太阳辐照地表所形成的热量,每平米功率高达0.8-1kw,从总量来说,远高于人体、汽车散热所形成的热量,城市地表是由钢筋混凝土建筑和柏油路组成,郊区地表是由植被和土壤组成。虽然钢筋混凝土材料的热容比一般土壤要低一点,但钢筋混凝土的密度是松土的2-3倍多,导热性是土壤的4-5倍,所以,单位面积所形成的实际蓄热要比一般土壤高7-10倍。如果以同样建筑密度、建筑高度计算,城市地表对太阳辐射热的吸收、储存将是郊区7-10倍。但城市都是高楼大厦,单位地表面积的地上物总表面积,即使保守估计也要高出郊区10倍以上,所以单位城市地表面积蓄积的太阳辐照热量,至少比郊区高70-100倍。
说到“城市热岛效应”,一般专家总是建议通过城市绿化来消除“城市热岛效应”,但如果按单位地表面积的地上物总表面积计算,即使将整个城市地面都铺上草坪,也只能消除10%的”城市热岛效应”。
所以,关键是如何消除城市建筑物形成的热岛效应,建筑物形成的热岛效应主要是由于建筑表面吸收、储存太阳辐照形成的热量,所以,要消除“城市热岛效应”,就应想办法降低建筑表面吸收、储存太阳辐照形成的热量,这实际就是建筑隔热问题。
采用BEED建筑热工节能设计软件,按照《民用建筑热工设计规范》GB50176-93规定的隔热计算,得到的“建筑隔热”概念是:
1.围护结构(屋顶、外墙)阻抗夏季太阳辐射和室外高温向室内传热的性能,外墙热阻R越大,外墙蓄热系数S越小,建筑隔热性能越好。
2.围护结构维持室内温度稳定的性能,在外墙达到一定热阻条件下,内墙热阻R越小,内墙蓄热系数S越大,建筑隔热性能越好。
保温与隔热的区别
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定
义
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影响因素
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评价指标
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应对措施
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保
温
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围护结构冬季阻止室内向室外传热的性能。
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墙体热阻
太阳辐照有利建筑保温
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通常用传热系数或墙体热阻来评价
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提高围护结构材料的热阻R
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隔
热
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1.围护结构(屋顶、外墙)阻止夏季太阳辐射和室外高温向室内传热的性能。2.维护结构维持室内温度的性能。
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墙体热阻、墙体蓄热系数、围护结构内外表面换热系数、各层材料内外表面蓄热系数、太阳辐照吸收系数、太阳辐照度,等等。
太阳辐照有不利于隔热
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用围护结构内表面最高温度值是否低于夏季室外计算温度最高值来评价建筑隔热性能
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1.外墙热阻R越大越好
2.外墙蓄热系数S越小越好
3.在外墙有一定热阻条件下,内墙蓄热系数S越大越好;内墙热阻R越小越好。
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根据BEED软件隔热计算显示的建筑隔热概念,通过选择低蓄热系数的外墙保温材料,加大建筑围护结构的外表面层热阻,同时选择高蓄热系数的建筑内表面材料,减小建筑围护结构内表面热阻,使建筑内墙起到晚上蓄冷,白天吸热的天然空调作用,能使建筑冬暖夏凉。
依据这种建筑隔热概念设计建筑围护结构,既能够有效降低建筑墙体吸收太阳辐照所形成的能耗,减少空调使用率,同时又能有效消除建筑外围护结构吸收太阳辐照形成的蓄热,一举两得,能起到有效降低“城市热岛效应”的双重效果。
如果自上世纪九十年代中期开始,全国城市新建建筑都能按照《民用建筑热工设计规范》GB50176-93规定的隔热计算要求,进行建筑隔热设计,全国各大城市的“城市热岛效应”至少可降低70—80%以上。因为全国各大城市的现有建筑,有70-80%都是在近15年里建成的,而且新建建筑的高度都远高于15年前。
但直到目前,全国各省、市颁布的建筑节能标准,都只规定了建筑围护结构热阻R和D值指标(外墙蓄热系数S与热阻R乘积),并没有明确要求节能建筑都要达到建筑隔热要求,若通过加大建筑围护结构墙体的内表面层热阻,虽然都能达到目前的建筑节能标准,但却起不到建筑隔热效果,当然也不可能消除“城市热岛效应”。
而按照某些建筑能耗计算模型,南方建筑做保温隔热并没有节能效果,南方建筑节能的有效措施是遮阳和通风。要知道,太阳随时都是在动的,关键还有大量的散射光,以及周围建筑表面的辐射热,可以说,除了云彩,任何遮阳措施对建筑墙体隔热都是无能为力的。
若依照这些由计算空调负荷变身过来的建筑节能软件进行建筑节能设计,“城市热岛效应”会越来越明显,每家的空调负荷也越用越觉得不够用,只好不断加大空调功率,形成恶性循环。
亡羊补牢,犹未晚也,在此建议全国各地建委或建筑节能技术管理机构:为有效降低实际建筑能耗,消除“城市热岛效应”,应尽快修订、补充各地区的建筑节能标准,要求各新建建筑最低都要达到《民用建筑热工设计规范》GB50176-93规定的最低建筑隔热指标——建筑内表面最高温度低于当地夏季室外计算温度最高值,建筑内表面最高温度比当地夏季室外计算温度最高值低得越多,效果越好。
如果通过建筑围护结构设计,使建筑内表面最高温度比当地夏季室外计算温度最高值低上几度,就可基本消除太阳辐射建筑钢筋混凝土等重质材料所形成的巨大蓄热,如果整个城市里的绝大部分建筑,都如此做好隔热,就可以消除绝大部分的“城市热岛效应”。
详细原理,可参看如下文章:
http://ehousestar.blog.163.com/blog/static/128107294201002192256157/
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