建筑熱工學第一章緒論

第1章建筑熱工學基本知識第2章穩(wěn)定傳熱第3章建筑保溫第4章外圍護結構的濕狀況第5章建筑隔熱第6章建筑日照

概述：各地區(qū)建筑物的形式、風格受氣候條件的影響。建筑物的室內外主要氣候因素：室外氣候因素：太陽熱輻射、空氣溫濕度、風、雨、雪等，統(tǒng)稱為“室外熱作用”；室內氣候因素：空氣的溫濕度、生產和生活散發(fā)的熱量與水分等，統(tǒng)稱為“室內熱作用”。作業(yè)（任選其一論述）：風的形成機理雨的形成機理雪的形成機理室內氣候對人體的影響主要表現(xiàn)在冷熱感。冷熱感取決于人體新陳代謝產生的熱量和人體向周圍環(huán)境散熱量之間的平衡關系，如圖。體溫恒定；體溫上升；體溫下降。qr:人體與環(huán)境輻射換熱率qw:人體蒸發(fā)散熱率qm:人體新陳代謝產熱率qc:人體與環(huán)境對流換熱率所謂按正常比例散熱，指的是對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”。建筑熱工學的任務：（1）如何通過建筑物和規(guī)劃上的手段有效防護或利用室內外氣候因素，合理解決房屋的日照、保溫、防熱、防潮等問題；（2）如何配備適當?shù)脑O備進行人工調節(jié)（如采暖、空調等）；（3）如何創(chuàng)造和完善裝配房屋的建筑構件，以創(chuàng)造好室內熱環(huán)境并提高圍護結構的耐久性。建筑熱工學基本知識1傳熱的基本方式2圍護結構的傳熱過程3濕空氣的物理性質溫度T=t+273.16F=32+9/5t溫度：分子平均平動動能。絕對溫標k，絕對零度，水的三相點，溫度計，超導。國際單位制SI基本單位7-1傳熱的基本方式傳熱的特點：傳熱發(fā)生在有溫度差的地方，并且總是自發(fā)地由高溫處向低溫處傳遞。

實際傳熱過程溫度場傳熱有三種基本方式（如圖7-1）：1.導熱2.對流3.輻射一、導熱：（傳熱）定義：指溫度不同的物體直接接觸時，靠物質微觀粒子（分子、原子、自由電子等）的熱運動引起的熱能轉移現(xiàn)象。導熱可在固體、液體、和氣體中發(fā)生，但只有在密實的固體中才存在單純的導熱過程。在建筑熱工學中，大量課題涉及非金屬固體材料的導熱，有時也涉及空氣、水分或金屬導熱問題。二、對流：定義：對流只發(fā)生在流體中，是因溫度不同的各部分流體之間發(fā)生相對運動，互相摻合而傳遞熱能的。促使流體產生對流的原因：1.本來溫度相同的流體，因其中某一部分受熱（或冷卻）而產生溫度差，形成對流運動，稱為“自然對流”。2.因受外力作用（如風吹、泵壓等）迫使流體產生對流，稱為“受迫對流”。工程上遇到的一般是流體流過一個固體壁面時發(fā)生的熱量交換過程，稱為“對流換熱”。單純的對流換熱不存在，總伴隨有導熱發(fā)生。三、輻射：定義：輻射指依靠物體表面向外發(fā)射熱射線（能產生顯著效應的電磁波）來傳遞能量的現(xiàn)象。自然界中凡溫度高于絕對零度（0K）的物體，都能發(fā)射輻射熱，同時，也不斷吸收其它物體投射來的輻射熱。特點：輻射換熱時有能量轉化：熱能--輻射能-熱能參與換熱的物體無須接觸。如圖，輻射熱的反射、吸收與透射。例：普通窗玻璃的保溫能力、吸熱玻璃

實際傳熱過程：例：冬季，室內通過外墻向室外傳熱是包含三種基本傳熱方式的復雜過程。如圖所示：對流輻射導熱對流輻射

溫度場：熱量傳遞的動力是溫度差，研究傳熱時必須知道物體的溫度分布。對某一物體或某一空間來說，某一瞬時，物體內各點的溫度總計叫溫度場。物體內各點溫度不隨時間變化，稱為穩(wěn)定溫度場；反之，則為不穩(wěn)定溫度場。在穩(wěn)定溫度場內發(fā)生的熱量傳遞過程為穩(wěn)定傳熱過程；在不穩(wěn)定溫度場內發(fā)生的熱量傳遞過程為不穩(wěn)定傳熱過程。圍護結構的傳熱過程一、平壁導熱

二、對流換熱

三、輻射換熱一、平壁導熱：定義：指通過圍護結構材料傳熱。經過單層平壁導熱經過多層平壁導熱經過單層平壁導熱：設一單層勻質平壁（如圖7-2），厚d平壁內、外溫度為θi

、θe（設θi>θe,且均不隨時間變化）。單位時間內通過單位面積的熱流量，稱為熱流強度。（7-3）這是一穩(wěn)定導熱問題，實踐證明，通過壁體的熱流量Q滿足下面關系式：熱阻載：在同摩樣溫差群條件下悉，熱阻著越大，辣通過材奏料層的棉熱量越還少；增干加熱阻幸的方法熱：加大熱平壁厚內度或選玩用導熱掩系數(shù)小訓的材料萍。說明：導熱系梳數(shù)顛：當材槐料層單悅位厚度潮內的溫槍差為峽10C時，在南1持小時內通綱過1m2表面積遵的熱量建。影響奶的堡最大因素央是：容重和濕度。材料導熱系數(shù)W/(m?K)特點氣體0.006~0.6最小液體0.07~0.7次之金屬2.2~420最大非金屬0.3~3.5常用建材保溫隔熱材料<0.25礦棉、泡沫塑料、珍珠巖、蛭石等不同狀態(tài)曲的物質導野熱系數(shù)相動差很大經過多她層平壁虎導熱：設三層必材料組揮成多層畢壁（如圖7-評3），各材料層浮之間緊密禽配合，各孩層厚為d1、d2、d3，導熱系數(shù)錦分別為1、2、3，平壁謝內、外幅溫度為i、e（設i>e,且常均不隨斜時間變盼化），現(xiàn)可用2、3表示層間混接觸面的舊溫度。將多層壁陜視為三個不單層壁，霉分別算出更通過每層砍壁的熱流齊強度為：穩(wěn)定導熱格條件下有貪：由以上四議式解得：（7-4臨）n層多層壁墻的導熱計碼算公式：各層接生觸面的廳溫度：多層壁內盼第層各與第地層之樂間接觸面瞇溫度：二、對流庸換熱：層流邊界供層：由于么摩擦力作菊用，在緊象貼固體壁元面處有一眠平行于固浸體壁面流坦動的流體渾薄層，叫欲“層流邊僑界層”。對流換熱系數(shù)對流換熱熱阻對流換熱盒過程：（如圖7歌-4）胳傾竹斜直線尋區(qū)—層流邊界欺層；宜拋物線篩區(qū)—流體核心下部分；凳水平線禮區(qū)—過度區(qū)話。對流換熱泉計算公式翠：確定對流傷換熱系數(shù)項：惠對流換踏熱系數(shù)包樸含了影響濫對流換熱旗強度的一嗚切因素。粒建筑熱工專學中常遇姓到的對流老換熱問題梢都是指固補體壁面與省空氣間的湯換熱，據(jù)旺具體情況防選用表7嫩-1公式帽：三、輻兼射換熱倉：本質：物扣體表面向孝外輻射出暈的電磁波戶在空間傳隨播；電磁驕波的波長遼可從匹到數(shù)公齊里；不同境波長的電荷磁波落到堵物體上可糊產生各種悠不同的效抬應（如圖7-5）；侍紅外線膛：波長覽范圍匠；伯熱射屆線：波疏長范圍廊；淹熱輻射余：熱射摘線的傳智播過程床。1、輻唐射換熱廣的本質刺和特點拆：特點：賢（1）輻智射換熱考中伴隨金有能量盡形式的踩轉化：一物體內獅能電磁波龜另一物萍體內能；傳（2艘）電磁借波可在獄真空中斜傳播，押故輻射惕換熱不沿需有任拘何中間共介質，歇也不需聚冷熱物屢體直接掠接觸；聚（3）底一切物曉體，不沸論溫度怪高低都心在不停麻地對外沙輻射電臨磁波，萬輻射換批熱是兩緩物體互控相輻射異的結果懂。高溫低溫物體對相外來射謀線的反我應遵循乘與可見怖光相同諷的規(guī)律扭。盟設有逃能量為I0的熱射糖線投射爆到物體呈表面，組則其中Ir被反射柱，Ia被吸收，It可能透嶺過物體休。（如旺圖7-6豆）2、輻射晚能的吸收旗、反射和兇透射：反射系數(shù)吸收系數(shù)透射系數(shù)由能量厚守恒：枝或一般，固海體和液體臭都是不透鋒明的，即h=0因此h+h=1所以，唉凡是跡善于反號射的物狡體一定惱不善于流吸收（襪磨光的娛鋁、鎳救鉻板、捉研磨的鏡黃銅h＝0.0釘2～0.04壩〕，反之讓亦然。嚴格說，頂物體對不錄同波長的劇外來輻射扛的吸收、膀反射及透懲射的性能蜂不同。絕對白體（簡稱瞇白體）魚：能將斃外來輻芝射全部免反射的監(jiān)物體；絕對黑驚體（簡稱拴黑體）善：能將征外來輻徐射全部雜吸收的晚物體；絕對透不明體（透熱體退）：能將丈外來輻射挎全部透過汁的物體。玻璃窗的屢特性濕空氣鎖的物理謝性質一、水蒸氣分址壓力二、空氣濕度三、露點溫金度一、水轎蒸氣分坊壓力：濕空氣獨：指干氣空氣與舌水蒸氣摔的混合甩物。道爾頓隨分壓定節(jié)律：在溫度憤和壓力悲一定的件條件下第，一定程容積的廢干空氣讓所能容冷納的水革蒸氣量腦是有一汁定限度最的。捷水蒸氣槽的含量異未達到牙限度的給濕空氣依，叫未飽和濕賽空氣；達到限過度時則叫飽和濕空喪氣。飽和蒸劑汽壓（及或最大執(zhí)水蒸氣逆分壓力絲式）：處標于飽和栽狀態(tài)的層濕空氣豪中水蒸榆氣所呈安現(xiàn)的壓忽力。泉飽和蒸旨汽壓用歉表曠示；未涼飽和水煉蒸氣分墾壓力用善表煤示。標準大氣蘆壓下，飽訂和蒸汽壓堅隨溫度的恩升高而增獵大。二、空氣千濕度：濕度：空氣煙的干濕樸程度。絕對濕度：每立方室米空氣中浮所含水蒸換氣的重量斬。捆絕對濕度訓一般用楚表示揮；飽和空完氣的絕對萄濕度用飽嫌和蒸氣量曉表示畫。相對濕度：一定溫介度和大氣隸壓下，濕責空氣的絕叼對濕度與心同溫同壓爸下的飽和震蒸氣量的宮百分比。紛表示辛為e/E.隊100%三、露點禾溫度：露點溫度：（設堵不人為昆地增加膜或減少優(yōu)空氣含沸濕量，盛而只用嘴干法加嚷熱或降殲溫空氣舌）某傻一狀態(tài)泄的空氣熄，在含尿濕量不武變的情矩況下，殊冷卻到惠它的相丹對濕度走時所對體應的溫床度，稱落為該狀斗態(tài)下空墳氣的露擺點溫度趨，用并表伙示。楚若從熔往棚下繼續(xù)射降溫，編則空氣緩中容納鞠不了原澆有水蒸弦氣，迫品使部分股水蒸氣級凝結成留水珠（