某地温度与郊区气象测点温度的差值)即热岛强度表示。

(3)光污染。由于建筑物使用的大量反光玻璃幕墙,为了营造都市内的璀璨夜景又大量使用照明工具,与此同时也产生了都市光污染,它对周围环境的和谐造成滋扰。

8.2.3 建筑的热工分区

我国地域辽阔,东西南北气候差异大,所以房屋建筑设计亦不尽相同,房屋的内外结构、高度、造型及建筑材料等亦大相径庭。我国国家标准中将全国划分为五个热工气候分区,即严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和气候区。热工分区的基本规律是:严寒地区和寒冷地区基本是我国的三北(东北、华北、西北)地区,这些地区的地域辽阔,面积大,建筑节能设计主要考虑的是冬季保温。夏热冬冷地区大体上是长江中下游地区,如成都市、武汉市、南京市、上海市等,这些地区的建筑的节能设计考虑的是冬季保温与夏季防热兼顾。夏热冬暖地区大体上是华南地区:福州市、广州市、南宁市、台北市等。这些地区的建筑设计主要考虑的是夏季防热。温和地区,冬暖夏凉,四季如春,如昆明市、西昌市等。一般可不考虑夏季防热,部分地区注意冬季保温。见表8.1。

表8.1 建筑热工分区及设计要求

8.2.4 基本节能参数的计算

(1)建筑物耗热量指标应按下式计算:

qH=qHT+qINF+qIH(https://www.xing528.com)

式中 qH——建筑物耗热量指标,W/m2;

qHT——单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量,W/m2;

qINF——单位建筑面积的空气渗透耗热量,W/m2;

qIH——单位建筑面积的建筑物内部得热(包括炊事、照明、家电和人体散热),住宅建筑,取3.80W/m2。

(2)单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量应按下式计算:

式中 ti——全部房间平均室内计算温度,一般住宅建筑,取16℃;

te——采暖期室外平均温度(℃),查《全国主要城镇采暖期有关参数及建筑物耗热量、采暖耗煤量指标》可得;

εi——围护结构传热系数的修正系数;

Ki——围护结构导热系数,W/(m2·K),对于外墙应取其平均传热系数;

Fi——围护结构的面积,m2;

A0——建筑面积,m2。

(3)单位建筑面积的空气渗透耗热量应按下式计算:

qINF=C0ρNVi(ti-te)/A0

式中 C0——空气比热,取0.28W·h/(kg·K);

ρ——空气密度,kg/m2,取te条件下的值;

N——换气次数,住宅建筑取0.5(1/h);

V——换气体积,m3。

(4)采暖耗煤量指标应按下式计算:

qc=24η1η2ZqH/Hc

式中 qc——采暖耗煤量指标,kg/m2,标准煤;

qH——建筑物耗热量指标,W/m2;

Z——采暖期天数,d,应按《全国主要城镇采暖期有关参数及建筑物耗热量、采暖耗煤量指标》选用;

Hc——标准煤热值,取8.14×103W·h/kg;

η1——室外管网输送效率,采取节能措施前,取0.85,采取节能措施后,取0.90;

η2——锅炉运行效率,采取节能措施前,取0.55,采取节能措施后,取0.68。