建筑物理筆記

第一章建筑熱工學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1.1室內(nèi)熱環(huán)境IndoorThermalandHumidEnvironment1.室內(nèi)熱濕環(huán)境構(gòu)成要素及其對(duì)人體熱舒適的影響（1）構(gòu)成室內(nèi)熱濕環(huán)境的要素：室內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、氣流速度、環(huán)境輻射溫度。（2）欲保持人體穩(wěn)定的體溫，體內(nèi)產(chǎn)熱量應(yīng)與環(huán)境失熱量相平衡。=M±C±R-E人體得失的熱量CRMetabolic人體產(chǎn)熱量Convection人體對(duì)流換熱量ERadiation人體輻射換熱量Evaporation人體蒸發(fā)散熱量2.室內(nèi)熱濕環(huán)境的評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)最簡便、最廣泛應(yīng)用的指標(biāo)是室內(nèi)空氣溫度。（1）有效溫度ETEffectiveTemperature包括因素有空氣溫度、空氣濕度和氣流速度。1（2）熱感覺PMV-PPD指標(biāo)將兩個(gè)人體參數(shù)列入考慮：人的活動(dòng)量和衣著情況-0.5~0.5IndexofInteriorHeatComfort%3.濕空氣的物理性質(zhì)(1)水蒸氣分壓力根據(jù)道爾頓分壓定律P=P+PwdP濕空氣總壓力P干空氣總壓力P水蒸氣分壓力wd2（2）空氣濕度絕對(duì)濕度單位體積空氣中所含水蒸氣的重量相對(duì)濕度RelativeHumidity濕空氣線圖（3）露點(diǎn)溫度大氣壓力一定，空氣含濕量不變的情況下，未飽和的空氣因冷卻而達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度。31.2室外熱濕環(huán)境OutdoorThermalandHumidEnvironment1.地區(qū)性氣候及其特征室外熱氣候構(gòu)成要素：一個(gè)地區(qū)的氣候狀況是許多因素綜合作用的結(jié)果，與建筑物密切相關(guān)的氣候因素有：太陽輻射、室外空氣溫度、空氣濕度、風(fēng)、降水等。（1）空氣溫度影響室外空氣溫度的因素：A.太陽輻射熱量(決定性作用)B.大氣環(huán)流作用C.下墊面狀況D.海拔高度、地形地貌等。室外氣溫有明顯的日變化與年變化規(guī)律。日較差:年較差:4（2）太陽輻射太陽輻射熱交換示意圖5（3）空氣濕度（4）風(fēng)大氣環(huán)流：地方風(fēng)：風(fēng)特性指標(biāo)：62.建筑氣候分區(qū)以及對(duì)建筑設(shè)計(jì)的基本要求建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)及設(shè)計(jì)要求全國建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)圖73.城市氣候及其起因（1）空氣溫度和輻射溫度（2）城市風(fēng)和紊流（3）溫度和降水（4）太陽輻射與日照81.3建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱基礎(chǔ)知識(shí)BasicKnowledgeofHeatTransmissionforEnvelopeStructure熱量傳遞三種基本方式：導(dǎo)熱、對(duì)流、輻射1.導(dǎo)熱（1）溫度場(chǎng)、溫度梯度和熱流密度（2）傅立葉公式FormulaofThermalTransmission-T)/d12（3）導(dǎo)熱系數(shù)2.對(duì)流分為自然對(duì)流naturalconvection和受迫對(duì)流forcedconvection。主要是空氣沿圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面流動(dòng)時(shí)，與壁面之間所產(chǎn)生的熱交換過程。一般情況下在壁面附近，存在著層流區(qū)、過渡區(qū)、紊流區(qū)三種流動(dòng)情況。93.輻射一般建筑材料看做灰體（1）物體表面對(duì)外來輻射的吸收與反射特性（2）物體之間的輻射換熱4.圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程AbsorptionConductionEmission10第二章建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱計(jì)算與應(yīng)用2.1穩(wěn)定傳熱SteadyHeatTransmissionPhenomena1.一維穩(wěn)定傳熱特征平壁：2.單層平壁的導(dǎo)熱和熱阻（1）單層勻質(zhì)平壁的導(dǎo)熱11熱阻越大圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫效果越好（2）多層平壁的導(dǎo)熱與熱阻計(jì)算總熱阻：qqq1231231233.平壁的穩(wěn)定傳熱過程4.封閉空氣間層的熱阻建筑設(shè)計(jì)中常利用封閉空氣間層作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫層對(duì)普通空氣間層，提高其熱阻，首要設(shè)法減少輻射換熱量系數(shù)小的反射材料，常用鋁箔12第三章建筑保溫與節(jié)能3,1建筑保溫與節(jié)能設(shè)計(jì)策略（1）充分利用太陽能（2）防止冷風(fēng)的不利影響（3）選擇合理的建筑體形和平面形式（4）房間具有良好的熱工特性、建筑具有整體保溫和蓄熱能力（5）建筑保溫系統(tǒng)科學(xué)、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)合理（6）建筑物具有舒適、高效的供熱系統(tǒng)3.2非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫與節(jié)能1.圍護(hù)結(jié)構(gòu)最小總傳熱阻的確定ttRnRiiett、t冬季室內(nèi)、外計(jì)算溫度；ieR圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面熱轉(zhuǎn)移阻；in溫差修正系數(shù)，取決于圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面所處的位置，查表求得；t允許溫差t，取決于房間的類型和要求，查表求得。ii2.樓底面的保溫節(jié)能133.3保溫材料與構(gòu)造1、影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素（1）密度：（2）濕度：14（3）保溫材料的選擇2、保溫構(gòu)造類型（1）保溫、承重合二為一（2）單設(shè)保溫層（3）復(fù)合構(gòu)造（4）封閉空氣層153、保溫層的位置（1）內(nèi)保溫——保溫層設(shè)在承重層內(nèi)側(cè)（2）外保溫——保溫層設(shè)在承重層外側(cè)（3）中保溫或夾芯保溫——保溫層設(shè)在承重結(jié)構(gòu)層中間三種保溫構(gòu)造的特點(diǎn)比較：4.倒鋪屋面5.熱橋保溫16度,ii且：ii17B.控制各向墻面的開窗面積C.提高窗的氣密性，減少冷風(fēng)滲透D.提高窗框的保溫性能E.增加玻璃部分的保溫能力19F.窗簾的使用3.5被動(dòng)式太陽能利用設(shè)計(jì)（1）主動(dòng)式太陽能建筑在利用太陽能的同時(shí)，靠機(jī)械動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，一定程度上也耗能。（2）被動(dòng)式太陽能建筑將建筑物自身或某一部分、構(gòu)件作為太陽能的集熱、蓄熱及散熱“設(shè)備”，而進(jìn)行太陽能與建筑用能的熱運(yùn)轉(zhuǎn)形式。A直接受益型被動(dòng)式太陽能建筑B集熱墻被動(dòng)式太陽能建筑20C附加日光間式被動(dòng)太陽能建筑D被動(dòng)式太陽能建筑21注意問題:(1)日光室的朝向應(yīng)選擇當(dāng)?shù)厝照諘r(shí)間長、太陽輻射強(qiáng)烈的方位，一般以東南、南、西南向?yàn)橐耍?2)日光室的玻璃應(yīng)選擇熱光比大的玻璃，并應(yīng)有較大的面積。這是因?yàn)椴Ａ嵌滩嵘渚€的透射體，而又是長波熱射線的非透射體，能阻擋日光室的熱量輻射外逸；(3)墻面對(duì)太陽輻射熱的吸收至關(guān)重要，表面一定要用對(duì)太陽輻射熱吸收系數(shù)大的材料；(4)上下通風(fēng)口尺寸應(yīng)適當(dāng)，過大、過小都會(huì)影響采暖效果；(5)在使用上，當(dāng)夜晚或無日輻射的時(shí)候，如日光室的氣溫低于室內(nèi)氣溫，應(yīng)關(guān)閉上、下通風(fēng)口，避免室內(nèi)熱量的損失。除利用太陽能采暖之外，在建筑上還可設(shè)法利用太陽能使建筑物的各部分產(chǎn)生較大的溫差，以加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)，也能取得較好的效果。22第四章建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳濕與防潮4.1建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳濕1.材料吸濕特性材料的吸濕濕度在相對(duì)濕度相同的條件下，隨溫度的降低而增加。2.圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的水分轉(zhuǎn)移當(dāng)材料內(nèi)部存在壓力差、濕度差、溫度差時(shí)，都能引起材料內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移，在材料內(nèi)部遷移的只能是兩種形態(tài)：一種是氣態(tài)擴(kuò)散的形式、一種是以液態(tài)水分的毛細(xì)滲透形式。233.內(nèi)部冷凝的檢驗(yàn)為判斷圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否會(huì)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，可按下述步驟檢驗(yàn):（1）根據(jù)室內(nèi)、外空氣的溫濕度，確定水蒸汽分壓力P和P，并依次計(jì)ie算出圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層的水蒸汽分壓力，作出P分布線。（2）根據(jù)室內(nèi)、外空氣溫度t和t，確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層的溫度，并從附錄ieⅢ中查出相應(yīng)的飽和水蒸汽分壓力P，作出P分布線。ss（3）根據(jù)P線與Ps線相交與否來判斷圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否會(huì)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象。PP24圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部冷凝的判斷4.冷凝位置及冷凝強(qiáng)度在圍護(hù)結(jié)構(gòu)蒸汽滲透的途徑中，若材料的蒸汽滲透系數(shù)出現(xiàn)由大變小的界面，水蒸汽在此將遇到較大的阻礙，最易發(fā)生冷凝現(xiàn)象。習(xí)慣上把這個(gè)最易出現(xiàn)冷凝而且凝結(jié)最嚴(yán)重的界面，叫做圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的“冷凝界面”，如圖。4.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的防潮1.防止和控制表面冷凝A.對(duì)于正常濕度的采暖房間，若圍護(hù)結(jié)構(gòu)已按最小總熱阻設(shè)計(jì)，且保溫薄弱的部位也進(jìn)行了檢驗(yàn)和處理，一般情況下不會(huì)出現(xiàn)表面冷凝現(xiàn)象。但使用中應(yīng)盡可能使圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面附近的氣流暢通，家具不宜緊靠外墻布25置。為防止供熱不均勻而引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度的波動(dòng)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面層宜采用蓄熱系數(shù)較大的材料，利用它蓄存的熱量起調(diào)節(jié)作用，減少出現(xiàn)周期性冷凝的可能。B.對(duì)于高濕房間，一般是指冬季室內(nèi)空氣溫度處于18~20℃以上，而相對(duì)濕度高于75％的房間。此類建筑應(yīng)盡量防止表面顯潮和滴水現(xiàn)象，以免結(jié)構(gòu)受潮和影響房間使用質(zhì)量。當(dāng)房屋在使用中處于短暫或間歇性高濕狀況時(shí)，為避免圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面冷凝水形成水滴下落，內(nèi)表面可采用吸濕能力強(qiáng)又耐潮濕的飾面層。在凝結(jié)期，水分被飾面層所吸收，待房間比較干燥時(shí)，水分又從飾面層蒸發(fā)出去。當(dāng)房屋在使用中處于連續(xù)高濕狀態(tài)時(shí)，為避免圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部受潮，內(nèi)表面應(yīng)設(shè)不透水飾面或增設(shè)防水層，以阻止冷凝水滲入圍護(hù)結(jié)構(gòu)深部。對(duì)于那種連續(xù)處于高濕條件下、又不允許內(nèi)表面冷凝水滴落的房間，內(nèi)表面在采用不透水材料層時(shí)，還應(yīng)在構(gòu)造上采取措施將表面冷凝水滴導(dǎo)流，并有組織地排除。2.防止和控制內(nèi)部冷凝A.材料層次的布置使水蒸汽“進(jìn)難出易”26B.設(shè)置隔汽層建筑設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)工作，盡管“進(jìn)難出易”是合理構(gòu)造的原則，但有時(shí)卻難以完全遵循。此時(shí)為了消除或減弱圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的冷凝現(xiàn)象，在保溫層蒸汽滲入的一側(cè)設(shè)置隔蒸汽層，使水蒸汽分壓力急劇下降，從而避免內(nèi)部冷凝的產(chǎn)生。采用隔汽層防止和控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部冷凝，是目前設(shè)計(jì)中應(yīng)用最普遍的一種措施。C.設(shè)置通風(fēng)間層或泄汽溝道設(shè)置隔汽層雖能改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的濕狀況，但有時(shí)并不一定是最妥善的辦法，因?yàn)楦羝麑拥母羝|(zhì)量在施工和使用過程中難以保證。為此，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中設(shè)置通風(fēng)間層或泄汽通道。273.防止夏季結(jié)露的措施密閉防結(jié)露（6）通風(fēng)防結(jié)露（7）空調(diào)防結(jié)露4.防止地面泛潮的措施在我國廣大南方地區(qū)，由于春季大量的降水，春夏之交氣溫驟升驟降，變化幅度甚大，加之空氣的濕度大，當(dāng)空氣溫度突然升高時(shí)，某些表面特別是地面的溫度將處于露點(diǎn)溫度之下，于是出現(xiàn)了泛潮現(xiàn)象。由于南方地區(qū)的氣候條件與北方地區(qū)顯著不同，建筑狀況也有許多區(qū)別，因此地面泛潮的防止措施也與采暖建筑不盡相同。28第五章建筑放熱與節(jié)能5.1熱氣候特征與防熱途徑1.熱氣候特征與我國炎熱地區(qū)的范圍濕熱地區(qū)建筑，總體布置靈活。防熱措施有陽臺(tái)、涼臺(tái)、遮陽板、通風(fēng)屋頂?shù)?。干熱地區(qū)建筑生土建筑、內(nèi)院、柱廊、空氣層隔熱等等。2.室內(nèi)過熱的原因和防熱措施29（1）夏季室內(nèi)過熱的原因A.較高的室外氣溫;B.較強(qiáng)的太陽熱輻射;C.室內(nèi)生產(chǎn)、生活產(chǎn)熱;D.圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱能力差。（2）建筑防熱的綜合處理措施a城市、區(qū)域以及建筑的科學(xué)規(guī)劃b房間的自然通風(fēng)組織c圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱與散熱d窗口遮陽f較高的環(huán)境綠化率與合理的建筑飾面處理室內(nèi)環(huán)境過熱往往是多種因素造成的，因此，必須采取綜合措施才能取得較好的效果。305.2屋頂與外墻的隔熱設(shè)計(jì)1.隔熱設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)房間在自然通風(fēng)情況下，建筑物的屋頂和東、西外墻的內(nèi)表面最高溫度應(yīng)滿足下式要求：≤tmaxe.max式中max——圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面最高溫度(℃)；e.max——夏季室外計(jì)算溫度最高值(℃)。312.室外綜合溫度由于引起室內(nèi)溫度過熱的室外環(huán)境氣候因素主要是太陽熱輻射和室外氣溫。它們對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱作用方式雖然不同，但對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響結(jié)果卻是一樣的，即最終結(jié)果都使圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度升高。為了便于進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱計(jì)算和設(shè)計(jì)，有必要給定一個(gè)室外熱作用參數(shù)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)所受熱作用及室外綜合溫度的概念室外綜合溫度除有周期波動(dòng)外，還有以下特點(diǎn)：A.在夏季，同一地點(diǎn)、同一天中，各朝向的太陽輻射照度是不同的。即使房屋各朝向的外表面狀況相同，各朝向的室外綜合溫度也是不一樣的。B.在室外綜合溫度中，太陽輻射熱當(dāng)量溫度表示圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面所吸收的太陽輻射熱對(duì)室外熱作用提高的程度。外表面太陽輻射熱吸收系數(shù)起著舉足輕重的作用。室外綜合溫度并非完全客觀的參數(shù)，而是具有人為因素的影響。C.由于室外綜合溫度呈周期性波動(dòng)變化，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)的計(jì)算中，必須確定其最大值、平均值及振幅。3.外圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱計(jì)算夏季自然通風(fēng)的房屋建筑，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面受到室外綜合溫度的周期性熱作用，內(nèi)表面則處于室內(nèi)空氣周期性熱作用下，這兩種溫度的波動(dòng)周期都是3224h。因此，應(yīng)按雙向周期性傳熱理論計(jì)算。當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造方案確定后，便可進(jìn)行隔熱性能的驗(yàn)算，其目的是檢驗(yàn)內(nèi)表面最高溫度是否滿足(規(guī)范)要求。4.外圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)原則（1）分清主次,突出重點(diǎn);首先且重要的是屋頂；其次是西、東墻;…（2）選用淺色、平滑的材料做圍護(hù)結(jié)構(gòu)外飾面；（3）重視建筑遮陽的作用；（4）設(shè)置通風(fēng)間層構(gòu)造，分流傳熱量；（5）促使太陽能轉(zhuǎn)化，減少建筑及圍護(hù)結(jié)構(gòu)獲取的熱量。5.外圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱措施及構(gòu)造圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱是防止夏季室內(nèi)過熱的重要途徑。國內(nèi)許多單位和學(xué)者進(jìn)行了卓有成效的探討與研究，取得了豐碩的成果。(1)屋頂隔熱A.采用淺色外飾面，減小當(dāng)量溫度B.增大熱阻與熱惰性33C.通風(fēng)隔熱屋頂34D.蓄水隔熱屋頂E.種植隔熱屋頂35(2)墻體隔熱5.4房間的自然通風(fēng)1、通風(fēng)的效用2、通風(fēng)的類型364、自然通風(fēng)的要求自然通風(fēng)組織的關(guān)鍵是要讓房間形成穿堂風(fēng)。穿堂風(fēng)即風(fēng)從迎風(fēng)面的進(jìn)風(fēng)口吹入，穿過整個(gè)房間或房間的大部分區(qū)域，從背風(fēng)面的出風(fēng)口吹出。對(duì)穿堂風(fēng)的要求：（1）風(fēng)場(chǎng)均勻；（2）流線短捷；（3）風(fēng)速適宜（0.3~1.0m/s)（4）穿過人經(jīng)常活動(dòng)的區(qū)域。5、自然通風(fēng)組織的建筑措施?正確選擇建筑的朝向、間距；?合理布置建筑組群及其空間構(gòu)成；?確定合理的建筑平面形式；?選擇合理的建筑平面形式；計(jì)算確定洞口的面積、位置及構(gòu)造（1）建筑朝向與間距38風(fēng)向投射角（2）建筑群的布局39（3）建筑的平面布置與剖面設(shè)計(jì)4