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建筑物理,05 设备 王宁,内容,第一篇 建筑热工学 第二篇 建筑光学 第三篇 建筑声学,第一篇 建筑热工学,建筑热工学基本知识 建筑保温与防湿 建筑防热 建筑日照,back,1. 建筑热工学基本知识,教学目标：掌握热量传递的三种基本方式：导热、对流、辐射； 掌握平壁稳定传热的规律、传热过程、计算内部温度分布。 1.1围护结构传热的基本方式 热量的传递方式：导热、对流、辐射。 1.1.1导热 导热机理： 同一物体内各部分温度不同、或温度不同的物体直接接触时，材料内部发生的热量转移过程。 在固体、液体和气体中均存在导热现象。在建筑热工学中，遇到最多的是平壁的导热。 平壁的导热公式： ； （ ）,back,1.1.2对流 定义 对流是指依靠流体的宏观运动，把热量从一处传递到另一处的现象。工程上遇到的是流体流过一个固体壁面时发生的热量交换过程，称为表面换热或对流传热。 分类 对流按产生原因可分为：自然对流、受迫对流。 自然对流是指本来温度相同的流体或流体与相邻的固体表面，因其中某一部分受热或遇冷产生温差，形成对流运动而传递热能； 受迫对流是指因外力作用，如风力、水泵、风机等的扰动，迫使流体产生对流。 对流传热过程的计算公式（牛顿公式）： 计算对流传热的面积热流量，也就是如何确定表面传热系数 的问题。表面传热系数常用经验公式进行计算。,1.1.3辐射 辐射机理 任何物体只要热力学温度高于0K，表面就会不停的向四周发射电磁波，同时又不断的吸收其他物体投射来的电磁波。 辐射传热特点 辐射传热不需要物质间的相互接触，也不需要任何中间媒介。 辐射过程中伴随这能量的转换。 凡是温度高于绝对零度的一切物体，不论它们的温度高低都在不间断地向外辐射不同波长的电磁波。 辐射能的吸收、反射和透射 当物体表面受到辐射强度为Io的辐射时，其能量守恒定律有： 式中， 物体对辐射热的光谱反射比， ； 物体对辐射热的光谱吸收比， ； 物体对辐射热的光谱透射比， 。,1.2围护结构的稳定传热过程 1.2.1围护结构一维稳定传热的基本规律 稳定传热是最简单和最基本的传热过程，由于计算方便，建筑热工设计中常采用此种模型进行估算。 （1）一维稳定传热假设： 如果围护结构的宽度和高度的尺寸比厚度大得多，则通过平壁的热量流动可认为只有沿厚度一个方向，这就是一维稳定传热。 （2）一维稳定传热的主要特征： 通过平壁的面界热流量q处处相同； 同一材质的平壁内部各界面间温度分布呈直线关系，即温度随距离的变化规律为直线。 （3）围护结构（多层平壁）的传热过程： 内表面吸热 多层平壁材料层的导热过程 外表面散热 （4）多层平壁稳定传热过程的计算公式：,（5）一维稳定传热时平壁内部的温度分布 壁体内表面的温度： 多层平壁任一层的内表面温度： 壁体外表面温度： 在稳定传热条件下，每一材料层内的温度分布是一直线，在多层平壁中成一条连续的折线。材料层内的温度降落程度与各层的热阻成正比，材料层的热阻愈大，在该层内的温度降落愈大。,1.3周期性不稳定传热的基本规律 1.3.1周期性不稳定传热的基本特点 （1）温度波动过程延迟；其原因在于，材料层升温或降温，需要一定的时间供给或放出热量。 （2）温度波“衰减”；其原因是由于结构材料层的热惰性造成的。 1.3.2谐波作用下材料和围护结构的热特性指标 （1）材料的蓄热系数S 某一匀质半无限大壁体一侧受到谐波作用时，迎波面上受的面积热流量振幅Aq与该表面的温度振幅A之比，称为材料的蓄热系数。 （2）材料层的热惰性指标D 材料层的热惰性指标是表示材料层受到波动热的作用后，背波面上温度波动剧烈程度的一个指标，它表明材料层抵抗温度波动的能力。 D = R S,1.4描述湿空气的物理量 1.4.1水蒸气的分压力P 湿空气： 含有水蒸气的空气称为湿空气。室内外的空气都是湿空气，湿空气是干空气和水蒸气的混合物。 道尔顿分压定律： 湿空气的总压力等于干空气的分压力和水蒸气的分压力之和，即： 1.4.2空气湿度 （1）绝对湿度 每立方米的湿空气所含水蒸气的质量，称为绝对湿度。绝对湿度一般用f表示，单位g/m3。饱和状态下的绝对湿度则用饱和蒸汽量fmax表示。 （2）相对湿度 相对湿度是指在一定温度及大气压力下，湿空气的绝对湿度f与同温度下的饱和蒸汽量fmax的比值，又称为饱和度。相对湿度一般用表示：,相对湿度可用来直接判断空气的干、湿程度。 1.4.3露点温度 空气在含湿量和大气压不变的情况下，冷却到饱和状态（即相对湿度100）所对应的温度，称为该状态下空气的露点温度，以符号td表示。气温如低于露点温度，就会产生结露或接霜现象。 1.4.4湿球温度和干球温度 用两支相同的水银温度计，一支的水银球用浸在水中的湿纱布包起来，称为湿球温度计，其相应的读数为湿球温度twet；另一支不包纱布，称为干球温度计，其相应的读数为干球温度tdry。干球温度实际上就是空气的温度。湿球温度计和干球温度计共同构成干湿球温度计。 干湿球温度计可以来测定空气的相对湿度。一般用图表来表示相对湿度与干球温度和湿球稳定的关系。,1.5室内外热环境 1.5.1室外热环境 （1）与建筑物密切相关的气候因素 一个地区的气候状况是许多因素综合作用的结果。与建筑物密切相关的气候因素为：气温、太阳辐射、空气湿度、风及降水等。 （2）我国的建筑气候分区 全球气候复杂，差异大。我国依据建筑特点、使用要求及各种气候因素对建筑物的影响，在全国范围内进行了建筑气候分区的工作，以指导作出适宜的设计。 （3）城市小气候特点 城市小气候是由于特殊的地表覆盖、人口排放的热量和水汽、废气及其他生活污染物造成的。 城市区域的小气候要素体现在： 大气透明度小，消弱了太阳辐射； 气温较高，形成“热岛效应” 风速减小，风向因地而异；,蒸发减弱、湿度变小； 雾多，能见度差。 城市建筑热工设计必须考虑上述小气候因素。 1.5.2室内热平衡 （1）人体的热平衡方程 人体得失热量可用下式表示： q与人的体温变化率成正比， q 0或q 0对人体都有危害。为维持人体表面温度恒定在36.5不变，必须使人体得失热量q 为零，即人体热平衡方程为： 在达到热平衡时，如对流传热量占总散热量的2530，辐射散热量占4550，呼吸和有感觉蒸发散热量占2530时，人体才能达到热舒适状态，能达到这种适宜比例的环境就是人体热舒适的 充分条件。,（2）室内热环境的评价 新有效温度ET（新等感温度） 预测热感指数（PMVPPD指标）,2. 建筑保温与防湿,教学目标：掌握建筑保温设计的基本原则，围护结构保温设计的基本方 法最小总热阻法，特殊部位的保温设计，围护结构的蒸汽 渗透，表面冷凝、内部冷凝的检验及防控措施。 2.1围护结构的保温设计 2.1.1建筑保温设计的基本原则 （1）充分利用日照 （2）增加房间的密闭性 （3）合理选择建筑体型与平面形式 （4）使房间具有良好的热特性与合理的供热系统 2.1.2外围护结构的保温设计 （1）围护结构保温设计的基本方法最小总热阻法：,back,（2）绝热材料 一般把热导率小于0.25W/（m.K），表观密度小于1000kg/m2，并可用于绝热工程的材料称为绝热材料。习惯上把用于控制室内热量外流的叫做保温材料，用于防止室外热量进入室内的叫做隔热材料。 绝热材料的分类 影响材料热导率的因素 （3）外围护结构的保温构造,3. 建筑防热,back,4. 建筑日照,back,第二篇 建筑光学,建筑光学基本知识 天然采光 建筑照明,back,1. 建筑光学基本知识,back,2. 天然采光,back,3. 建筑照明,back,第三篇 建筑声学,建筑声学基本知识 建筑材料及结构的吸声与隔声 噪声控制与建筑隔振 室内音质设计,back,1. 建筑声学基本知识,back,2. 建筑材料及结构的吸声与隔振,back,3. 噪声控制与建筑隔振,back,4. 室内音质设计,back,the end,_,
