[科普中国]-隔热控制

建筑围护结构的隔热控制，要求以其内表面的最高温度值来控制室内热环境的过热状况，并提出建筑围护结构的热工性能特性参数。依据与当地室外气候特征参数相适应原则，围护结构应具有相适应热工性能特性参数，以免其内表面控制温度过高，而因大量的辐射换热引起人体过热。

概念当今全球两大环境保护问题，即温室气体减量排放和臭氧层保护．引起世人的极大关注。建筑节能，即减少建筑使刷中的能耗，则是其中的重要一环。建筑是用能走户，在各国总能耗中约占30%～40%。固此，建筑节能与环境保护和合理利用资源融为一体，成为当今可持续发展的热点问题、搞好我国的建筑节能工作也是促进我国建筑产业可持续发展的首要任务。研制出适台我国气候分区特点和经济发展水平的隔热控制系统，又具科学性、实用性和可操作生。同时在满足建筑室内热环境前提下的《建筑节能设计标准》乃是建筑节能的先行课题。

室内空调条件下围护结构的隔热控制建筑围护结构(屋顶、墙)的重要热工性能特性参数的限定值，即热惰性指标最小值和传热阻最小值(或传热系数最大值)是由后种方法计算确定而提供的。以下就三种建筑节能控制设计的计算方法加以比较。

有效传热系数法它是我国三北地区现行的《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ 26-95)的计算方法。它是冬季采暖期间，不计西北利亚寒潮南侵对建筑室内热环境影响。并以“有效传热系数”考虑太阳辐射因索在内的稳定传热平均值计算法。在建筑节能计算中，它以1980~1981年当时建筑水平，选出建筑围护结构并预先规定各向墙窗的一种窗墙面积比值，确定墙(屋顶)和窗的当时保温特性参数，即墙(屋顶)和窗的传热系数来作为当时典型建筑计算模型，计算出通过当时围护结构室内所失去的热量，再根据国家节能效率要求，即要求节能系数 =50%（其中围护结构节能 =35%）。则新建的围护结构室内的失热量应为 ，再反推出该围护结构各向墙窗和屋顶应具有的传热系数最大限定值、作为该围护结构满足建筑节能要求的热工性能特性参数的限定值。并借此确定建筑节能设计标准来控制围护结构保温与节能性能的要求。最后求出单位建筑面积上的耗能量指标，并借以对所有新建建筑的节能设计进行控制。

DOE-2软件计算法它又称为“空间状态法”。它是建立在“反应系数法”基础上的一种计算机软件计算法。它以计算机作为工具，以空调(或采暖)期内的室外诸多的气候的特征参数值可逐时输人运算。同时，它还考虑建筑不同朝向，不同窗墙面积比和不同围护结构热工性能特性参数，即热惰性指标、传热阻(或传热系数)等诸多因素来计算并确定建筑节能设计标准。是我国现行制定并于2001年10月1日所执行的《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2001）的计算方法。它的主要优点是依靠计算机和“DOE-2”软件指令，输入相关气候特征参数，建筑平、立剖面几何尺度参数及其围护结构热工性能参数值即可完成运算。

建筑热环境与建筑节能设计标准相关控制法它是不稳定传热的平均值计算方法，其计算过程是：在《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93）基础上，依据单向热波传热过程，建立新的建筑室内热环境控制条件，并推证出围护结构屋顶和各向墙的热工性能特性参数满足此条件的一组隔热（或保温）限定值，即隔热（或保温）控制指标。然后在此控制条件下，依据墙窗间协同作用相关性原理，在上述已知墙的隔热（或保温）控制指标基础上，推证出窗的一组相对应的隔热（或保温）控制指标。再在上述已知墙和窗的隔热控制指标前提下，依据国家对建筑节能效率要求，计算出墙和窗相对应的一组隔热和节能控制指标。最后，依据当地气候特征参数：太阳辐射照度和室外空气温度，在空调（或采暖）期内的平均值和所设计出的当地建筑的平、立、剖面的几何特征参数，以及上述墙（屋顶）和窗的各向隔热和节能控制指标，计算出建筑室内的得热量（或失热量），再计算出单位建筑面积上的耗冷量（或耗热量），从上述计算全过程来看，此法层层推进，具有科学性和可操作性。1

空调环境下室内围护结构隔热控制指标的确定建筑外围护结构是分隔建筑室内外空间及其热环境的分界面。通过建筑外围护结构，室内外空间（热环境）之间存在着能量与物质的交换。室外气候热因子与围护结构的热工特性，确定了室内热环境状况。即当地室外气候特征参数确定后，建筑室内热环境只取决于外围护结构的热工特性参数。由此，该建筑的室外气候特征参数，外围护结构的热工特性参数，室内热环境质量特性参数之间存在必然的相关联系。因此，当建筑室外气候特征参数一定时，建筑室内热环境质量特性参数值的控制就是要求建筑外围护结构的热工特性参数值与当地气候特征参数值相关表达式。依据夏热冬冷地区夏季自然通风条件下的建筑隔热控制条件，为该地区夏季室内空调条件下的围护结构的隔热和节能设计提供理论依据。

自然通风条件下围护结构隔热控制我国长江以南广阔的夏热冬冷地区和夏热冬暧地区，过去国家限于经济发展水平，谈不上统一的夏季室内空调（人工制冷）条件下的建筑室内热环境隔热设计控制标准，更谈不上建筑节能设计标准。自60年代以来，以蒋褴明、陈启高等先生为首的我国建筑技术科学工作者，在民用建筑自然通风条件下的夏季建筑围护结构隔热方面，做了大量的理论和试验研究，并为夏热冬冷地区和夏热冬暖地区的建筑围护结构的隔热设计提供了有效的计算方法。通过十多年的工程实践，到1993年，国家制定出了《民用建筑热工设计规范》，以指导该地区的围护结构的隔热控制。

上述规定对长江以南的夏季室外气温较高地区，控制上述室内热环境，对位于其中的人而言，只能是控制其可忍耐的热平衡水平。因此在无人工制冷室内热环境条件下，建筑隔热设计需采取综合防热措施。在自然通风条件下，也只能作此权宜规定，以控制室内热环境的过热状态。

显然在自然通风（开门开窗）条件下，建筑围护结构的隔热控制条件的核算，按双向热谐波作用于围护结构内、外表面的不稳定传热理论计算，依据（苏）A.M,IIIKOJJIOBEP简化公式验算上式较为繁琐，建筑师难以参与执行此规范的要求。

室内空调条件下的建筑围护结构隔热控制研究我国长江以南广阔地区夏季室内空调条件下的围护结构的隔热控制，进而研究室内空调条件下通过围护结构进入室内热量的控制，即节能的控制，显然是与上述自然通风条件下的围护结构隔热的控制条件完全不相同的。前者为双向波作用于围护结构两侧的不稳定传热过程；后者只是室外综合温度热波，单向作用于围护结构外侧的不稳定传热过程。即建筑的室内热环境由自然通风条件到室内空调条件的改变，则室外温度热波通过建筑围护结构，由双向作用转变单向作用。因此，相应的室外气候特征参数、围护结构的热工特性参数和表征室内热环境质量的参数之间存在相关性联系，找出确保室内空调条件下，满足室内热环境质量要求的围护结构隔热控制条件，便是解决此问题的关键。

室内空调条件下围护结构隔热控制指标确定只有当围护结构所具有的隔热控制参数满足理论计算要求时，才可确保室内热环境不因室外热波波动过大而导致人体不舒适感。夏季围护结构隔热控制参数-传热阻的最小限定值也必然是由当地室内外气候特征参数客观确定的。只有当围护结构所具有的隔热控制参数传热阻满足理论计算要求时，才可确保室内热环境因人体辐射散热
舒适感要求。在室内空调条件下，通过围护结构进入室内的热量小，依上述特征、特性参数相应原理，是与室内热环境质量一一对应的。

以围护结构（屋顶、墙）的隔热特性参数-热惰性指标（控制室外综合温度热波的衰减）、传热阻（控制室外进入室内的热量，并兼顾控制室外热波衰减）、室内得热量（通过围护结构进入室内热量）， 作为围护结构隔热控制参数。据此，根据各地的室内外气象参数，即可求出当地的隔热控制指标。2

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所