建筑物理 第一章第1節(jié)室內(nèi)空氣環(huán)境第2節(jié)傳熱基礎(chǔ)

第1節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境室內(nèi)熱環(huán)境室內(nèi)空氣溫度室內(nèi)空氣濕度室內(nèi)氣流速度環(huán)境輻射溫度一、室內(nèi)熱環(huán)境組成要素及其對(duì)人體熱舒適的影響人體舒適度與人體本身和室內(nèi)熱環(huán)境有關(guān)人體人體產(chǎn)熱量衣著情況△q=0△q<0△q>0體溫恒定不變體溫上升體溫下降人體得熱△q=qm-qe±qr±qcqmqeqrqc△q人體產(chǎn)熱量人體蒸發(fā)散熱量人體輻射換熱量人體對(duì)流換熱量人體得失的熱量正常熱平衡對(duì)流換熱占25%~30%輻射散熱占45%~50%呼吸和無感覺散熱占25%~30%負(fù)載熱平衡四要素人體產(chǎn)熱量衣著情況舒適的可以忍受不可忍受對(duì)于不舒適的熱環(huán)境，可通過調(diào)溫設(shè)施來改變?nèi)秉c(diǎn):1、經(jīng)濟(jì)上不合適2、降低人體對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)能力不利于健康二、室內(nèi)熱環(huán)境的評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)1、有效溫度ET1923~1925包含因素：氣溫、空氣濕度和氣流速度評(píng)價(jià)依據(jù)：人的主觀反映方法：A相對(duì)濕度為100%氣流速度為0.1m/s溫度？B相對(duì)濕度氣流速度溫度為B室的有效溫度新的有效溫度ET(℃)43403530201510主觀熱感覺允許上限酷熱炎熱熱稍熱適中稍冷冷寒冷嚴(yán)寒PMV

-3

-2

-1

0

1

2

3熱感覺寒冷冷稍冷適中稍熱熱炎熱不滿意率90%70%30%

5%30%70%90%2、PMV-PPD指標(biāo)（70年代房格爾丹麥）包含因素：四個(gè)環(huán)境要素，兩個(gè)人體要素（人的活動(dòng)量和衣著情況）方法：受試對(duì)象在實(shí)驗(yàn)中對(duì)某種環(huán)境因數(shù)組合的人感覺的投票值第2節(jié)室外熱環(huán)境一、地區(qū)性氣候及其特征1、室外氣溫2、太陽輻射是評(píng)價(jià)不同地區(qū)氣候冷暖的根據(jù)地表大氣熱過程的主要能源太陽常數(shù)：垂直與入射光線的大氣界面單位面積上的熱輻射流實(shí)測(cè)大小為1256W/m2總輻射量直接輻射散射輻射3、空氣濕度絕對(duì)濕度變化不大相對(duì)濕度變化很大4、風(fēng)NNEESESSWWNW風(fēng)向頻率圖（風(fēng)向玫瑰圖）注意：除最里環(huán)外，每環(huán)代表5%實(shí)測(cè)時(shí)各個(gè)方向上的風(fēng)出現(xiàn)次數(shù)占總次數(shù)的百分比包含：大氣環(huán)流地方風(fēng)夜日白天夜間和清晨日夜地方風(fēng)水陸風(fēng)林原風(fēng)山谷風(fēng)二、建筑氣候分區(qū)及對(duì)建筑熱工設(shè)計(jì)的基本要求蒙古族氈包西藏民居沿崖窯洞云南竹樓北京四合院三、城市氣候及對(duì)建筑設(shè)計(jì)的影響1、空氣溫度和輻射溫度2、城市風(fēng)3、空氣濕度和降水空氣溫度城市大于郊外輻射溫度城市大于郊外特征風(fēng)速小于郊外風(fēng)向無規(guī)律會(huì)形成無風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)區(qū)降水量多空氣濕度小4、太陽輻射強(qiáng)度較郊區(qū)小，但吸收高影響因素：參數(shù)變化特征參數(shù)變化特征紫外輻射大量減少紊流增大可見光輻射減少溫度增加紅外輻射增加濕度白天增大，夜間減小能見度降低云量城區(qū)濕霧，下風(fēng)云量增加蒸發(fā)減少霧或增加，或減少熱流通量增加降水雨水增加，降雪減少風(fēng)速減小1、地表形態(tài)的改變2、高密度的人口分布對(duì)能源與資源結(jié)構(gòu)的改變建筑熱工學(xué)主要任務(wù)：

通過建筑上的規(guī)劃，有效的防護(hù)或利用室內(nèi)外熱作用，經(jīng)濟(jì)、合理地解決房屋的保溫、防熱、防潮、日照等問題；配備適當(dāng)?shù)脑O(shè)備調(diào)節(jié)（采暖、空調(diào)）；創(chuàng)造和完善裝配房屋的建筑構(gòu)件以創(chuàng)造良好的室內(nèi)熱環(huán)境，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耐久性。第一章建筑熱工學(xué)基本知識(shí)第二節(jié)傳熱的基礎(chǔ)知識(shí)傳熱條件：有溫差，熱量總是自發(fā)地由高溫物體

向低溫物體傳遞。導(dǎo)熱、對(duì)流、輻射傳熱的基本方式：一、導(dǎo)熱

指溫度不同的物體直接接觸時(shí),靠物質(zhì)微觀粒子(分子、原子、自由電子等）的熱運(yùn)動(dòng)而引起的熱能轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。導(dǎo)熱傳播途徑：固體、液體和氣體中發(fā)生。只有在密實(shí)的固體中才存在單純的導(dǎo)熱過程，若是有孔隙的固體還會(huì)有對(duì)流和輻射換熱現(xiàn)象。Qd二、對(duì)流

依靠物體的宏觀相對(duì)位移，把熱量由一處傳遞到一處的現(xiàn)象。特點(diǎn)：單純的對(duì)流換熱過程是不存在的，對(duì)流的同時(shí)總伴隨著導(dǎo)熱。Qt三、輻射

指依靠物體表面向外發(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。特點(diǎn)：

只要物體溫度高于絕對(duì)零度，其表面都在不停地向四周發(fā)射輻射熱，同時(shí)不斷吸收其它物體投射來的輻射熱。且參與換熱的兩物體不需直接接觸。熱能輻射能熱能F1F2Q1-21.

實(shí)際的傳熱過程，往往同時(shí)存在兩種或三種上述基本的傳熱形式。如：輻射換熱外內(nèi)導(dǎo)熱對(duì)流換熱輻射換熱對(duì)流換熱2.傳熱的必要條件：溫度場(chǎng)XZY0θ=θ（t）——不穩(wěn)定溫度場(chǎng)θ=恒量——穩(wěn)定溫度場(chǎng)θ=θ(x,y,z,t)第三節(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱基礎(chǔ)知識(shí)一、平壁導(dǎo)熱且假定ＸＱ不隨時(shí)間變化Ｆd（一）經(jīng)過單層平壁導(dǎo)熱實(shí)踐證明：1、傳熱量Q——總導(dǎo)熱量，單位千焦耳（KJ），定義從高溫

到低溫為正，反之為負(fù)——導(dǎo)熱系數(shù)瓦／米.開爾文（W/mK）——平壁內(nèi)表面的溫度——平壁外表面外的溫度——平壁的厚度m——垂直于熱流方向的平壁的表面積m2——導(dǎo)熱進(jìn)行的時(shí)間小時(shí)h

ＱＦd2.熱流強(qiáng)度熱阻R——熱流通過平壁時(shí)遇到的阻力。—單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱流量單位：W/m2或：在相同的溫差條件下，熱阻越大，通過材料層的熱量越少要增加熱阻，可增加厚度或選用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料4、導(dǎo)熱系數(shù)材料導(dǎo)熱系數(shù)是說明穩(wěn)定導(dǎo)熱條件下材料導(dǎo)熱特性的指標(biāo)。物理含義：當(dāng)材料層單位厚度內(nèi)的溫差為1℃時(shí)，在1小時(shí)內(nèi)通過1m2表面積的熱量氣體的導(dǎo)熱系數(shù)最小，因而靜止不動(dòng)的空氣有良好的保溫性能，液體的導(dǎo)熱系數(shù)次之，金屬的導(dǎo)熱系數(shù)最大。工程上常把值小于0.3W/(m.k)的材料作為保溫隔熱材料，如礦棉、泡沫塑料、珍珠巖、蛭石等。絕大多數(shù)建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)介于0.3~3.5W/(mK)影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素主要是容重和濕度二、經(jīng)過多層平壁的導(dǎo)熱凡是由幾層不同材料組成的平壁稱為“多層壁”，例如雙面粉刷的磚砌體。d1d2d3λ1λ2λ3θiθe設(shè)，且θ不隨時(shí)間變化表示層間接觸面的溫度。θ2θ3整個(gè)平壁看作三個(gè)單層壁組成，分別計(jì)算通過每一層的熱流強(qiáng)度。d1d2d3λ1λ2λ3θeθiθ2θ3Q穩(wěn)定導(dǎo)熱條件下：否則θ會(huì)隨時(shí)間變化！R1

、R2

、R3分別為第一、二、三層的熱阻式中每一項(xiàng)Rj

代表第J層的熱阻，為

第N層外表面的溫度。結(jié)論：多層壁的總熱阻等于各層熱阻之和對(duì)于n層多壁層的導(dǎo)熱計(jì)算公式可依次類推為：1234n例：如圖所示外墻，當(dāng)其面積為5平方米，內(nèi)外墻溫度各為18°C和-12°C時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)的傳熱量23抹面墻（石灰水泥復(fù)合砂漿）加氣混凝土（密度為500kg/m3）鋼筋混凝土20150180201抹面墻（石灰水泥復(fù)合砂漿）加氣混凝土（密度為500kg/m3）鋼筋混凝土由附表一各層熱阻抹面墻加氣混凝土鋼筋混凝土墻體傳熱阻墻體傳熱阻單位時(shí)間傳熱量工程上有時(shí)需知各層接觸面的溫度根據(jù)式（1）及（2）可得：由上式知：每一層平壁內(nèi)的溫度分布是直線，但整個(gè)多層的導(dǎo)熱系數(shù)不同，溫度呈折線狀1234n結(jié)論：對(duì)流換熱的強(qiáng)弱主要取決于層流邊界層的

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)。對(duì)流換熱的公式計(jì)算——對(duì)流換熱強(qiáng)度

W/m2——固體壁面溫度——流體主體部分溫度第3節(jié)平壁的穩(wěn)定傳熱傳熱過程——室內(nèi)外熱環(huán)境通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)而進(jìn)行的熱量交換，包含導(dǎo)熱、對(duì)流以及輻射換熱方式溫度場(chǎng)不隨時(shí)間變化的傳熱過程——穩(wěn)定傳熱過程λ1λ2λ3

d1d2d3tite設(shè):ti

>

te傳熱過程經(jīng)歷三個(gè)階段λ1λ2λ3

d1d2d3tite一、內(nèi)表面吸熱t(yī)i>θi,內(nèi)表面以對(duì)流和輻射的方式吸熱—平壁內(nèi)表面吸熱量w/m2

—

室內(nèi)空氣以對(duì)流形式傳給平壁內(nèi)表面的熱量—室內(nèi)其它表面以輻射形式傳給平壁內(nèi)表面的熱量

w/m2—平壁內(nèi)表面的熱轉(zhuǎn)移系數(shù)

w/（m2K）—室內(nèi)空氣及其它表面的溫度—圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的溫度θi內(nèi)表面熱轉(zhuǎn)移阻Ri經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表面特性IW/(m2?K))RI((m2?K)/W)墻面、地面、表面平整或有肋狀突出物的頂棚（h/s0.3）

8.7

0.11有肋狀突出物的頂棚（h/s>0.3）

7.6

0.13λ1λ2λ3

d1d2d3tite二、平壁材料層的導(dǎo)熱θiθe——通過平壁的導(dǎo)熱量w/m2——平壁外表面的溫度℃三、外表面的散熱θe>te

,外表面把熱量以對(duì)流和輻射的方式傳給室外的空氣——外表面的散熱量，w/m2

——外表面的熱轉(zhuǎn)移系數(shù)，w/（m2K)季節(jié)表面特征eRe冬季外墻、屋頂、與室外空氣直接接觸的表面23.00.04與室外空氣相通的不采暖地下室上面樓板17.00.06悶頂、外墻上有窗不采暖地下室上面樓板12.00.08外墻上無窗的不采暖地下室上面的樓板6.00.17夏季外墻和屋頂19.00.05qe

e對(duì)于一維穩(wěn)定傳熱過程,上式聯(lián)立:q—通過平壁的傳熱量w/m2

R0—平壁的總傳熱阻R0—平壁的總傳熱阻，表示熱量叢平壁一側(cè)傳到另一側(cè)是所受到的總阻力（m2K/w）物理含義：當(dāng)ti-te=1℃時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過平壁單位表面積的傳熱量w/（m2K)K0—平壁的傳熱系數(shù)常見的圍護(hù)結(jié)構(gòu)有：

單一材料層、組合材料層和封閉空氣間層等（一）單一材料層的熱阻（二）組合材料層的熱阻組合壁：在建筑工程中，維護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部個(gè)別材料層常出現(xiàn)兩種以上材料組成的組合材料層。材料層的熱阻組合壁的平均導(dǎo)熱熱阻：式中F是各部分在垂直熱流方向的表面積M2平行于熱流方向沿材料層中不同材料的界面將其分隔為1、2、3等部分計(jì)算各部分的熱阻R1R2R3123求組合壁的導(dǎo)熱熱阻1—石灰沙漿2—紅磚砌體3—爐渣4—水泥沙漿12341402801401515120120240解由附錄I查得各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)為磚砌體爐渣石灰砂漿水泥砂漿這里我們截取高為6m、寬為1m的一塊磚作為計(jì)算單元。1.求各材料熱阻：R磚=R渣=2.求平均熱阻（由式1-7得）3.整個(gè)多層壁的導(dǎo)熱熱阻為：R=R1+R2+R3+R4+R5=0.015/0.93+0.12/0.81+0.541+0.12/0.81+0.015/0.81=0.872m2*K/W組合壁的