建筑物理教案

西安培華學(xué)院《建筑物理》課程教學(xué)教案

授課院（部）授課教師學(xué)生層次本樁（V）；專樁（）

課程名稱建筑物理授課方式理遮（V）；實(shí)嬲（）

授課專業(yè)授課班級(jí)考核方式

總學(xué)時(shí)數(shù)周學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)時(shí)分配

出版社及

教材名稱作者

出版時(shí)間

教學(xué)基本單元設(shè)計(jì)模板（以2學(xué)時(shí)為一個(gè)基本單元）

緒論物理環(huán)境概論

0.1人類活動(dòng)與自然環(huán)境

0.2人與物理環(huán)境

授課章節(jié)0.3物理環(huán)境（品質(zhì)）優(yōu)化授課時(shí)間年月日

第1篇建筑熱工學(xué)

第1.1章室內(nèi)外熱環(huán)境

1.1.1室內(nèi)熱環(huán)境

1了解人類活動(dòng)與自然環(huán)境的關(guān)系、人與物理環(huán)境及物理環(huán)境包括的熱（濕）環(huán)境、光

環(huán)境、聲環(huán)境、空氣環(huán)境

教學(xué)目的2了解物理環(huán)境（品質(zhì)）優(yōu)化

3了解室內(nèi)熱環(huán)境

4掌握人體與周圍環(huán)境的熱交換的方法及室內(nèi)熱環(huán)境的舒適性評(píng)價(jià)方法

教學(xué)方法1、教學(xué)方法：課堂講授法為主；

及手段2、教學(xué)手段：以口述、多媒體課件的手段為主；

緒論物理環(huán)境概論

(

內(nèi)0.1人類活動(dòng)與自然環(huán)境

課

容

堂

及一、人與自然的關(guān)系的簡述（視頻5min）

教

過1人類對(duì)自然的影響

學(xué)

程

)設(shè)2自然對(duì)人類的制約

計(jì)

與

小二、人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境和人類自身的傷害

結(jié)

1資源消耗

2溫室效應(yīng)（視頻5min）

3水污染（昆明滇池暴發(fā)藍(lán)藻）

三、人居、營建活動(dòng)的耗能與排廢

綠色建筑

0.2人與物理環(huán)境

一、城市物理環(huán)境（視頻5min）

二、城市物理環(huán)境變化淺析

1熱（濕）環(huán)境

2光環(huán)境

3聲環(huán)境

4空氣環(huán)境

0.3物理環(huán)境（品質(zhì)）優(yōu)化

物理環(huán)境品質(zhì)人們對(duì)刺激量的主觀感受。（兩方面）

I有延時(shí)制的

及任時(shí)前

ft,

一、城市范圍的物理環(huán)境問題

光、熱、聲、電磁輻射

二、新建筑類型、新材料的物理環(huán)境問題

高樓中庭、玻璃幕墻、照明、建筑噪聲、辦公微塵環(huán)境、地下商鋪通風(fēng)

三、生活方式的物理環(huán)境問題

四、自然條件創(chuàng)造宜居物理環(huán)境

五、全面考慮物理環(huán)境（品質(zhì)）優(yōu)化及設(shè)計(jì)整合

上海生"ML筑示兔樓

得風(fēng)喝

第1篇建筑熱工學(xué)

第1」章室內(nèi)外熱環(huán)境

室外熱環(huán)境（室外氣候）

i.i.i室內(nèi)熱環(huán)境

i.i.i.i室內(nèi)熱環(huán)境組成要素

室內(nèi)熱環(huán)境主要由室內(nèi)氣溫、濕度、氣流、壁面輻射等

室內(nèi)熱環(huán)境主要取決于室外熱環(huán)境

1.1.1.2人體平衡與舒適度

室內(nèi)氣候?qū)θ梭w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(chǎn)生的熱量和人體向周圍環(huán)境散熱量之間的平衡關(guān)系。

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

Aq=q?-q”、

q,n：人體新陳代謝產(chǎn)熱率

qw.人體蒸發(fā)散熱率

qr：人體與環(huán)境輻射換熱率

%：人體與環(huán)境對(duì)流換熱率

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”。

1.1.1.3人體熱平衡的影響因素

1人體新陳代謝產(chǎn)生的熱量

2對(duì)流換熱量

3輻射換熱量

4人體的蒸發(fā)散熱

1.1.1.4室內(nèi)熱環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)

1有效溫度(EffectiveTemperatureET)

2熱應(yīng)力指數(shù)(HSI)(HeatStreesIndex)

給定熱環(huán)境中作用于人體的熱應(yīng)力等于人體所需的蒸發(fā)散熱量；

數(shù)值上等于需要的蒸發(fā)散熱量與人體最大蒸發(fā)散熱量之比乘以100；

主要用于夏季室內(nèi)熱環(huán)境評(píng)價(jià)

船應(yīng)力制gW體的反反關(guān)第II.W

江力n”《反gAEe

』副

-W伍H利睚娥息物.整跚浦M)

0MM力

lor融r時(shí)艙制財(cái)就翻騰a

靜.&抬的仙群f*情妙A(yù)TI池雅礎(chǔ)蟻神行

10~%圖R2大MAN■力弓5藥。年,*JLR有舛認(rèn)￡1的金幅

瘋■正飄列健力

3預(yù)測熱感覺指數(shù)(PMV-PPD)

△q=f(30，4，%，m,Rci,〃，么卬)

△9=0，匕，加，凡人火，/卬)=o

熱舒適方程:瓦匕，/")=0

ft.、Oclo

02

00

510152025

2029J0”

空m蜜*.<v>

圖1.1-3用速與空氣0度之間關(guān)系的焦燈送餞17程球盤發(fā)J與室氣溫度I,之間關(guān)系的

(衣著O.Sdo.gi=50%"產(chǎn)，J

購好造線(&u?=0clo?，L，r)

30加

-￡

匕

》

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d108

25

i.206

軍IS5

曲1O

5

051015202530351.1-6PMV-PPD曲線圖

空氣溫賽”?。?/p>

最為全面的評(píng)價(jià)方式，廣為采用盡管PMV=O,。有5%的人感覺不舒適,ISO推薦-0.5~0.5

為熱舒適環(huán)境

1）對(duì)流冷

2）不對(duì)稱熱輻射

3）垂直溫差

4）曖或冷地板

4心理適應(yīng)性模式

%=17.8+0.34

1.1.1.5室內(nèi)熱環(huán)境的影響因素

1室外氣候因素

2熱環(huán)境設(shè)備的影響

3其他設(shè)備的影響

4人體活動(dòng)的影響

物理環(huán)境（品質(zhì)）優(yōu)化

重點(diǎn)人體與周圍環(huán)境的熱交換的方法

掌握室內(nèi)熱環(huán)境的舒適性評(píng)價(jià)方法

難點(diǎn)掌握室內(nèi)熱環(huán)境的舒適性評(píng)價(jià)方法

劉加平：《建筑物理》，中國建筑工業(yè)出版社，2009年

參考資料

陳仲林，唐鳴放主編：《建筑物理》（圖解版），中國建筑工業(yè)出版社，2009年

作業(yè)對(duì)自己所居住的或家鄉(xiāng)的物理環(huán)境進(jìn)行概述（以小組為單位）

1.1.2室外氣候

1.1.3我國建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)及設(shè)

授課章節(jié)授課時(shí)間年月日

計(jì)要求

1.1.4城市氣候和微氣候

1了解影響室外氣候因素：太陽輻射、氣溫、濕度、風(fēng)、降水

教學(xué)目的2掌握我國建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)及設(shè)計(jì)要求

3了解城市氣候和微氣候

教學(xué)方法1、教學(xué)方法：課堂講授法為主；

及手段2、教學(xué)手段：以口述、多媒體課件的手段為主；

L-i*ru

1.1.2室外氣候

室外氣候因素：太陽輻射、氣溫、濕度、風(fēng)、降水

1.1.2.1太陽輻射:

太陽輻射是的主要熱源:

如圖：太陽輻射圖解到達(dá)地面的太陽輻

射又可分為：直接輻射和散射輻射\

影響太陽輻射強(qiáng)度的因素：太陽高度角、大氣透明度、地理緯度、云量和海拔高度等。

1.1.2.2氣溫：

氣溫：指空氣的溫度。一般氣象學(xué)上所指氣溫是距地面1.5m高處的空氣溫度。

影響氣溫的主要因素：入射到地面上的太陽輻射熱量，地形與地表面的覆蓋以及大氣環(huán)流

的熱交換作用等。其中，太陽輻射起決定作用。

氣溫變化：四季變化（年變化）、日變化和隨地理緯度的變化。

1.1.2.3空氣濕度：

空氣濕度：表示大氣濕潤程度。一般用相對(duì)濕度表示。

相對(duì)濕度的日變化通常與氣溫的日變化相反：如圖

相對(duì)皿更S3度

相對(duì)浪度的日交化

我國各地的相對(duì)濕度：受海洋氣候影響，南方大部分地區(qū)相對(duì)濕度年內(nèi)夏季最大

秋季最??；華南和東南沿海一帶因春季海洋氣團(tuán)入侵，且此時(shí)溫度還不高，形成較大相

對(duì)濕度，大約以3-5月為最大，秋季最小，南方地區(qū)在夏季之交氣候潮濕，室內(nèi)地面常出現(xiàn)

泛潮現(xiàn)象。

1.1.2.4風(fēng)

1.風(fēng)——指由大氣壓力差所引起的大氣水平方向的運(yùn)動(dòng)。

2.風(fēng)的類型

(1)季候風(fēng)(大氣環(huán)流)——由于太陽輻射熱在地球上照射不均勻，使得赤道和兩

極之間出現(xiàn)溫差，從而引起大氣在赤道和兩極之間產(chǎn)生活動(dòng)，即為大氣環(huán)流。

(2)地方風(fēng)一一局部地區(qū)受熱不均引起的小范圍內(nèi)的大氣流動(dòng)，如海陸風(fēng)、山谷風(fēng)、

庭院風(fēng)等。

3.風(fēng)的特性

(1)風(fēng)向一風(fēng)吹來的地平方向?yàn)轱L(fēng)向，通常用風(fēng)向風(fēng)玫瑰圖表示。

(2)風(fēng)速一單位時(shí)間內(nèi)風(fēng)前進(jìn)的距離，單位為m/s,也可用風(fēng)玫瑰圖表示。

風(fēng)的描述：風(fēng)通常是以水平運(yùn)動(dòng)為主的空氣運(yùn)動(dòng)。

風(fēng)的描述包括風(fēng)向和風(fēng)速。

風(fēng)玫瑰圖能直觀反映?個(gè)地方的風(fēng)速和風(fēng)向。如下圖。

(a)為某地夏季七月的風(fēng)向頻率分布；(b)為各方位的風(fēng)速。

1.1.2.5降水

1.降水一從大地蒸發(fā)出來的水蒸汽進(jìn)入大氣層，經(jīng)過凝結(jié)后又降到地面上的液態(tài)或固態(tài)

的水分。如雨、雪、雹都屬降水現(xiàn)象。

2.降水的性質(zhì)

（1）降水量一降落到地面的雨、雪、香等融化后，未經(jīng)蒸發(fā)或滲透流失而累積在水平

面上的水層厚度。單位為mmo

（2）降水強(qiáng)度一單位時(shí)間（24小時(shí)）內(nèi)的降水量，單位：mm/d

根據(jù)降水強(qiáng)度，可將降水劃分如下：

小雨＜10

中雨10-25

大雨25~50

暴雨50~100

1.1.3我國建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)及設(shè)計(jì)要求

建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)及設(shè)計(jì)要求表1.1

分區(qū)指標(biāo)

分1乂名稱設(shè)計(jì)嬰求

主要指標(biāo)刎助指標(biāo)

顯冷月干均n平均溫u支

必須充分洶足冬季保溫要

“富地X溫度V5P的天數(shù)

求,般“J■不可出應(yīng)季防熱

V—1OP^145d

城冷月平均n平均溫度

應(yīng)滿足冬季保對(duì)要求，部分

寒冷地X溫度W5P的天數(shù)

地3款幀SL季防熱

O-1OTC9O~146d

最冷門平均溫度II平均溫度W5P

完熱冬冷0-1O1C.原熱門的大數(shù)0—90d.必須滿足￡L季防熱要求.適

地區(qū)平均溫惶25I1十均溫收A5P當(dāng)然頤冬季保溫

~30P的天數(shù)40—110d

粉冷、卜均溫度

Q熱冬曖11平均溫出A25P必須充分滿足Q孽防熱密

A1OP,五支熱+

地區(qū)的人數(shù)1OO?200d求，般可不由應(yīng)冬季保溫

均溫U改25~29P

好冷JJ干均溫位O

”平均溫度V6P部分地由電冬李保溫.

溫和地區(qū)~13P,必?zé)嵩缕?/p>

的天數(shù)0~9Qd一般“『不考慮SL不防熱

均溫收18~25P

1.1.4城市氣候和微氣候

1.1.4.1城市氣候

1大氣透明度較小，消弱太陽輻射

2熱島效應(yīng)（視頻5min）

///??“if-、?*

.../??！璡中

1//

fca?..

<?u?

3風(fēng)速減小，風(fēng)向因地而異

4蒸發(fā)減少，濕度變小

5霧多，能見度差

1.1.4.2微氣候

1下墊面的影響

2建筑物的影響

3氣流的影響

影響室外氣候因素：太陽輻射、氣溫、濕度、風(fēng)、降水

重點(diǎn)掌握我國建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)及設(shè)計(jì)要求

城市氣候和微氣候

影響室外氣候因素：太陽輻射、氣溫、濕度、風(fēng)、降水

難點(diǎn)

城市氣候和微氣候

劉加平：《建筑物理》，中國建筑工業(yè)出版社，2009年

參考資料

陳仲林，唐鳴放主編：《建筑物理》（圖解版），中國建筑工業(yè)出版社，2009年

作業(yè)P35(2),(3)、(7)、(9)、(10)

第1.2章建筑的傳熱與傳濕

授課章節(jié)1.2.1傳熱方式授課時(shí)間年月日

1.2.2平壁的穩(wěn)態(tài)傳熱

1、熟悉建筑中的傳熱現(xiàn)象

2、傳熱的基本方式及傳熱機(jī)理

教學(xué)目的3、掌握圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱基礎(chǔ)知識(shí)

4、穩(wěn)態(tài)傳熱的特點(diǎn)及特性指標(biāo)

5、穩(wěn)態(tài)傳熱的計(jì)算及應(yīng)用

教學(xué)方法1、教學(xué)方法：課堂講授法為主；

及手段2、教學(xué)手段：以口述、多媒體課件的手段為主;

1.2.1傳熱方式

傳熱：熱能的傳遞、轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。溫差是熱傳遞的動(dòng)力。

傳熱方式：有導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射三種。

穩(wěn)定傳熱過程：傳熱過程中各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間變化。

非穩(wěn)態(tài)傳熱過程：傳熱過程中各點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化。

1.2.1.1導(dǎo)熱

定義：同一物體內(nèi)部或直接接觸的兩物體之間由于有溫度差時(shí)，質(zhì)點(diǎn)作熱運(yùn)動(dòng)而引起的

熱能傳遞過程。

導(dǎo)熱可在固體、液體和氣體中發(fā)生，各自的導(dǎo)熱機(jī)理不同。

氣體：分子作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞而導(dǎo)熱；

液體：通過平衡位置間歇移動(dòng)著的分子振動(dòng)引起導(dǎo)熱：

(

內(nèi)固體：由平衡位置不變的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)引起導(dǎo)熱；

課

容

堂

及金屬：通過自由電子的轉(zhuǎn)移而導(dǎo)熱。

教

過絕大多數(shù)的建筑材料(密實(shí)固體)中的熱傳遞為導(dǎo)熱過程。

學(xué)

程

)設(shè)I.導(dǎo)熱的機(jī)理

計(jì)

與

小

結(jié)

BB1.2平

垂的導(dǎo)熱如果平壁兩側(cè)表面的溫度不隨時(shí)間變化，并且歷＞公,

那么單位時(shí)間內(nèi)通過面積為尸的平壁的導(dǎo)熱量。為，

/：壁體材料導(dǎo)熱系數(shù)，W/(mK)

d:壁體材料厚度

單位時(shí)間、單位面積平壁的導(dǎo)熱量（熱流密度）:

2.材料導(dǎo)熱系數(shù)及影響因素

導(dǎo)熱系數(shù)：指溫度在其法線方向的變化率（溫度梯度）為l°C/m時(shí),在單位時(shí)間內(nèi)通過單位

面積的導(dǎo)熱量。

物理意義：在穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下當(dāng)材料厚度為1m兩表面的溫差為時(shí)，在一小時(shí)內(nèi)通過lm2

截面積的導(dǎo)熱量。

各種物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，均有試驗(yàn)確定，導(dǎo)熱系數(shù)的影響因素：材質(zhì)、干密度、濕度

金屬的導(dǎo)熱系數(shù)最大，非金屬和液體次之，氣體最小。

空氣與純銀相差1.56萬倍，空氣與水相差20倍。

氣體0.006-0.6；液體0.07~0.7：金屬2.2~420；

建筑材料和絕熱材料0.025~3o

導(dǎo)熱系數(shù)小于0.3的材料叫隔熱材料（絕熱材料），如石棉制品，泡沫混凝土，不流動(dòng)

的空氣等。

材料的干密度越小，內(nèi)部空隙越多，導(dǎo)熱性能越差；但對(duì)于一些小密度材料（纖維狀和發(fā)泡

材料），密度過低，空隙過大，傳熱性能強(qiáng)。

aO

05

0.035

01020304050607080

了密度

玻璃棉導(dǎo)熱系數(shù)與干密度的關(guān)系

含濕量越大，導(dǎo)熱性能越強(qiáng)。建材在生產(chǎn)、運(yùn)輸、保管和施工中應(yīng)防潮。

024681。

重信濕度3-%)

R砌體導(dǎo)熱系數(shù)與重量濕度的關(guān)系

2.熱阻

e-eq-々

q=-i---e=----

d/AR

熱阻R=是熱流通過壁體時(shí)遇到的阻力，反映了壁體抵抗熱流通過的能力。

單一材料層壁體熱阻：7

多層復(fù)合壁體總熱阻：?ft

_e.-ee

復(fù)合壁體內(nèi)流經(jīng)各層的熱流強(qiáng)度：4-/+%+…+4”

組合壁體的傳熱較復(fù)雜，采用平均熱阻的概念。

例題1.2—1

1.2.1.2對(duì)流

對(duì)流產(chǎn)生的原因；對(duì)流是由于溫度不同的各部分流體間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)、相互摻合而傳遞熱

流

G對(duì)

/外

x

空

平\

氣

all/

子-Hx

x

x

l/

t2

渡

.k區(qū)

lx流

層■■

邊

界層

量。

對(duì)流換熱：流體和壁面接觸時(shí)同時(shí)發(fā)生對(duì)流和導(dǎo)熱的熱量傳遞過程。

表面對(duì)流換熱的機(jī)理：固體表面溫度0高于流體溫度t發(fā)生傳熱，對(duì)流換熱量取決于“層流

邊界層

邊界層：指由壁面到氣溫恒定區(qū)之間的區(qū)域，包括層流區(qū)、過渡區(qū)。

層流區(qū)以空氣導(dǎo)熱傳熱，呈斜線分布；

過渡區(qū)以空氣對(duì)流傳熱，呈拋物線分布。

對(duì)流換熱強(qiáng)度的表示式：q,=a,?一，）

對(duì)流換熱系數(shù)ac,表征邊界層對(duì)流換熱的能力。ac越大，對(duì)流換熱能力越強(qiáng)。

一般通過實(shí)驗(yàn)方法確定。自然對(duì)流ac與溫差有關(guān)，強(qiáng)迫對(duì)流ac與風(fēng)速有關(guān)。

對(duì)流的兩種形式：臼然對(duì)流和受迫對(duì)流

自然對(duì)流：由于流體冷熱部分的密度不同而引起的流動(dòng)?？諝獾淖匀粚?duì)流是空氣存在溫差

時(shí)，低溫密度大的空氣與高溫密度小的空氣之間形成壓力差（熱壓），產(chǎn)生自然對(duì)流。

當(dāng)平壁處于垂直狀態(tài)時(shí)：%.=2.0*#?-.）

當(dāng)平壁處于水平狀態(tài)時(shí)：

若熱流由下而上%.=2.5*蠅=7）

若熱流由上而下%.=1.3*（e-。

受迫對(duì)流：由于外力作用（如風(fēng)吹，泵壓）而迫使流體產(chǎn)生對(duì)流。外力愈大，對(duì)流速度愈大。

對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面ac=（2.5~6.0）+4.2v

對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面ac=2.5+4.2v

對(duì)流傳熱：只發(fā)生在流體之間，流體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)傳遞熱能。

對(duì)流換熱：包括流體之間的對(duì)流傳熱，也包括流體與固體之間的導(dǎo)熱過程。

1.2.1.3輻射

一、輻射的本質(zhì)和特點(diǎn)（視頻5min）

105m—無線電波（長波）

104m-

103m—!:無線電波（中波）

102m—

10m-無線電波（短波）

IE-

10cm—

1cm-

0波

IO-1cm-

IOOME-

10pm-

ipm一

10~1pm—

—

10-3pm-X射紋

-

丫射投

輻射指物體通過電磁波來傳遞能量的方式。

熱輻射是因溫度原因發(fā)生輻射能的現(xiàn)象。

人們將電磁波分為許多波段：

太陽輻射的波長（0.15—4微米）

紅外線：0.8~600微米

0.4?40微米稱為熱射線熱效應(yīng)最為明顯

0.4-0.76微米這部分稱為可見光

1.輻射換熱的本質(zhì)特點(diǎn)

A在輻射傳熱中伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)化：

1）物體內(nèi)能一電磁能一外界

2）電磁能f被物體吸收f轉(zhuǎn)換為內(nèi)能

B電磁波的傳播不需要任何中間介質(zhì)，也不需要冷、熱物體直接接觸。

C凡溫度高于絕對(duì)零度的物體，不論溫度高低都在不斷的向外輻射不同波長的電磁

波。

2輻射能的吸收、反射、透射：

輻射能遇到物體時(shí)，會(huì)發(fā)生3種情況：被物體吸收，被物體反射，穿透物體到達(dá)另一側(cè)

能量守恒，則：+/:=/（）

鈿身寸桃的吸反身十月近身葉

Ph+Ph+P/,=1吸收系數(shù)。h、反射系數(shù)rh和透射系數(shù)Th

絕對(duì)黑體：全部吸收輻射熱（ph=1）：

絕對(duì)白體：全部反射輻射熱（rh=l）；

絕對(duì)透熱體：全部透射輻射熱（rh=l）；

灰體：介于黑體與白體之間的非透明體。

1.0

0.8

0.6

0.4

鐫他的生鐵

02

-可見光譜白色表面

］黑色表q

24681O

輻射波長4（um）

表面對(duì)輻射熱的反射系數(shù)

不同物體對(duì)輻射熱的吸收、反射和透射能力不同，影響因素有：熱輻射波長，表面材料的材

質(zhì)、分子結(jié)構(gòu)、光潔度和顏色。

3輻射本領(lǐng)、輻射系數(shù)和黑度

黑體的全輻射本領(lǐng)

黑體不但能將一切波長的外來輻射完全吸收，也能向外發(fā)射一切波長的輻射。在單位表

面積、單位時(shí)間以全波段向半球空間輻射的全部能量，稱為黑體的全輻射本領(lǐng)Eb；某

一波長的輻射能稱為單色輻射本領(lǐng)EbAo

則黑體的全輻射本領(lǐng)Eb(單位W/m2)為，

斯蒂芬一波爾茲曼定律

絕對(duì)黑體的輻射系數(shù)Cb=5.68W/(m2-K4)：

黑體的絕對(duì)溫度7b

黑體向外輻射一切波長的輻射能，但不同波長的單色輻射能力分布不同，同溫度下

黑體較其它物體的輻射能力最強(qiáng)。

輻射波長a

同溫度物體的輻射光譜示例

1—黑體；2—灰體；3—選擇性輛射體

灰體的輻射特性與黑體近似，但在同溫度下其全輻射本領(lǐng)低于黑體。多數(shù)建筑材料

視為灰體。

-cQ

灰體的全輻射本領(lǐng)計(jì)算公式：1100；

溫度對(duì)輻射本領(lǐng)的影響：溫度升高，輻射本領(lǐng)急劇增加，隨溫度升高，短波輻射比例增加,

最大單色輻射本領(lǐng)向短波移動(dòng)。

gaaJSCtw

輻射系數(shù)可以表征物體向外發(fā)射輻射的能力。實(shí)際物體c小于黑體，

C=0~5.68W/(m2-K4),其大小取決于物體表層的化學(xué)性質(zhì)、光潔度、顏色等。

f

i2000

s

s1500

i1000

a500

0

0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.4

波氏4(um)

地球大氣層上界的太陽輻射光譜

實(shí)際物體的黑度——灰體輻射性能參數(shù)，又稱發(fā)射率，表征物體輻射本領(lǐng)與黑體接近的程度,

_c_

b

是物體輻射系數(shù)與黑體輻射系數(shù)之比，~~Cb

黑體￡=1,灰體f<1。

在一定溫度下，物體對(duì)輻射熱的吸收系數(shù)oh=黑度￡,即物體輻射能力越大，它對(duì)

外來輻射的吸收能力也越大。

注意：黑度反映物體的長波輻射能力，故對(duì)常溫物體輻射的吸收率=黑度；對(duì)太陽

輻射的吸收率W黑度。

Ps*PhPs*￡

玻璃的特性——溫室效應(yīng)

玻璃是與一般建筑材料性能不同的特殊材料。對(duì)常溫物體輻射的吸收率大，透過率??；

對(duì)太陽輻射的吸收率小，透過率大。

普通玻璃對(duì)波長為0.2~2.5um的可見光和近紅外線有很高的透過率；對(duì)波長為4um以

上的遠(yuǎn)紅外的透過率很低。

玻璃對(duì)一般常溫物體發(fā)射的輻射透過率很低。如凈片平板玻璃對(duì)可見光的透過率高達(dá)

85%,反射率僅7%,通過玻璃獲取大量太陽輻射而使室內(nèi)溫度升高，但室內(nèi)構(gòu)件發(fā)射的遠(yuǎn)

紅外輻射很難透過玻璃，因而提高室內(nèi)溫度。

4.輻射換熱的計(jì)算

物體表面間的輻射換熱量主要取決于各個(gè)表面的溫度、發(fā)射和吸收輻射熱的能力以及它

們之間的相對(duì)位置。

一般位置的兩灰體間的輻射換熱量為：

互易定理：WMl=〃2尸2

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面和其他表面的輻射換熱量,

分=%(仇一。2)

其中輻射換熱系數(shù)

1.2.2平壁的穩(wěn)態(tài)傳熱

“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)冉Y(jié)構(gòu)。

1.平壁傳熱過程

穩(wěn)定傳熱一溫度恒定，與時(shí)間無關(guān)，能量守恒，任意封閉空間()進(jìn)=(2出；傳熱形式一導(dǎo)熱、

對(duì)流和輻射相伴隨；熱阻一導(dǎo)熱熱阻、對(duì)流熱阻和輻射熱阻

傳熱過程可分為三個(gè)階段：

(1)壁體內(nèi)表面吸熱(既有對(duì)流換熱，同時(shí)也存在輻射換熱)

(2)平壁材料層導(dǎo)熱

%=5

R

(3)壁體外表面散熱，效果同(1)

%=a3—J

穩(wěn)態(tài)傳熱，平衡時(shí)有：/=/=/=<7

q__L+；+〔"T"&+；+&&F=小f)=K°?,r)

tz,4ae

2.封閉空氣間層的傳熱

建筑設(shè)計(jì)中常用封閉空間層作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫層。

空氣層的傳熱方式是導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射綜合作用的結(jié)果，主要是對(duì)流和輻射換熱。

對(duì)流換熱的強(qiáng)度與間層的厚度、位置、形狀等有關(guān)

」

:

換熱

伴對(duì)流

仇

一

產(chǎn)n仇〉

對(duì)

對(duì)流弱

仇

熱氣

e冷

I

⑹

干擾

。流

熱仇

大換

p

和

3難

氣