第三章-建筑環(huán)境學(xué)熱濕環(huán)境講課講稿

第四章

建筑(jiànzhù)熱濕環(huán)境第一頁(yè)，共96頁(yè)。建筑熱濕環(huán)境是如何(rúhé)形成的?是建筑環(huán)境中最重要的內(nèi)容!主要成因是外擾和內(nèi)擾的影響和建筑本身(běnshēn)的熱工性能.外擾：室外氣候參數(shù)，鄰室的空氣溫濕度內(nèi)擾：室內(nèi)設(shè)備、照明、人員等室內(nèi)熱濕源 第二頁(yè)，共96頁(yè)。第四章建筑(jiànzhù)熱濕環(huán)境

基本概念圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱作用過(guò)程：無(wú)論是通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱(chuánrè)傳濕還是室內(nèi)產(chǎn)熱產(chǎn)濕，其作用形式包括對(duì)流換熱（對(duì)流質(zhì)交換）、導(dǎo)熱（水蒸汽滲透）和輻射三種形式。對(duì)流換熱(對(duì)流質(zhì)(liúzhì)交換)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱傳濕室內(nèi)產(chǎn)熱產(chǎn)濕輻射導(dǎo)熱(水蒸汽滲透)第三頁(yè)，共96頁(yè)。得熱(HeatGainHG)：某時(shí)刻在內(nèi)外擾作用下進(jìn)入房間的總熱量叫做該時(shí)刻的得熱。如果得熱<0，意味著房間失去(shīqù)熱量。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱過(guò)程特點(diǎn)：由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱慣性的存在，通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱量與外擾之間存在著衰減和延遲的關(guān)系。得熱潛熱顯熱輻射得熱對(duì)流得熱第四章建筑(jiànzhù)熱濕環(huán)境

基本概念第四頁(yè)，共96頁(yè)。第一節(jié)

太陽(yáng)輻射(tàiyánɡfúshè)對(duì)建筑物的熱作用第五頁(yè)，共96頁(yè)。4.1太陽(yáng)輻射對(duì)建筑物的熱作用

4.1.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面(biǎomiàn)所吸收的太陽(yáng)輻射輻射熱是熱量Q投射到物體表面上時(shí)(shànɡshí)：全透明體：白體：黑體：第六頁(yè)，共96頁(yè)。1射線(shèxiàn)在不同介質(zhì)分界面上的反射百分比（r）其中：，n為折射指數(shù)。4.1太陽(yáng)輻射(fúshè)對(duì)建筑物的熱作用

4.1.2半透明物體對(duì)太陽(yáng)光輻射(fúshè)的吸收反射和透過(guò)第七頁(yè)，共96頁(yè)。2射線通過(guò)(tōngguò)薄層的吸收百分比輻射強(qiáng)度被吸收的百分比（某一波長(zhǎng)的射線單程通過(guò)(tōngguò)半透明薄層的吸收百分比）4.1太陽(yáng)輻射對(duì)建筑物的熱作用

4.1.2半透明物體對(duì)太陽(yáng)光輻射的吸收反射(fǎnshè)和透過(guò)第八頁(yè)，共96頁(yè)。3太陽(yáng)輻射在玻璃(bōlí)中傳遞過(guò)程玻璃(bōlí)對(duì)輻射的選擇性0.8可見(jiàn)光近紅外線長(zhǎng)波紅外線4.1太陽(yáng)輻射對(duì)建筑物的熱作用

4.1.2半透明物體(wùtǐ)對(duì)太陽(yáng)光輻射的吸收反射和透過(guò)普通玻璃的光譜透過(guò)率第九頁(yè)，共96頁(yè)。將具有低發(fā)射率、高紅外反射率的金屬（鋁、銅、銀、錫等），使用真空(zhēnkōng)沉積技術(shù)，在玻璃表面沉積一層極薄的金屬涂層，這樣就制成了Low-e(Low-emissivity)玻璃。對(duì)太陽(yáng)輻射有高透和低透不同性能。低透low-e玻璃(bōlí)4.1太陽(yáng)輻射對(duì)建筑物的熱作用

4.1.2半透明物體對(duì)太陽(yáng)光輻射的吸收(xīshōu)反射和透過(guò)3太陽(yáng)輻射在玻璃中傳遞過(guò)程第十頁(yè)，共96頁(yè)。玻璃(bōlí)的吸收百分比a0:4.1太陽(yáng)輻射(fúshè)對(duì)建筑物的熱作用

4.1.2半透明物體對(duì)太陽(yáng)光輻射(fúshè)的吸收反射和透過(guò)第十一頁(yè)，共96頁(yè)。陽(yáng)光照射到單層半透明薄層時(shí)，半透明薄層對(duì)于太陽(yáng)輻射的總反射(fǎnshè)率、吸收率和透過(guò)率是陽(yáng)光在半透明薄層內(nèi)進(jìn)行反射(fǎnshè)、吸收和透過(guò)的無(wú)窮次反復(fù)之后的無(wú)窮多項(xiàng)之和。4.1太陽(yáng)輻射(fúshè)對(duì)建筑物的熱作用

4.1.2半透明物體對(duì)太陽(yáng)光輻射(fúshè)的吸收反射和透過(guò)第十二頁(yè)，共96頁(yè)。陽(yáng)光(yángguāng)照射到雙層半透明薄層時(shí)，還要考慮兩層半透明薄層之間的無(wú)窮次反射，以及再對(duì)反射輻射的透過(guò)。假定兩層材料的吸收百分比和反射百分比完全相同，兩層的吸收率相同嗎？4.1太陽(yáng)輻射對(duì)建筑物的熱作用(zuòyòng)

4.1.2半透明物體對(duì)太陽(yáng)光輻射的吸收反射和透過(guò)第十三頁(yè)，共96頁(yè)。太陽(yáng)直射輻射大氣長(zhǎng)波輻射太空散射輻射對(duì)流換熱地面反射輻射環(huán)境長(zhǎng)波輻射地面長(zhǎng)波輻射壁體得熱4.1太陽(yáng)輻射對(duì)建筑物的熱作用

4.1.3室外空氣(kōngqì)綜合溫度第十四頁(yè)，共96頁(yè)。1建筑物外表面單位面積(miànjī)上的得熱量4.1太陽(yáng)輻射對(duì)建筑物的熱作用

4.1.3室外空氣綜合(zōnghé)溫度第十五頁(yè)，共96頁(yè)。60℃！35℃！2室外空氣(kōngqì)綜合溫度

Solar－airTemperature考慮了太陽(yáng)輻射的作用對(duì)表面換熱量的增強(qiáng)，相當(dāng)于在室外氣溫上增加了一個(gè)太陽(yáng)輻射的等效溫度值。是為了計(jì)算方便推出的一個(gè)當(dāng)量(dāngliàng)的室外溫度。如果考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面與天空和周?chē)矬w之間的長(zhǎng)波輻射：

如果忽略圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面與天空和周?chē)矬w之間的長(zhǎng)波輻射： 第十六頁(yè)，共96頁(yè)。人們常說(shuō)的太陽(yáng)(tàiyáng)下的“體感溫度”是什么？室外空氣綜合溫度與什么因素有關(guān)？高反射率鏡面外墻和紅磚外墻的室外空氣綜合溫度是否相同？請(qǐng)?jiān)囁阋幌率⑾奶?yáng)(tàiyáng)下的室外空氣綜合溫度比空氣溫度高多少？4.1太陽(yáng)輻射對(duì)建筑物的熱作用

4.1.3室外(shìwài)空氣綜合溫度2室外空氣(kōngqì)綜合溫度Solar－airTemperature第十七頁(yè)，共96頁(yè)。3天空輻射(fúshè)（夜間輻射(fúshè)）圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面與環(huán)境的長(zhǎng)波輻射(fúshè)換熱QL包括大氣長(zhǎng)波輻射(fúshè)以及來(lái)自地面和周?chē)ㄖ推渌矬w外表面的長(zhǎng)波輻射。如果僅考慮對(duì)天空的大氣長(zhǎng)波輻射(fúshè)和對(duì)地面的長(zhǎng)波輻射(fúshè)，則有：4.1太陽(yáng)輻射(tàiyánɡfúshè)對(duì)建筑物的熱作用

4.1.3室外空氣綜合溫度第十八頁(yè)，共96頁(yè)。經(jīng)驗(yàn)值：垂直壁面：QL=0水平屋面：QL/aout=3.5-4.0℃注意：夏季不考慮夜間輻射冬季必須考慮夜間輻射白天有天空輻射嗎？試算一個(gè)夜間的室外空氣(kōngqì)綜合溫度是多少？4.1太陽(yáng)輻射對(duì)建筑物的熱作用(zuòyòng)

4.1.3室外空氣綜合溫度3天空(tiānkōng)輻射（夜間輻射）第十九頁(yè)，共96頁(yè)。第二節(jié)建筑(jiànzhù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞與得熱第二十頁(yè)，共96頁(yè)。通過(guò)(tōngguò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的顯熱得熱通過(guò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)通過(guò)玻璃窗的得熱外表(wàibiǎo)面對(duì)流換熱外表面(biǎomiàn)日射通過(guò)墻體導(dǎo)熱兩種方式機(jī)理不同3.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞與得熱3.2.1通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的顯熱得熱第二十一頁(yè)，共96頁(yè)。由于熱慣性存在，通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量(rèliàng)和溫度的波動(dòng)幅度與外擾波動(dòng)幅度之間存在衰減和延遲的關(guān)系。衰減和滯后的程度取決于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱能力。3.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞(chuándì)與得熱3.2.1通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的顯熱得熱第二十二頁(yè)，共96頁(yè)。均質(zhì)板壁的一維不穩(wěn)定(wěndìng)導(dǎo)熱過(guò)程非均質(zhì)板壁的一維不穩(wěn)定(wěndìng)導(dǎo)熱過(guò)程3.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞(chuándì)與得熱3.2.2通過(guò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)第二十三頁(yè)，共96頁(yè)。非均質(zhì)板壁的一維不穩(wěn)定導(dǎo)熱過(guò)程：邊界條件：（由傅里葉定律(dìnglǜ)的表達(dá)式）圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)初始條件t(x,0)=f(x)其中內(nèi)表面長(zhǎng)波輻射：3.2建筑(jiànzhù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞與得熱3.2.2通過(guò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)第二十四頁(yè)，共96頁(yè)。x=0x=Qenv利用室外空氣綜合溫度簡(jiǎn)化外邊界條件：

實(shí)際由內(nèi)表面?zhèn)魅胧覂?nèi)的熱量為：

這部分熱量將以對(duì)流換熱和長(zhǎng)波輻射的形式向室內(nèi)傳播。只有對(duì)流換熱部分直接(zhíjiē)進(jìn)入空氣。3.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞(chuándì)與得熱3.2.2通過(guò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)第二十五頁(yè)，共96頁(yè)。板壁各層溫度(wēndù)隨室外溫度(wēndù)的變化3.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞與得熱3.2.2通過(guò)(tōngguò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)第二十六頁(yè)，共96頁(yè)。板壁內(nèi)表面溫度同時(shí)受室內(nèi)氣溫、室內(nèi)輻射熱源(rèyuán)和其它表面的溫度影響氣象和室內(nèi)氣溫對(duì)板壁傳熱量的影響比較確定，容易求得內(nèi)表面輻射對(duì)傳熱量的影響較復(fù)雜，涉及角系數(shù)和各表面溫度3.2建筑(jiànzhù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞與得熱3.2.2通過(guò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)第二十七頁(yè)，共96頁(yè)。內(nèi)表面輻射如何影響板壁(bǎnbì)的傳熱？Qin’=Qconv+Ql盡管Qin增加了，但Qout和Qcond卻是減少的。Tout,airQoutQcondQin=QconvTin,air3.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞與得熱3.2.2通過(guò)(tōngguò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)第二十八頁(yè)，共96頁(yè)。將內(nèi)邊界條件的長(zhǎng)波輻射線性化則可利用(lìyòng)線性疊加原理將氣象與室內(nèi)氣溫的影響與其它部分分離出來(lái)，稱(chēng)作：“通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱”HG

t=t1+t2氣象與室溫決定部分輻射造成的增量3.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞(chuándì)與得熱3.2.2通過(guò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)第二十九頁(yè)，共96頁(yè)。4-15式分解(fēnjiě)為4-16為4-17為3.2建筑(jiànzhù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞與得熱3.2.2通過(guò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)第三十頁(yè)，共96頁(yè)。通過(guò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱

內(nèi)表面(biǎomiàn)輻射導(dǎo)致的傳熱量差值將內(nèi)邊界條件線性化，則可利用線性疊加原理將氣象與室內(nèi)氣溫(qìwēn)的影響與其它部分分離出來(lái)，稱(chēng)作：“通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱”HGQin’(即前面的Qenv)和Qin(即HG)的差值即內(nèi)表面輻射導(dǎo)致的傳熱量差值:3.2建筑(jiànzhù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞與得熱3.2.2通過(guò)非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)第三十一頁(yè)，共96頁(yè)。玻璃窗的種類(lèi)(zhǒnglèi)與熱工性能窗框(chuānɡkuànɡ)型材有木框、鋁合金框、鋁合金斷熱框、塑鋼框、斷熱塑鋼框等；玻璃層間可充空氣、氮、氬、氪等或有真空夾層；玻璃層數(shù)有單玻、雙玻、三玻等，玻璃類(lèi)別有普通透明玻璃、有色玻璃、低輻射(Low-e)玻璃等；玻璃表面可以有各種輻射阻隔性能的鍍膜，如反射膜、low-e膜、有色遮光膜等，或在兩層玻璃之間的空間中架一層對(duì)近紅外線高反射率的熱鏡膜。3.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞(chuándì)與得熱3.2.3通過(guò)透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)第三十二頁(yè)，共96頁(yè)。玻璃窗的種類(lèi)(zhǒnglèi)與熱工性能我國(guó)民用建筑最常見(jiàn)的是鋁合金框或塑鋼框配單層或雙層普通透明玻璃，雙層玻璃間為空氣(kōngqì)夾層，北方地區(qū)很多建筑裝有兩層單玻窗。商用建筑有采用有色玻璃或反射鍍膜玻璃。發(fā)達(dá)國(guó)家寒冷地區(qū)的住宅則多裝有充惰性氣體的雙玻窗商用建筑多采用高絕熱性能的low-e玻璃窗。3.2建筑(jiànzhù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞與得熱3.2.3通過(guò)透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱第三十三頁(yè)，共96頁(yè)。不同結(jié)構(gòu)的窗有著不同的熱工性能U即傳熱系數(shù)Kglass氣體(qìtǐ)夾層和玻璃本身均有熱容，但較墻體小。玻璃窗的種類(lèi)(zhǒnglèi)與熱工性能第三十四頁(yè)，共96頁(yè)。通過(guò)玻璃板壁的傳熱透過(guò)玻璃的日射得熱通過(guò)玻璃窗的得熱通過(guò)(tōngguò)透光圍護(hù)的得熱得熱與玻璃窗的種類(lèi)(zhǒnglèi)及其熱工性能有重要的關(guān)系。3.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞與得熱3.2.3通過(guò)(tōngguò)透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱第三十五頁(yè)，共96頁(yè)。透過(guò)單位面積玻璃的太陽(yáng)輻射得熱：玻璃吸收太陽(yáng)輻射造成的房間得熱：注意：玻璃吸熱后會(huì)(hòuhuì)向內(nèi)、外兩側(cè)散熱總得熱：HGsolar＝HGglass,+HGglass,a3.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞(chuándì)與得熱3.2.3通過(guò)透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱第三十六頁(yè)，共96頁(yè)。標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)得熱

——以某種類(lèi)型(lèixíng)和厚度的玻璃作為標(biāo)準(zhǔn)透光材料，取其中無(wú)遮陽(yáng)條年下的太陽(yáng)得熱量標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)太陽(yáng)能熱率3.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞(chuándì)與得熱3.2.3通過(guò)透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱第三十七頁(yè)，共96頁(yè)。可利用(lìyòng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)玻璃的得熱SSGDi和SSGdif進(jìn)行修正來(lái)獲得簡(jiǎn)化計(jì)算結(jié)果：實(shí)際(shíjì)照射面積比玻璃的遮擋(zhēdǎng)系數(shù)遮陽(yáng)設(shè)施的遮陽(yáng)系數(shù)窗的有效面積系數(shù)3.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞與得熱3.2.3通過(guò)透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱第三十八頁(yè)，共96頁(yè)。玻璃窗的種類(lèi)(zhǒnglèi)與熱工性能無(wú)色玻璃(bōlí)表面覆蓋無(wú)色low-e涂層，可使這種窗的遮檔系數(shù)Cs低于0.33.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞與得熱3.2.3通過(guò)(tōngguò)透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱第三十九頁(yè)，共96頁(yè)。通過(guò)玻璃窗的長(zhǎng)波(chángbō)輻射???夜間除了通過(guò)玻璃窗的傳熱以外(yǐwài)，還有由于天空夜間輻射導(dǎo)致的散熱量采用low-玻璃可減少夜間輻射散熱通過(guò)玻璃窗的溫差傳熱量和天空長(zhǎng)波輻射的傳熱量可通過(guò)各層玻璃的熱平衡求得長(zhǎng)波輻射導(dǎo)熱和自然對(duì)流換熱長(zhǎng)波輻射室內(nèi)表面對(duì)玻璃的長(zhǎng)波輻射對(duì)流換熱第四十頁(yè)，共96頁(yè)?，F(xiàn)有遮陽(yáng)方式內(nèi)遮陽(yáng)：普通窗簾、百頁(yè)窗簾外遮陽(yáng)：挑檐、可調(diào)控(diàokònɡ)百頁(yè)、遮陽(yáng)蓬窗玻璃間遮陽(yáng)：夾在雙層玻璃間的百頁(yè)窗簾，百頁(yè)可調(diào)控(diàokònɡ)我國(guó)目前常見(jiàn)遮陽(yáng)方式內(nèi)遮陽(yáng)：窗簾外遮陽(yáng)：屋檐、遮雨檐、遮陽(yáng)蓬3.2建筑(jiànzhù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞與得熱3.2.4遮陽(yáng)方式第四十一頁(yè)，共96頁(yè)。外遮陽(yáng)(zhēyáng)和內(nèi)遮陽(yáng)(zhēyáng)有何區(qū)別?外遮陽(yáng)：只有透過(guò)(tòuɡuò)和吸收中的一部分成為得熱內(nèi)遮陽(yáng)：遮陽(yáng)設(shè)施吸收和透過(guò)部分(bùfen)全部為得熱反射對(duì)流透過(guò)對(duì)流透過(guò)反射第四十二頁(yè)，共96頁(yè)。通風(fēng)(tōngfēng)雙層玻璃窗，內(nèi)置百頁(yè)3.2.4遮陽(yáng)(zhēyáng)方式第四十三頁(yè)，共96頁(yè)。內(nèi)百頁(yè)(bǎiyè)無(wú)通風(fēng)(tōngfēng)有通風(fēng)(tōngfēng)第四十四頁(yè)，共96頁(yè)。濕傳遞的動(dòng)力(dònglì)是水蒸氣分壓力的差。墻體中水蒸氣的傳遞過(guò)程與墻體中的熱傳遞過(guò)程相類(lèi)似：w=Kv(Pout-Pin)kg/sm2水蒸汽滲透系數(shù)，kg/(Ns)或s/m：散濕系數(shù)(xìshù)kg/(Ns)或s/m第i層材料(cáiliào)的蒸汽滲透系數(shù)kgm/(Ns)或s3.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞與得熱3.2.5通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的濕傳遞第四十五頁(yè)，共96頁(yè)。穩(wěn)態(tài)時(shí)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部(nèibù)溫度從內(nèi)算起第層材料(cáiliào)外表面的溫度3.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞(chuándì)與得熱3.2.5通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的濕傳遞(chuándì)第四十六頁(yè)，共96頁(yè)。飽和水蒸汽分壓力溫度實(shí)際水蒸汽分壓力當(dāng)墻體內(nèi)實(shí)際水蒸汽分壓力高于飽和水蒸汽分壓力時(shí)，就可能(kěnéng)出現(xiàn)凝結(jié)或凍結(jié)，影響墻體保溫能力和強(qiáng)度。3.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞(chuándì)與得熱3.2.5通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的濕傳遞(chuándì)第四十七頁(yè)，共96頁(yè)。室內(nèi)顯熱熱源包括照明、電器設(shè)備、人員顯熱熱源散熱的形式：輻射：進(jìn)入墻體內(nèi)表面、空調(diào)輻射板、透過(guò)玻璃窗到室外、其它室內(nèi)物體表面（家具、人體等）；對(duì)流(duìliú)：直接進(jìn)入空氣。顯熱熱源輻射散熱的波長(zhǎng)特征：可見(jiàn)光和近紅外線：燈具、高溫?zé)嵩矗姞t等）長(zhǎng)波輻射：人體、常溫設(shè)備3.3以其他形式(xíngshì)進(jìn)入室內(nèi)的熱量和濕量3.3.1室內(nèi)產(chǎn)熱與產(chǎn)濕第四十八頁(yè)，共96頁(yè)。室內(nèi)濕源包括人員、水面、產(chǎn)濕設(shè)備散濕形式：直接進(jìn)入空氣(kōngqì)得熱往往考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)和家具的蓄熱，“得濕”一般不考慮“蓄濕”濕源與空氣(kōngqì)進(jìn)行質(zhì)交換同時(shí)一般伴隨顯熱交換有熱源濕表面：水分被加熱蒸發(fā)，向空氣(kōngqì)加入了顯熱和潛熱，顯熱交換量取決于水表面積無(wú)熱源濕表面：等焓過(guò)程，室內(nèi)空氣(kōngqì)的顯熱轉(zhuǎn)化為潛熱蒸汽源：可僅考慮潛熱交換3.3以其他形式(xíngshì)進(jìn)入室內(nèi)的熱量和濕量3.3.1室內(nèi)產(chǎn)熱與產(chǎn)濕第四十九頁(yè)，共96頁(yè)。人體(réntǐ)散熱散濕，見(jiàn)第四章！3.3以其他形式進(jìn)入(jìnrù)室內(nèi)的熱量和濕量3.3.1室內(nèi)產(chǎn)熱與產(chǎn)濕第五十頁(yè)，共96頁(yè)。夏季：室內(nèi)外溫差小，風(fēng)壓是主要?jiǎng)恿Χ荆菏覂?nèi)外溫差大，熱壓作用往往強(qiáng)于風(fēng)壓，造成底層房間熱負(fù)荷偏大。因此冬季冷風(fēng)滲透(shèntòu)往往不可忽略。理論求解方法：網(wǎng)絡(luò)平衡法，數(shù)值求解

3.3以其他形式進(jìn)入室內(nèi)的熱量和濕量3.3.2空氣(kōngqì)滲透帶來(lái)的得熱第五十一頁(yè)，共96頁(yè)。空氣(kōngqì)滲透量m3/h流速(liúsù)門(mén)窗縫隙(fèngxì)面積，m2計(jì)算風(fēng)壓引起的空氣滲透量；工程應(yīng)用：縫隙法、換氣次數(shù)法、縫隙法：氣密性系數(shù)當(dāng)量孔口面積面m3/（hpa1/1.5)3.3以其他形式進(jìn)入室內(nèi)的熱量和濕量3.3.2空氣滲透帶來(lái)的得熱第五十二頁(yè)，共96頁(yè)。網(wǎng)絡(luò)平衡(pínghéng)法原理節(jié)點(diǎn)平衡：AG＝0回路(huílù)壓力平衡：BP＝0各支路和節(jié)點(diǎn)均編號(hào)。網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)關(guān)聯(lián)矩陣A元素aij：由i點(diǎn)到j(luò)點(diǎn)為1，反之為-1，無(wú)關(guān)為0?；净芈肪仃嘊元素bij：由j支路與i回路同向?yàn)?，反之為-1，無(wú)關(guān)為0。第五十三頁(yè)，共96頁(yè)。冷負(fù)荷：維持一定室內(nèi)熱濕環(huán)境(huánjìng)所需要的在單位時(shí)間內(nèi)從室內(nèi)除去的熱量，包括顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷兩部分。如果把潛熱負(fù)荷表示為單位時(shí)間內(nèi)排除的水分，則又可稱(chēng)作濕負(fù)荷。熱負(fù)荷：維持一定室內(nèi)熱濕環(huán)境(huánjìng)所需要的在單位時(shí)間內(nèi)向室內(nèi)加入的熱量，包括顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷兩部分。如果只控制室內(nèi)溫度，則熱負(fù)荷就只包括顯熱負(fù)荷。3.4冷負(fù)荷(fùhè)與熱負(fù)荷(fùhè)3.4.1負(fù)荷(fùhè)的定義第五十四頁(yè)，共96頁(yè)。負(fù)荷的大小與去除或補(bǔ)充(bǔchōng)熱量的方式有關(guān)常規(guī)的送風(fēng)(sònɡfēnɡ)方式空調(diào)需要去除的是進(jìn)入到空氣中的得熱量。冷輻射(fúshè)板空調(diào)需要去除的熱量除了進(jìn)入到空氣中的熱量外，還包括貯存在熱表面上的熱量。第五十五頁(yè)，共96頁(yè)。各種得熱進(jìn)入空氣(kōngqì)的途徑（1）潛熱得熱、滲透空氣(kōngqì)得熱，得熱立刻成為瞬時(shí)冷負(fù)荷（2）通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱、通過(guò)玻璃窗日射得熱、室內(nèi)顯熱源散熱，對(duì)流得熱部分立刻成為瞬時(shí)冷負(fù)荷；（3）輻射得熱部分先傳到各內(nèi)表面，再以對(duì)流形式進(jìn)入空氣(kōngqì)成為瞬時(shí)冷負(fù)荷，因此負(fù)荷與得熱在時(shí)間上存在延遲。3.4冷負(fù)荷(fùhè)與熱負(fù)荷(fùhè)3.4.2負(fù)荷(fùhè)與得熱的關(guān)系第五十六頁(yè)，共96頁(yè)。3.4冷負(fù)荷(fùhè)與熱負(fù)荷(fùhè)3.4.2負(fù)荷(fùhè)與得熱的關(guān)系第五十七頁(yè)，共96頁(yè)。冷負(fù)荷與得熱有關(guān)，但不一定相等決定因素：空調(diào)形式送風(fēng)：負(fù)荷＝對(duì)流部分輻射：負(fù)荷＝對(duì)流部分＋輻射部分熱源(rèyuán)特性：對(duì)流與輻射的比例是多少？圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能：蓄熱能力如何？如果內(nèi)表面完全絕熱呢？房間的構(gòu)造（角系數(shù)）注意：輻射的存在是延遲和衰減的根源！3.4冷負(fù)荷(fùhè)與熱負(fù)荷(fùhè)3.4.2負(fù)荷(fùhè)與得熱的關(guān)系第五十八頁(yè)，共96頁(yè)。第五十九頁(yè)，共96頁(yè)。房間(fángjiān)空氣的熱平衡關(guān)系排除的對(duì)流熱＋空氣的顯熱增值＝室內(nèi)熱源(rèyuán)對(duì)流得熱＋壁面對(duì)流得熱＋滲透得熱第六十頁(yè)，共96頁(yè)。室內(nèi)(shìnèi)熱源對(duì)流得熱室內(nèi)熱源得熱＝室內(nèi)熱源對(duì)流(duìliú)得熱＋熱源向空調(diào)輻射板的輻射＋熱源向壁面的輻射第六十一頁(yè)，共96頁(yè)。壁面對(duì)流(duìliú)得熱通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱得熱＋本壁面獲得(huòdé)的通過(guò)玻璃窗的日射得熱＝壁面對(duì)流得熱＋本壁面向空調(diào)輻射設(shè)備的輻射＋本壁面向其他壁面的長(zhǎng)波輻射＋本壁面向熱源的輻射Qcond第六十二頁(yè)，共96頁(yè)。房間(fángjiān)的總冷負(fù)荷房間(fángjiān)的各種得熱空氣(kōngqì)的顯熱增值內(nèi)表面輻射導(dǎo)致的傳熱量差值得熱和冷負(fù)荷的差值房間空氣熱平衡的數(shù)學(xué)表達(dá)式對(duì)輻射項(xiàng)進(jìn)行了線性化而導(dǎo)出：第六十三頁(yè)，共96頁(yè)。第三類(lèi)邊界條件：太難求解(qiújiě)了！典型負(fù)荷(fùhè)計(jì)算方法原理介紹非均勻(jūnyún)板壁的不穩(wěn)定傳熱:其中內(nèi)表面長(zhǎng)波輻射：第六十四頁(yè)，共96頁(yè)。1946.USA1950s.USSR1967.Canada目的(mùdì)：使負(fù)荷計(jì)算能夠在工程應(yīng)用中實(shí)施發(fā)展：由不區(qū)分得熱和冷負(fù)荷發(fā)展到考慮二者的區(qū)別典型負(fù)荷計(jì)算方法原理(yuánlǐ)介紹第六十五頁(yè)，共96頁(yè)。穩(wěn)態(tài)算法不考慮建筑蓄熱，負(fù)荷預(yù)測(cè)值偏大動(dòng)態(tài)算法，積分變換求解微分方程(wēifēnfānɡchénɡ)冷負(fù)荷系數(shù)法、諧波反應(yīng)法：夏季設(shè)計(jì)日動(dòng)態(tài)模擬。計(jì)算機(jī)模擬軟件DOE2(美國(guó))、HASP(日本)、ESP(英國(guó))DeST(清華)常用的負(fù)荷(fùhè)求解法第六十六頁(yè)，共96頁(yè)。穩(wěn)態(tài)算法(suànfǎ)方法采用室內(nèi)外瞬時(shí)溫差或平均溫差，負(fù)荷與以往時(shí)刻的傳熱狀況無(wú)關(guān)：Q＝KFT特點(diǎn)簡(jiǎn)單，可手工計(jì)算未考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱性能，計(jì)算誤差偏大應(yīng)用條件蓄熱小的輕型簡(jiǎn)易(jiǎnyì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)室內(nèi)外溫差平均值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于室內(nèi)外溫度的波動(dòng)值(如冬季)第六十七頁(yè)，共96頁(yè)。穩(wěn)態(tài)算法舉例(jǔlì)：

北京室外氣溫和室內(nèi)控制溫度比較第六十八頁(yè)，共96頁(yè)。積分變換(biànhuàn)法原理對(duì)于常系數(shù)的線性偏微分方程，采用積分變換如傅立葉變換或拉普拉斯變換。積分變換的概念是把函數(shù)從一個(gè)域中移到另一個(gè)域中，在這個(gè)新的域中，函數(shù)呈現(xiàn)較簡(jiǎn)單(jiǎndān)的形式，因此可以求出解析解。然后再對(duì)求得的變換后的方程解進(jìn)行逆變換，獲得最終的解。B域：?jiǎn)栴}容易求解對(duì)函數(shù)進(jìn)行積分變換求解A域：?jiǎn)栴}難以求解對(duì)函數(shù)解進(jìn)行積分逆變換獲得解第六十九頁(yè)，共96頁(yè)。為何板壁(bǎnbì)不穩(wěn)定傳熱適用拉普拉斯變換？拉普拉斯變換的應(yīng)用條件時(shí)間(shíjiān)變化范圍為半無(wú)窮區(qū)間（0，+）必須是線性定常系統(tǒng)拉普拉斯變換的特點(diǎn)復(fù)雜函數(shù)變?yōu)楹?jiǎn)單函數(shù)偏微分方程變換為常微分方程常微分方程變換為代數(shù)方程拉普拉斯變換的解傳遞矩陣或s-傳遞函數(shù)的解的形式第七十頁(yè)，共96頁(yè)。傳遞函數(shù)與輸入量、輸出量的關(guān)系(guānxì)積分變換(biànhuàn)法原理傳遞函數(shù)G(s)僅由系統(tǒng)(xìtǒng)本身的特性決定，而與輸入量、輸出量無(wú)關(guān)，因此建筑的材料和形式一旦確定，就可求得其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)。這樣就可以通過(guò)輸入量和傳遞函數(shù)求得輸出量。如果輸入原函數(shù)是指數(shù)函數(shù)，則不需變換直接輸入，即可求得解的原函數(shù)。第七十一頁(yè)，共96頁(yè)。應(yīng)用(yìngyòng)條件對(duì)于普通材料的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過(guò)程，在其一般溫度變化的范圍內(nèi)，材料的物性參數(shù)變化不大，可近似看作是常數(shù)，可采用拉普拉斯變換(biànhuàn)法來(lái)求解。對(duì)于采用材料的物性參數(shù)隨溫度或時(shí)間有顯著變化的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過(guò)程，就不能采用拉普拉斯變換(biànhuàn)法來(lái)求解。第七十二頁(yè)，共96頁(yè)。線性定常系統(tǒng)(xìtǒng)的特性可應(yīng)用疊加原理對(duì)輸入的擾量和輸出的響應(yīng)進(jìn)行分解和疊加。當(dāng)輸入擾量作用的時(shí)間改變時(shí)，輸出響應(yīng)的時(shí)間在產(chǎn)生同向、同量(tónɡliànɡ)的變化，但輸出響應(yīng)的函數(shù)不會(huì)改變?？砂演斎肓窟M(jìn)行分解或離散為簡(jiǎn)單函數(shù)，再利用變換法進(jìn)行求解。求出分解或離散了的單元輸入的響應(yīng)，這些響應(yīng)也應(yīng)該呈簡(jiǎn)單函數(shù)形式。再把這些單元輸入的響應(yīng)進(jìn)行疊加，就可以得出實(shí)際輸入量連續(xù)作用下的系統(tǒng)的響應(yīng)輸出量。第七十三頁(yè)，共96頁(yè)。輸入(shūrù)邊界條件的處理方法輸入邊界條件的處理步驟邊界條件的離散或分解；求對(duì)單元(dānyuán)擾量的響應(yīng)；把對(duì)單元(dānyuán)擾量的響應(yīng)進(jìn)行疊加和疊加積分求和。兩種基于積分變換的負(fù)荷計(jì)算法：函數(shù)均采用拉普拉斯變換，邊界條件的處理方法不同對(duì)邊界條件進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解：諧波反應(yīng)法對(duì)邊界條件進(jìn)行時(shí)間序列離散：反應(yīng)系數(shù)法第七十四頁(yè)，共96頁(yè)。武漢市室外干球溫度的全年(quánnián)變化第七十五頁(yè)，共96頁(yè)。＝＋＋輸入(shūrù)邊界條件的處理方法：

傅立葉級(jí)數(shù)分解第七十六頁(yè)，共96頁(yè)。輸入邊界條件的處理(chǔlǐ)方法：

時(shí)間序列離散第七十七頁(yè)，共96頁(yè)。兩種積分(jīfēn)變換法反應(yīng)系數(shù)法(冷負(fù)荷系數(shù)法)：任何連續(xù)曲線均可離散為脈沖波之和。將外擾分解為脈沖，分別求得脈沖外擾的室內(nèi)(shìnèi)響應(yīng)，再進(jìn)行疊加室內(nèi)(shìnèi)負(fù)荷。對(duì)應(yīng)離散系統(tǒng)，拉普拉斯變換轉(zhuǎn)化為Z變換諧波反應(yīng)法：任何一連續(xù)可導(dǎo)曲線均可分解為正(余)弦波之和。把外擾分解為余弦波，分別求出每個(gè)正(余)弦波外擾的室內(nèi)(shìnèi)響應(yīng)，并進(jìn)行疊加。第七十八頁(yè)，共96頁(yè)。

設(shè)備使用(shǐyòng)1小時(shí)的室內(nèi)負(fù)荷響應(yīng)得熱：Q(t)－－輸入干擾負(fù)荷(fùhè)：CLQ(t)－－響應(yīng) 反應(yīng)系數(shù)(xìshù)法原理圖示(1)第七十九頁(yè)，共96頁(yè)。設(shè)備使用2小時(shí)的室內(nèi)(shìnèi)負(fù)荷反應(yīng)系數(shù)(xìshù)法原理圖示(2)第八十頁(yè)，共96頁(yè)。設(shè)備(shèbèi)使用10小時(shí)的室內(nèi)負(fù)荷響應(yīng)反應(yīng)(fǎnyìng)系數(shù)法原理圖示(3)第八十一頁(yè)，共96頁(yè)。反應(yīng)(fǎnyìng)系數(shù)法反應(yīng)系數(shù)的大小即反應(yīng)了某一項(xiàng)因素(yīnsù)對(duì)某時(shí)刻負(fù)荷大小的影響程度。反應(yīng)系數(shù)為0~1，相當(dāng)于影響為0~100%。內(nèi)外擾的處理內(nèi)擾采用冷負(fù)荷系數(shù)日射冷負(fù)荷采用冷負(fù)荷系數(shù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱采用冷負(fù)荷溫度第八十二頁(yè)，共96頁(yè)。(a)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱冷負(fù)荷基本計(jì)算式 Qcl()=KF[tcl()–tin]tcl()為冷負(fù)荷溫度逐時(shí)值，與圍護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型(lèixíng)、氣象條件、朝向有關(guān)。tcl()反映了室外空氣溫度、陽(yáng)光輻射、建筑物蓄熱等因素的綜合影響。tinKFtcl(t)Qcl(t)冷負(fù)荷溫度(wēndù)：一個(gè)當(dāng)量溫度(wēndù)室內(nèi)(shìnèi)溫度第八十三頁(yè)，共96頁(yè)。(b)日射冷負(fù)荷 Qcl()=FCsCnDt·maxCcl()F為窗面積，Dt·max是日射得熱因素最大值 Ccl()是冷負(fù)荷系數(shù)，與緯度、朝向有關(guān)。Cs為玻璃遮擋(zhēdǎng)系數(shù)，Cn為遮陽(yáng)系數(shù)。Qcl(t)D·maxFCsCnCcl()反應(yīng)(fǎnyìng)系數(shù)法第八十四頁(yè)，共96頁(yè)。內(nèi)擾冷負(fù)荷 Qcl()=HG(0)Ccl(-0) HG(0)為內(nèi)熱源散熱量 Ccl(-0)是冷負(fù)荷系數(shù) Ccl(-0)與開(kāi)始(kāishǐ)使用時(shí)間和 連續(xù)使用時(shí)間有關(guān)，與建 筑熱特性有關(guān)。QQcl()Ccl(t-0)反應(yīng)(fǎnyìng)系數(shù)法第八十五頁(yè)，共96頁(yè)。諧波(xiébō)反應(yīng)法對(duì)外擾的分解：室外空氣綜合溫度tz()=tzp+tz()=tzp+tznsin(n+n) =A0+Ansin(2n/T+n)對(duì)外擾的響應(yīng)形式：圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)不同頻率外擾有一定的衰減n=An/Bn與延遲n，響應(yīng)也是傅立葉級(jí)數(shù)形式：tin,n()=An/nsin(2n/T+n-n)]通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成(xíngchéng)的負(fù)荷：疊加tin,n()可得出tin()，通過(guò)tin()和室內(nèi)熱平衡就可求出負(fù)荷。第八十六頁(yè)，共96頁(yè)。諧波(xiébō)反應(yīng)法玻璃窗冷負(fù)荷傳熱溫差用外氣溫而不是室外綜合溫度(wēndù)：Qcl()=KFt()=KF[twp–tin+twnsin(n+n)]內(nèi)擾冷負(fù)荷對(duì)內(nèi)擾響應(yīng)的分解方法類(lèi)似對(duì)外擾響應(yīng)的分解。第八十七頁(yè)，共96頁(yè)。諧波反應(yīng)法的簡(jiǎn)化(jiǎnhuà)算法算法繁瑣，故需要簡(jiǎn)化傳導(dǎo)部分(墻、窗)：Qcl()=KFt-t為負(fù)荷溫差，表中值為室溫26℃時(shí)溫差，可修正。算法同冷負(fù)荷系數(shù)法。日射部分：Qcl()=xgxdCnCsFJ()xg窗有效面積系數(shù)，xd地點(diǎn)修正系數(shù)，J()為負(fù)荷強(qiáng)度(qiángdù)。xdJ相當(dāng)于冷負(fù)荷系數(shù)法的D·maxQcl()，xgF相當(dāng)于冷負(fù)荷系數(shù)法的F。內(nèi)擾部分：Qcl()=HG(0)JX-oJX-o為設(shè)備負(fù)荷強(qiáng)度(qiángdù)系數(shù)(-0時(shí)刻)，同冷負(fù)荷系數(shù)法的Ccl()。第八十八頁(yè)，共96頁(yè)。兩種積分變換(biànhuàn)法總結(jié)諧波反應(yīng)法的簡(jiǎn)化算法與冷負(fù)荷系數(shù)法形式(xíngshì)一致。為了便于手工計(jì)算，均把內(nèi)外擾通過(guò)一個(gè)板壁形成的冷負(fù)荷分離出來(lái)，作為一個(gè)孤立的過(guò)程處理，不考慮與其它墻面和熱源之間的相互影響。不能分析變物性的材料如相變材料制成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱過(guò)程。第八十