第一节了解建筑热工的基本原理 ?
一、热工环境的基础知识 ?
(一)根据传热机理的不同，传热的基本方式分为传导、对流和辐射三种。建筑物的传热大多是辐射、对流 和导热三种方式综合作用的结果。 ?
(二)材料的导热系数（λ） ?
1.导热性能是材料的一个非常重要的热物理指标， 它说明材料传递热量的一种能力。材料的导热能力 用导热系数“λ”来表示，导热系数的单位为W/m·k， 导热系数值λ越小，则材料的绝热性能越好。工程 上常把导热系数λ值小于0.25 W/（m·k）的材料称为绝热材料，如矿棉、泡沫塑料、珍珠岩等。
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2.影响材料导热系数的主要因素有材料的分子结构及其化学成分，材料的重度，材料的湿度状况和材料的温度状况。 ?
3.材料的蓄热系数 ?
材料的蓄热系数，就是表示材料储蓄热量的能力。重度大的材料蓄热系数大，材料储藏的热量就越多，其蓄热性能好；重度小的材料，蓄热系数小, 其蓄热性能差。轻型围护结构热稳定性差，其原因就在于此 ?
(三)体型系数 ?
1. 建筑物与室外大气接触的外表面积F0 与其所包围的体积V0 的比值(面积中不包括地面和不采暖楼梯间隔墙与户门的面积)。 ?
2.在建筑热工环境设计中，用总热阻R0 作为衡量围护结构在稳定传热条件下的一个重要的热工性能指标。总热阻R0 是由平壁内表面热转移阻Ri, 平壁外表面热转移阻Re和围护结构热阻R组成的.在采暖空调工程中习惯采用总传热系数K0 ，两者之间成互为倒数的关系
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2.对同样体积的建筑物，在各面外围护结构的传热情况均相同时，外围护结构的面积越小则传出去的热量越小。 ?
3. 如建筑物的高度相同，则其平面形式为圆形时体型系数最小，依次为正方形、长方形以及其他组合形式。随着体型系数的增加，单位面积的传热量也相应加大。建筑的长宽比越大，则体型系数就越大，耗热量比值也越大。 ?
4.多层居住建筑的体型系数以0.3或0.3以下为宜，大于0.3则比较不利于节能，需增加围护结构热阻来弥补过多的热损失。严寒、寒冷地区的公共建筑的体型系数应小于等于0.40. ?
(四)影响建筑物耗热量指标的因素 ?
1.在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的、需由室内采暖设备供给的热量，单位：Ｗ/m2 。 ?
2.除了围护结构的保温性能外，建筑物的体型、朝向、窗墙比等都对耗热有很大影响。一般来说，低层、体型复杂的建筑的耗热指标大；另外，适当减小窗墙比及提高窗缝的密封性，减少空气渗透量，也可明显地减少采暖耗热，以达到节能的目的。 ?
3.围护结构传热系数和窗墙面积比不变条件下，耗热量指标随体形系数成正比。
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二、围护结构的保温设计 ?
(一)围护结构的总热阻： ?
1. 围护结构的热阻与其厚度成正比,与围护结构材料的导热系数成反比;常用公式表达: ? R=d/λ ?
R—围护结构的热阻（m3·K/W）， ?
d—围护结构的厚度; ?
λ—围护结构材料的导热系数; ?
2.在建筑热工环境设计中，用总热阻R0 作为衡量围护结构在稳定传热条件下的一个重要的热工性能指标。总热阻R0 是由平壁内表面热转移阻Ri, 平壁外表面热转移阻Re和围护结构热阻R组成的.在采暖空调工程中习惯采用总传热系数K0 ，两者之间成互为倒数的关系 ?
K0 = 1/R0 ?
R0 =Ri+ΣR+Re ?
（式式中Ri——平壁内表面热转移阻。Ri =1/αi，m2·K/w。 ?
Re——平壁外表面热转移阻。Re =1/αe ， m2·K/w。 ?
ΣR——平壁本身各材料层的热阻之和。 ?
ΣR=R1 +R2 +······= d1 /α1 + d2 /α2 +······， m2·K/w 。 ?
(二) 围护结构的最小总热阻 ?
要使建筑围护结构内表面温度不低于室内露点温度，以保证内表面不结露，就要求围护结构的总热阻有一个最低的限值，这个最低限度的总热阻称为最小总热阻，用 R0。min 表示。 ?
体型系数:建筑物与室外大气接触的外表面积F0 与其所包围的体积V0 的比值(面积中不包括地面和不采暖楼梯间隔墙与户门的面积).严寒、寒冷地区的公共建筑的体型系数应≤0.40.建筑物的高度相同，其平面形式为圆形时体型系数最小，依次为正方形、长方形以及其他组合形式。体型系数越大，耗热量比值也越大. ?
围护结构的热阻与传热系数围护结构的热阻R与其厚度d成正比,与围护结构材料的导热系数λ成反比;常用公式表达: R=d/λ;
围护结构的传热系数K=1/R. 墙体节能改造前, 须进行如下计算:外墙的平均传热系数,保温材料的厚度,墙体改造的构造措施及节点设计. ?
围护结构外保温相对其它类型保温做法的特点:外保温可降低墙或屋顶温度应力的起伏，提高结构的耐久性,可减少防水层的破坏;对结构及房屋的热稳定性和防止或减少保温层内部产生水蒸汽凝结有利;使热桥处的热损失减少,防止热桥内表面局部结露.内保温在内外墙连接以及外墙与楼板连接等处产生热桥,保温材料有可能在冬季受潮;中间保温的外墙也由于内外两层结构需要连接而增加热桥传热.间歇空调的房间宜采用内保温;连续空调的房间宜采用外保温.旧房改造,外保温的效果最好. ?
围护结构和地面的保温设计:控制窗墙面积比,公共建筑每个朝向的窗（包括透明幕墙）墙面积比≯ 0.70;提高窗框的保温性能,采用塑料构件或断桥处理;采用双层中空玻璃或双层玻璃窗;结构转角或交角、外墙中钢筋混凝土柱、圈梁、楼板等处是热桥;热桥部分的温度值如果低于室内的露点温度，会造成表面结露;应在热桥部位采取保温措施.地面对人体舒适及健康影响最大的是厚度为3～4mm 面层材料的导热系数、比热系数和重度;地板设计应选用上述三项指标小的面层材料.严寒地区建筑物周边无采暖管沟时,底层地面在外墙内侧0.50- 1.00m范围内宜采取保温措施,其传热阻≮外墙的传热阻. ?
防结露与隔热:冬季外墙产生表面冷凝的原因是由于室内空气湿度过高或墙面的温度过低。要使外墙内表面附近的气流畅通;降低室内湿度,有良好的通风换气设施。防止夏季结露的方法:将地板架空、通风,用导热系数小的材料装饰室内墙面和地面.隔热的方法:外表面采用浅色处理，增设墙面遮阳以及绿化;设置通风间层，内设铝箔隔热层. ?
(三)围护结构保温层的设置 ?
保温层在承重墙的室内侧，叫内保温；在外侧，叫外保温。外保温相对其它类型保温做法的主要特点有： ?
1.使墙或屋顶的主要部分受到保护，大大降低温度应力的起伏，提高结构的耐久性。 ?
2.保温材料的线膨胀系数比钢筋混凝土小，外保温对减少防水层的破坏，是有利的。 ?
3.承重层材料的蓄热系数大，热容量大，外保温对结构及房屋的热稳定性有利。 ?
间歇供暖的房间，如电影院、体育馆，要求室温迅速上升到需要的标准，内保温更为合理。 ?
4.外保温对防止或减少保温层内部产生水蒸汽凝结，是十分有利的。内保温作法则保温材料有可能在冬季受潮。 ?
5.外保温层使热桥处的热损失减少，并能防止热桥内表面局部结露。内保温作法常会在内外墙连接以及外墙与楼板联接等处产生热桥，中间保温的外墙也由于内外两层结构需要连接而增加热桥耗热。 ?
6特别旧房改造为了节约能源而提高旧房的保温性能时，外保温的效果最好 ?
三、围护结构薄弱部位的保温设计 ?
(一)控制窗墙面积比 ?
窗户洞口面积与房间立面单元面积(即房间层高与开间定位轴线围成的面积)的比值。 ?
1.公共建筑每个朝向的窗（包括透明幕墙）墙面积比均不应大于0.70。当窗（包括透明幕墙）墙面积比小于0.40时，玻璃（或其它透明材料）的可见光透射比不应小于0.40. ?
2.提高窗户的密闭性，减少冷风渗透。从保温考虑，必须对窗户采取适当的密封措施，如在缝隙处设置密封条，或在接缝外侧加压缝条等，这对防尘也非常有利。 ?
3.窗户保温性能低的原因，主要是缝隙透气；玻璃、窗框和窗档等的热阻大小。单层窗的Ko在6W/（㎡×k）左右，约为1砖墙的三倍。也就是其单位面积的传热损失约为1砖墙的三倍。由此可见，窗户面积的大小及其热工性能好坏，对室内环境和能源的消耗，均要有重大影响。 ?
屋顶透明部分的面积不应大于屋顶总面积的20% ?
外窗的可开启面积不应小于窗面积的30%；透明幕墙应具有可开启部分或设有通风换气装置。 ?
为了提高窗户的保温性能，措施有三： ?
1、提高气密性，减少冷风渗透。 ?
2、提高窗框的保温性能，采用塑料构件，注意窗框与墙之间的缝隙，用保温砂浆，泡沫塑料等填充密封。 ?
3、改善玻璃部分的保温能力，采用双层中空玻璃或双层玻璃窗。 ?
(二)室内地面的保温设计 ?
1.材料的吸热指数 ?
地面对人体舒适及健康影响最大的是厚度约为3～ 4mm的面层材料，材料的吸热指数B公式: ?
B=f （ b1 ）b1 =√λ1 C1 r1 ?
式中b1 ——第一层（面层）材料的热渗透系数w/ ㎡·n·1/2·k ?
λ1 ——第一层材料的导热系数，w/m·k； ?
C1 ——第一层材料的比热系数，wh/㎏·k； ?
r1 ——第一层材料的容重，kg/m3; ?
在大多数情况下，可以近似地取B=b1 ，因此在进行地板保温设计时，应该选用b1 小的面层材料.