建筑物理復(fù)習(xí)建筑熱工學(xué)

1、.word.word.第一篇 建筑熱工學(xué)室內(nèi)熱環(huán)境構(gòu)成要素：第 1 章 建筑熱工學(xué)根底知識(shí)室內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、氣流速度和環(huán)境輻射溫度構(gòu)成。人體的熱舒適熱舒適的必要條件：人體內(nèi)產(chǎn)生的熱量=向環(huán)境散發(fā)的熱量。q q qqqqmercmq 人體蒸發(fā)散熱量eq 人體與環(huán)境輻射換熱量rq 人體與環(huán)境對(duì)流換熱量c充分條件所謂按正常比例散熱，指的是對(duì)流換熱約占總散熱量的25-30，輻射散熱約為45-50，呼吸和無感覺蒸發(fā)散熱約占 25-30。處于舒適狀況的熱平衡，可稱之為“正常熱平衡。注意與“負(fù)平衡區(qū)分影響人體熱舒適感覺的因素：人體衣著狀況。濕空氣的物理性質(zhì)濕空氣組成：干空氣+水蒸氣=濕空氣水蒸氣分壓力

2、：指一定溫度下濕空氣中水蒸氣局部所產(chǎn)生的壓力。未飽和濕空氣的總壓力：PP P PwdP wP dP 水蒸氣的分壓力Pa飽和狀態(tài)濕空氣中水蒸氣分壓力： P 飽和水蒸氣分壓力s注：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下， P 隨著溫度的升高而變大見本篇附錄2。說明在一定的大氣壓下，濕空氣溫度越s高，其一定容積中所能容納的水蒸氣越少，因而水蒸氣呈現(xiàn)出的壓力越大?？諝鉂穸龋赫f明空氣的干濕程度，有絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度兩種不同的表示方法。單位體積空氣所含水蒸氣的重量，用 f g/m3飽和狀態(tài)下的絕對(duì)濕度那么用飽和水蒸氣量 fg/m3表示。max相對(duì)濕度一定溫度，一定大氣壓力下，濕空氣的絕對(duì)濕度 f ，與同溫同壓下飽和水蒸氣量 f的百

3、分max比： ff100%max同一溫度T下，建筑熱工設(shè)計(jì)中近似認(rèn)為 P 與 f 成正比例關(guān)系，因此，相對(duì)濕度又可表示為空氣中水蒸氣分壓力與同溫度下飽和水蒸氣分壓力的百分比，表示為： P 100%PsP PaP Pas注：研究說明，對(duì)室內(nèi)熱濕環(huán)境而言，正常濕度X30%60露點(diǎn)溫度：露點(diǎn)溫度是在大氣壓力一定，空氣含濕量不變的情況下，未飽和空氣因冷卻而到達(dá)飽和狀態(tài)的溫度。用td表示。室外熱濕環(huán)境降水等。建筑圍護(hù)構(gòu)造傳熱的根本知識(shí)熱量傳遞的三種根本方式：導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射。導(dǎo)熱：指物體中溫差時(shí)，由于直接接觸的物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)作熱運(yùn)動(dòng)而引起的熱能傳遞過程。 為dQ ，那么熱流密度q 表示為：q dQdq dQd

4、F積分形式為：dQqdF或 者 QqdFFF如果熱流密度在面積F 上均勻分布，單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)熱面積F 的熱量Q 或稱熱流量為：FQ qFourierq tnW/m2式中的 成為導(dǎo)熱系數(shù)，恒為正值。負(fù)號(hào)表示熱量傳遞只能沿著溫度降低的方向而引起。沿 n 方向溫度增加， 為正，那么q 為負(fù)值，表示熱流沿n 的反方向。n影響導(dǎo)熱系數(shù) 物質(zhì)種類、構(gòu)造成分、密度、濕度、壓力、溫度等。起的。的。外表的對(duì)流換熱量可以利用牛頓公式：其中， qcc對(duì)流換熱強(qiáng)度，W/m2q (q (t )cct 流體的溫度， 固體外表的溫度影響因素：對(duì)流換熱的強(qiáng)弱主要取決于層流邊界層熱量交換情況。還與流體運(yùn)動(dòng)的原因及運(yùn)動(dòng)情況、流

5、體與固體間溫差、流體的物理性質(zhì)、固體壁面的形狀、大小及位置等因素有關(guān)。輻射傳熱指依靠物體外表向外發(fā)射熱射線能產(chǎn)生顯著熱效應(yīng)的電磁波來傳遞能量的現(xiàn)象導(dǎo)熱和對(duì)流在機(jī)理上有本質(zhì)區(qū)別，它是以電磁波傳遞熱能的。特點(diǎn)：發(fā)射體熱能變?yōu)殡姶挪ㄝ椛淠埽惠椛潴w將所接收的輻射能轉(zhuǎn)換成熱能。.凡溫度高于絕對(duì)零度0K的物體，都能發(fā)射輻射熱。由于電磁波能在真空中傳播，所以物體依靠輻射傳熱時(shí)，不需要與其他物體直接接觸，也無需任何中間媒介。輻射換熱量計(jì)算：牛頓公式其中， qrr對(duì)流換熱強(qiáng)度，W/m2q q )rr12 、 12兩輻射換熱物體的外表溫度物體輻射分類：按物體輻射光譜特性，可分為黑體、灰體和選擇輻射體或稱非灰體三

6、大類。圍護(hù)構(gòu)造的傳熱過程圍護(hù)構(gòu)造的傳熱要經(jīng)過三個(gè)過程：外表吸熱、構(gòu)造本身傳熱、外表放熱。外表吸熱：內(nèi)外表從室內(nèi)吸熱冬季，或外表從室外空間吸熱夏季。構(gòu)造本身傳熱：熱量由高溫外表傳向低溫外表。外表放熱：外外表向室外空間散發(fā)熱量冬季，或內(nèi)外表向室內(nèi)散熱夏季。第 2 章 建筑圍護(hù)構(gòu)造的傳熱計(jì)算與應(yīng)用室內(nèi)和室外溫度在計(jì)算期間不隨時(shí)間而變化。這種計(jì)算模型通常用于采暖房間冬季條件下的保溫與節(jié)能。周期熱作用：根據(jù)室內(nèi)外溫度波動(dòng)的情況，又可分為單向周期熱作用和雙向周期熱作用兩類。前者通常用于空調(diào)房間的隔熱與節(jié)能設(shè)計(jì)，后者那么用于自然通風(fēng)房間的夏季隔熱設(shè)計(jì)。穩(wěn)定傳熱過程定義：溫度場不隨時(shí)間變化的傳熱過程。一維穩(wěn)定

7、傳熱特征：1通過平壁的熱流強(qiáng)度q 處處相等。只有平壁內(nèi)無蓄熱現(xiàn)象，才能保證溫度穩(wěn)定，因此就平壁內(nèi)任一截面而言，流進(jìn)與流出的熱量必須相等。2由qx d 知，當(dāng)qdx 不隨溫度x而變，那么有 d =常數(shù)，各點(diǎn)溫度梯度相等，即溫度隨距離的變化規(guī)律為直線。dx平壁的熱阻.word.建筑熱工中的“平壁不僅是指平直的墻體，還包括地板、平屋頂及曲率半徑較大的穹頂、拱頂?shù)葮?gòu)造。.word.熱阻是表征圍護(hù)構(gòu)造本身或其中某層材料阻抗傳熱能力的物理量。同樣的溫差條件下，熱阻越大，通過材料的熱量越少，圍護(hù)構(gòu)造的保溫性越好。要想增加熱阻，可增加平壁厚度，或采用導(dǎo)熱系數(shù)較小材料。單層勻質(zhì)平壁的導(dǎo)熱和熱阻：.d導(dǎo)熱方程：q

8、 i e ；熱阻：R dd /多層平壁的導(dǎo)熱和熱阻：q ii en11d2 dn112R R1RnRjj 1結(jié)論：多層平壁的總熱阻等于各層熱阻之和，即R R R R12n組合壁的導(dǎo)熱和熱阻：組合壁的平均熱阻應(yīng)按下式計(jì)算：FR FF(RF R )e R1 R2 Rn0,10,20,n式中， R 平均熱阻；F 與熱流方向垂直的總傳熱面積；0F , F ,F 按平行于熱流方向劃分的各個(gè)傳熱面積；1R0,12,R0,2nR0, n各個(gè)傳熱面部位的傳熱阻；R 內(nèi)外表換熱阻，取 0.11 m2KiR 外外表換熱阻，取 0.04 m2Ke 2-1。封閉空氣間層的熱阻建筑設(shè)計(jì)中常用封閉空氣層作為圍護(hù)構(gòu)造的保溫

9、層。封閉空氣層的熱阻取決于間層兩個(gè)界面上的邊界層厚度和界面之間的輻射換熱 強(qiáng)度。與間層厚度不成正比例增長關(guān)系。1。2減少輻射換熱量的方法：將空氣間層布置在圍護(hù)構(gòu)造的冷側(cè)，降低間層的平均溫度。在間層壁面涂貼輻射系數(shù)小的反射材料鋁箔等ag實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算中可查表 2-4 得空氣間層的熱阻Rag平壁內(nèi)部溫度的計(jì)算平壁的穩(wěn)定傳熱過程：內(nèi)外表吸熱、材料層導(dǎo)熱、外外表放熱。q ti te ti te 1 d 1R(t t )0ie0ie平壁內(nèi)部溫度計(jì)算：根據(jù)穩(wěn)定傳熱條件： q qi q qe得出：.word.tii (t RR0R.t )e多層平壁內(nèi)任一層的內(nèi)外表溫：mmRi t iim1 Rjj 1R0 t

10、 ie外外表層的溫度e可寫成：R Rt eeR0注：(t t )iet 0eiR0e (tit )e1穩(wěn)定傳熱條件下，當(dāng)各層材料的導(dǎo)熱系數(shù)為定值時(shí)，每一層材料內(nèi)的溫度分布是一條直線。這樣，多層平壁內(nèi)溫度的分布成一條連續(xù)的折線。2材料的熱阻越大，溫度降落越大。4.建筑保溫與節(jié)能計(jì)算了解建筑物耗熱量計(jì)算建筑采暖耗煤量周期性不穩(wěn)定傳熱諧波熱作用下的傳熱特征：1室外溫度、平壁外表溫度、內(nèi)部任一截面處的溫度都是都是周期一樣的諧波動(dòng)；2從室外到平壁的內(nèi)部，溫度波動(dòng)的振幅逐漸減小，即A AeefA 。if建筑熱工學(xué)中，把室外溫度振幅 Ae與由外側(cè)溫度諧波熱作用引起的平壁內(nèi)外表溫度振幅之比稱為溫度波的穿透衰減

11、度，也稱為平壁的衰減倍數(shù)，用0表示： A。e0Aeif3 eef 。if溫度波穿過平壁的總延遲時(shí)間：0 if,maxe,max總的延遲相位： 0ife溫度波的衰減和延遲是材料的熱容量和熱阻的共同作用造成的壁體的熱惰性。衰減和滯后的程度取決于圍護(hù)構(gòu)造的蓄熱能力。諧波熱作用下材料和圍護(hù)構(gòu)造的熱特性指標(biāo)(1)材料的蓄熱系數(shù)AS q A02cZ意義：半無限厚物體在諧波熱作用下，外表對(duì)熱作用的敏感程度。材料蓄熱系數(shù)越大，其外表溫度波動(dòng)越小。密度大的重型材料或構(gòu)造蓄熱性能好、熱穩(wěn)定性好。當(dāng)圍護(hù)構(gòu)造中某層是由幾種材料組合時(shí)，該層的平均蓄熱系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算：.word.word.word.S F S F S

12、F S 1 1F F 22S Fnn12Fn(2)材料層的熱惰性指標(biāo):材料層抵抗溫度波動(dòng) 能力的一個(gè)特性指標(biāo)，用D 表示到阻力。D R S RS D R S RS 1122RS D D nn12DnD R S D 越大，說明溫度波在其間的衰減越快，圍護(hù)構(gòu)造的熱穩(wěn)定越好。材料層外表的蓄熱系數(shù)它與材料蓄熱系數(shù)的物理意義是一樣的，一般兩者在數(shù)值上也可視為相等。計(jì)算方法：沿著與熱流相反的方向，依照圍護(hù)構(gòu)造的材料分層，逐層計(jì)算如圖各層內(nèi)外表蓄熱系數(shù)計(jì)算式采用如下通式：YY nnR S2 Yn1 RYn1n n1注：如某層厚度較大D 1.0 Y S ，內(nèi)外表的蓄熱可從該層算起，后面各層就可不再計(jì)算。建筑隔

13、熱設(shè)計(jì)控制指標(biāo)計(jì)算imaximax temaxtemax夏季室外imax內(nèi)表面最高溫度計(jì)算溫度最高值內(nèi)外表最高溫度imax直接反映圍護(hù)構(gòu)造的隔熱性能，關(guān)系著人體輻射散熱。室外綜合溫度：圍護(hù)構(gòu)造隔熱主要隔的是室外綜合溫度。圍護(hù)構(gòu)造外外表受到 3 種不同 方 式 熱 作 用 ： 1可將三者對(duì)外圍護(hù)的共同作用綜合成一個(gè)單一的室外氣象參數(shù)“室外綜合溫度t：tt t sIsaet1re s 圍護(hù)構(gòu)造外外表對(duì)太陽輻射熱的吸收系數(shù)表2-8I 太陽輻射強(qiáng)度；1rt3.51r注：一般圍護(hù)構(gòu)造隔熱設(shè)計(jì)中僅考慮前兩項(xiàng)IsIse值又叫做太陽輻射的“等效高溫或“當(dāng)量溫度。表示圍護(hù)構(gòu)造外外表所吸收的太陽輻射熱對(duì)室外熱作用

14、提高的程度。它對(duì)室外綜合溫度影響很大。第三章建筑保溫與節(jié)能1. 圍護(hù)構(gòu)造的保溫構(gòu)造類型保溫構(gòu)造分類：單設(shè)保溫層、封閉空氣間層、保溫與承重合二為一、混合型構(gòu)造。單設(shè)保溫層用導(dǎo)熱系數(shù)很小的材料做保溫層而起保溫作用。由于不要求保溫承重，選擇的靈活性較大。封閉空氣間層圍護(hù)構(gòu)造中的空氣層厚度，一般以 45 厘米為宜。間層外表最好采用強(qiáng)反射材料如鋁箔為了提高反射材料的耐久性，還應(yīng)采取涂塑處理等保護(hù)措施。保溫與承重相結(jié)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)小，機(jī)械強(qiáng)度滿足承重要求。保溫與承重相結(jié)合：空心板、空心砌塊、輕質(zhì)實(shí)心砌塊等，既能載重又能保溫?；旌闲蜆?gòu)造例如，既有實(shí)體保溫層，又有空氣層和承重層的外墻或屋頂構(gòu)造。第四章 建筑

15、圍護(hù)構(gòu)造的傳濕與防潮1.建筑圍護(hù)構(gòu)造的傳濕等溫吸濕曲線：呈“S型，顯示材料的吸濕機(jī)理分三種狀態(tài)：低濕度時(shí)為單分子吸濕；中濕度時(shí)為多分子吸濕；高濕度時(shí)為毛細(xì)吸濕?？梢?，材料中的水分主要以液態(tài)形式存在。材料的吸濕濕度在相對(duì)濕度一樣的條件下，隨溫度的降低而增加圍護(hù)構(gòu)造中的水分轉(zhuǎn)移： (1)水分轉(zhuǎn)移的動(dòng)力：當(dāng)材料內(nèi)部存在壓力差分壓力或總壓力水分的遷移。材料中包含的水分可以三種狀態(tài)存在：氣態(tài)水蒸氣(3)材料內(nèi)部可遷移的水的兩種狀態(tài)：以氣態(tài)的擴(kuò)散方式遷移；2.以液態(tài)水分的毛細(xì)滲透方式遷移(4)穩(wěn)態(tài)下水蒸氣滲透過程的計(jì)算與穩(wěn)定傳熱的計(jì)算方法完全相似： 1 1 (P P )Hie01 m2.hH 圍護(hù)構(gòu)造的總

16、水蒸氣滲透阻m2.h.Pa/g；0iP iP 。e圍護(hù)構(gòu)造的總水蒸氣滲透阻按下式確定：1H H HH. dd21 d3 . dm2012123m式中， dmm任一分層的厚度；任一分層材料的水蒸氣滲透系數(shù) g/m.h.Pa。水蒸氣的滲透系數(shù)是 1m 厚的物體，兩側(cè)水蒸氣分壓力差為 1Pa，1h 內(nèi)通過 1m2面積滲透的水蒸氣量。意義：水蒸氣的滲透系數(shù) 說明了材料的透氣能力，與材料的密實(shí)程度有關(guān)，材料的孔隙率越大，透氣性就越強(qiáng)。水蒸氣的滲透阻H 是圍護(hù)構(gòu)造或某一材料層，兩側(cè)水蒸氣分壓力差為 1Pa，通過 1m2 面積滲透 1g 水蒸氣所需要的時(shí)間。注：由于圍護(hù)構(gòu)造內(nèi)外外表的濕轉(zhuǎn)移阻 Hi H ，與

17、構(gòu)造材料層的蒸汽滲透阻本身相比是很微小e的，所以在計(jì)算總的蒸汽滲透阻時(shí)可以忽略不計(jì)。這樣圍護(hù)構(gòu)造內(nèi)外外表的水蒸氣分壓力可以近似iP PiP P H m1 ij 1H0ej(P P ) P m1 Hj 1H0j(P P )miieiie。圍護(hù)構(gòu)造內(nèi)任一層內(nèi)界面的水蒸氣分壓力可由下式計(jì)算：其中 m=2,3,4n3式中，m1 Hjj 1圍護(hù)構(gòu)造內(nèi)部冷凝的檢驗(yàn):冷凝危害：從室內(nèi)一側(cè)算起，由第一層至第m-1 層的水蒸氣滲透阻之和。內(nèi)衛(wèi)生，某些情況下還將直接影響生產(chǎn)和房間的使用。是一種看不見的隱患。凝水的凍融交替作用，抗凍性差的保溫材料便遭到破壞，從而降低構(gòu)造的使用質(zhì)量和耐久性。區(qū)分圍護(hù)構(gòu)造內(nèi)部是否會(huì)出現(xiàn)

18、冷凝現(xiàn)象，可按以下步驟進(jìn)展：t 和 P 和 ，然后按照上節(jié)3式計(jì)算圍護(hù)構(gòu)造各ie層的水蒸氣分壓力，并作出“ P 分布線。對(duì)于采暖房屋，設(shè)計(jì)中取當(dāng)?shù)夭膳诘氖彝饪諝馄骄鶞囟群推骄鄬?duì)濕度作為室外計(jì)算參數(shù)。根據(jù)室內(nèi)外空氣溫度ti線。和t ，確定各層溫度，并按照附錄2Pe的分布PPs線是否相交來判斷圍護(hù)構(gòu)造內(nèi)部是否出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，如圖。注：實(shí)踐和理論說明，在水蒸氣滲透的途徑中，如材料的水蒸氣滲透系數(shù)出現(xiàn)由大變小的界面，因水蒸.為圍護(hù)構(gòu)造內(nèi)部的“冷凝界面。冷凝強(qiáng)度當(dāng)出現(xiàn)內(nèi)部冷凝時(shí)冷凝界面處的水蒸氣分壓力已經(jīng)到達(dá)該界面溫度下的飽和水蒸氣分壓力P。s,c設(shè)由水蒸氣分壓力較高一側(cè)空氣進(jìn)到冷凝界面的水蒸氣滲透強(qiáng)

19、度為1，從界面滲透分壓力較低一側(cè)空氣的水蒸氣滲透強(qiáng)度為2，兩者之差即是界面處的冷凝強(qiáng)度c，如圖。 P PAPPs,cB建筑圍護(hù)構(gòu)造的防潮防止和控制外表冷凝 c12H0,iH0,e盡可能使圍護(hù)構(gòu)造內(nèi)外表附近的氣流暢通，家具，壁柜等不宜緊靠外墻；熱特性系數(shù)較大材料。二、高濕房間一般指冬季相對(duì)濕度高于75%的房間間歇性高濕條件的房屋，內(nèi)外表設(shè)防水層SWA 高吸水樹脂；連續(xù)性高濕條件房屋，設(shè)置吊頂將水引走；加強(qiáng)屋頂內(nèi)外表附近通風(fēng)。三、防止地面泛潮防止和控制內(nèi)部冷凝一、合理布置材料層的相對(duì)位置原那么：材料層次的布局應(yīng)盡量在水蒸氣滲透的通路上做到“進(jìn)難出易。如中圖。前面提到的 USD 屋面，也是進(jìn)難出易的

20、原那么設(shè)計(jì)的，如圖。二、設(shè)置隔汽層.word.word.word.三、設(shè)置通風(fēng)間層或泄氣溝道房屋建成后構(gòu)造的枯燥程度。對(duì)高濕度房間可采用設(shè)置通風(fēng)間層和泄氣溝道的方法如圖四、冷側(cè)設(shè)置密封空氣層在收汗效應(yīng)。第五章 建筑防熱與節(jié)能在防熱設(shè)計(jì)中，隔熱和通風(fēng)是主要的、同時(shí)也必須將窗口遮陽、環(huán)境綠化一起加以綜合考慮。屋頂與外墻的隔熱設(shè)計(jì)一、屋頂隔熱南方炎熱地區(qū)，日曬時(shí)數(shù)和太陽輻射強(qiáng)度以水平面為最大實(shí)體材料層和帶有 通風(fēng)間層隔熱屋頂混凝土蒸發(fā)屋面、淋水玻璃屋頂、成品隔熱板屋頂?shù)?。?shí)體材料層和帶有封閉空氣層的隔熱屋頂如圖,實(shí)體材料層屋頂 a-c, 空氣間層隔熱屋頂d-f為提高材料的隔熱能力，最好選用 和 的值

21、都比擬小的材料，同時(shí)還要注意材料的層次排列次序不同也影響構(gòu)造衰減的大小實(shí)體材料層屋頂 a-c利用封閉空氣間層隔熱。為減少屋頂外外表太陽輻射熱的吸收，還應(yīng)選擇淺色屋頂外飾面f 涂了層無水石膏。通風(fēng)屋頂優(yōu)點(diǎn)：有利于隔熱和散熱(下列圖為其幾種構(gòu)造方式)。閣樓屋頂這種屋頂通常在檐口、屋脊或山墻等處開通氣孔，有助于透氣、排濕和散熱。提高閣樓屋頂隔熱能力措施：加強(qiáng)閣樓空間的通風(fēng)是一種經(jīng)濟(jì)而有效的方法(如加大通風(fēng)口面積，合理布置通風(fēng)口位置等)。abc虎窗戶通風(fēng)等。植被隔熱屋頂特別適合于夏熱冬冷地區(qū)的城鎮(zhèn)建筑。無土種植，有土種植。無土種植是采用膨脹蛭石作培植基質(zhì)，它是一種密度小、保水性強(qiáng)、不腐爛、無異味的礦物材料。表溫度低，對(duì)環(huán)境的長波輻射熱少。蓄水屋頂在南方地區(qū)使用較多，有蓄水屋頂、淋水屋頂和噴水屋頂?shù)炔煌问健?-5cm物，或種植漂浮植物水浮蓮、水葫蘆等。優(yōu)點(diǎn)：a 屋頂外外表溫度、內(nèi)外表溫度、傳熱量大幅度下降；b 隨蓄水深度增加，內(nèi)外表溫度最大值愈低，15cm 水深為宜； c 在夏熱冬暖地區(qū)，不增加環(huán)境輻射反射。缺點(diǎn)：a 夜間不能利用屋頂散熱；b 增大了屋頂靜荷載；c 一年四季都不能沒有水。6.加氣混凝土蒸發(fā)屋面低建筑物面環(huán)境溫度、緩解環(huán)境熱島效應(yīng)的目的。淋水玻璃屋頂二、外墻隔