在許多情況下,熱舒適性將變得非常重要。在一定的環(huán)境中,當熱條件足夠時,人的身體和環(huán)境將保持恒定狀態(tài),人可以正常地進行活動但是,如果環(huán)境太冷或太熱,人們可以立即感受到情緒和身體的變化。當熱平衡不穩(wěn)定時,人體的熱量和環(huán)境的熱量存在差異,個體會感到不舒服。
“24項關于溫度與性能關系的研究表明,30℃和15℃時人體功能比21℃和23℃時低10%,表明熱舒適性對上班族有影響。最近的研究表明,在受控環(huán)境中,人的功能在較冷的溫度下降低了4%,在較暖的溫度下降低了6%。[1]“
保護用戶免受天氣影響是建筑物的重要功能之一。有兩種方式:主動和被動。前者是使用采暖和空調設備,后者是使用太陽能、自然通風或相應的建筑材料。冷暖技術可以有效改善室內環(huán)境,同時也創(chuàng)造出與外部環(huán)境相對應的建筑空間,這使得用戶需要在冷暖設備上花費高昂的成本對于玻璃幕墻辦公樓,內部空間采用復合式空調系統(tǒng),保持室內恒溫。
建筑立面是建筑的重要組成部分,它可以分隔建筑的內外空間,但在設計時也應充分考慮當地的氣候。在溫暖的地區(qū),建筑物應盡量通風,使建筑物外留有大的開口;在寒冷的地區(qū),應盡量讓陽光進入室內,以保持室內溫度和熱量一般由熱區(qū)流向冷區(qū),因此如果有溫差內外表面,都會有傳熱現象。
一般情況下,墻體的熱損失率為35%,門窗的熱損失率為25%,屋頂的熱損失率為25%,地板的熱損失率為15%。這些熱損失來自對流、傳熱、輻射等。這些現象的發(fā)生是不可避免的,但建筑師有責任管理這些現象的速度。例如,可以使用適當的建筑材料和相應的技術來設計和建造建筑立面,以保持熱舒適性。
首先,我們應該了解隔熱和熱慣性的概念保溫可以減少冬季的熱量損失,增加夏季的熱量保溫材料如礦棉、陶瓷纖維、泡沫塑料、聚氨酯等含有許多縫隙空氣或其他填充這些空氣的材料,可以起到保溫或隔熱的作用。它們能有效地減少熱損失和熱增益。以“U”表示的傳熱率表示通過建筑立面的隔熱程度。如果u值很低,絕緣效果會更好。如果u值很高,熱損失會更大。另一個概念是熱慣量,它表示材料的保溫程度以及通過材料將熱量和環(huán)境結合的程度。在溫差大的環(huán)境中,具有高熱慣性的材料可以延緩人體的熱慣性,這與早晚溫差大的區(qū)域密切相關在早晚溫差小的區(qū)域,可采用低熱慣性的材料,防止高溫進入室內。
墻
為了減少內部和外部空間的傳熱,有必要使用一些隔熱材料,如礦物棉。石膏還可以提高熱舒適性,而智能薄膜可以加強密封和濕度管理,涂料可以起到有效的保溫作用,減少惡劣天氣的影響。
屋頂
一些隔熱材料可以應用于屋頂,以提高室內空間的舒適性能。在使用高熱慣性材料的區(qū)域,絕緣材料也可以與大面板結合。在使用低熱慣性材料的地區(qū),輕質材料可與隔熱材料結合使用。使用白色或淺色瓷磚的成本較低,但效果更好,因為它們能反射陽光。
地面
地板的隔熱效果往往被忽略,但對于建筑地板之間的傳熱也非常重要此外,墻面或地板的選擇也會影響用戶對內部溫度的感知。
門窗
窗戶玻璃和建筑立面會讓陽光進入建筑,但它們也可以保留建筑內部供暖系統(tǒng)產生的熱量,或者根據需要消除熱量。一般來說,對陽光的控制可以概括如下[2]:
吸收或阻擋自然光;
吸收或阻擋熱輻射;
內部熱損失;
內外空間的視覺連接。
在研究透明封閉空間時,必須考慮長波和短波短波是可見光和紅外光,長波是被加熱體發(fā)出的紅外光。關鍵是在減少窗口熱損失(U值)和增加或減少太陽熱增益之間找到平衡同時,太陽能的g值也非常重要,即熱輻射通過玻璃直接或間接傳遞到環(huán)境中的比例。g值為1.0表示所有太陽輻射的整體傳輸,而g值為0.0表示沒有太陽傳輸的窗口。在寒冷的氣候條件下,高g值可以帶來更多的熱增益,降低高溫地區(qū)的供熱需求,低g值可以控制不必要的熱增益,從而降低制冷需求。下圖顯示了某些類型玻璃的傳熱模式。
成功的設計策略可以影響用戶的感受,而每一種材料在設計過程中都扮演著自己的角色。最終的結果應該是優(yōu)化功能,給用戶帶來舒適的感覺。因此,建筑師還需要了解環(huán)境背后的原理以及特定材料對建筑功能和性能的總體影響。
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