建筑物理復(fù)習(xí)(建筑熱工學(xué))

1、 PAGE PAGE 4第一篇 建筑熱工學(xué)室內(nèi)熱環(huán)境構(gòu)成要素：第 1 章 建筑熱工學(xué)基礎(chǔ)知識室內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、氣流速度和環(huán)境輻射溫度構(gòu)成。人體的熱舒適熱舒適的必要條件：人體內(nèi)產(chǎn)生的熱量=向環(huán)境散發(fā)的熱量。q qqqqmercq人體新陳代謝產(chǎn)熱量mq 人體蒸發(fā)散熱量eq 人體與環(huán)境輻射換熱量rq 人體與環(huán)境對流換熱量c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（注意與“負(fù)熱平衡）影響人體熱舒適感覺的因素：4.濕空氣的物理性質(zhì)濕空氣組成：干空氣+水蒸氣=濕空氣水蒸氣分壓力：指

2、一定溫度下濕空氣中水蒸氣部分所產(chǎn)生的壓力。PP P PwdP濕空氣的總壓力wP干空氣的分壓力dP 水蒸氣的分壓力（Pa）飽和狀態(tài)濕空氣中水蒸氣分壓力： P 飽和水蒸氣分壓力s標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，P 隨著溫度的升高而變大（見本篇附錄2。表明在一定的大氣壓下，濕空氣溫度越s高，其一定容積中所能容納的水蒸氣越少，因而水蒸氣呈現(xiàn)出的壓力越大?？諝鉂穸龋罕砻骺諝獾母蓾癯潭龋薪^對濕度和相對濕度兩種不同的表示方法。單位體積空氣所含水蒸氣的重量，用f 表示g/m。飽和狀態(tài)下的絕對濕度則用飽和水蒸氣量f（g/m3）表示。max相對濕度一定溫度，一定大氣壓力下，濕空氣的絕對濕度f ，與同溫同壓下飽和水蒸氣量f的百分m

3、ax ff100%max P 100%P P 100%PsP空氣的實際水蒸氣分壓力（Pa；P 同溫下的飽和水蒸氣分壓力（P。s（注：研究表明，對室內(nèi)熱濕環(huán)境而言，正常濕度范圍大概在30%60）露點溫度：露點溫度是在大氣壓力一定，空氣含濕量不變的情況下，未飽和空氣因冷卻而達(dá)到飽和狀態(tài)的溫度。用td（）表示。室外熱濕環(huán)境降水等。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱的基本知識熱量傳遞的三種基本方式：導(dǎo)熱、對流和輻射。導(dǎo)熱：指物體中溫差時，由于直接接觸的物質(zhì)質(zhì)點作熱運動而引起的熱能傳遞過程。dF 為dQ ，則熱流密度q 表示為：q dQdq dQdF積分形式為：dQ qdF或者 Q qdF（W）FF如果熱流密度在面積F

4、上均勻分布，單位時間內(nèi)通過導(dǎo)熱面積F 的熱量Q （或稱熱流量）為：FQ q傅里葉定律：1822 年，法國物理學(xué)家 Fourier 發(fā)現(xiàn)，均質(zhì)物體內(nèi)各點的熱流密度與溫度梯度的大小成正比，即q q tn式中的 nt加， n 為正，則q 為負(fù)值，表示熱流沿n 的反方向。影響導(dǎo)熱系數(shù) 物質(zhì)種類、結(jié)構(gòu)成分、密度、濕度、壓力、溫度等。起的。的。q q (t)cc其中， qcc（W/2）對流換熱系數(shù)，W/(m2K)t （）固體表面的溫度（）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)。輻射傳熱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）導(dǎo)熱和對流在機理上有本質(zhì)區(qū)別，它是以

5、電磁波傳遞熱能的。特點：發(fā)射體熱能變?yōu)殡姶挪ㄝ椛淠?，被輻射體將所接收的輻射能轉(zhuǎn)換成熱能。凡溫度高于絕對零度（0K）的物體，都能發(fā)射輻射熱。由于電磁波能在真空中傳播，所以物體依靠輻射傳熱時，不需要與其他物體直接接觸，也無需任何中間媒介。q q ( )rr12其中，qr （W/2）r 、12兩輻射換熱物體的表面溫度（）物體輻射分類：按物體輻射光譜特性，可分為黑體、灰體和選擇輻射體（或稱非灰體）三大類。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱要經(jīng)過三個過程：表面吸熱、結(jié)構(gòu)本身傳熱、表面放熱。表面吸熱：內(nèi)表面從室內(nèi)吸熱（冬季），或外表從室外空間吸熱（夏季。）結(jié)構(gòu)本身傳熱：熱量由高溫表面?zhèn)飨虻蜏乇砻?。表面放熱?/p>

6、外表面向室外空間散發(fā)熱量（冬季），或內(nèi)表面向室內(nèi)散熱（夏季）。第 2 章 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱計算與應(yīng)用室內(nèi)和室外溫度在計算期間不隨時間而變化。這種計算模型通常用于采暖房間冬季條件下的保溫與節(jié)能。周期熱作用：根據(jù)室內(nèi)外溫度波動的情況，又可分為單向周期熱作用和雙向周期熱作用兩類。前者通常用于空調(diào)房間的隔熱與節(jié)能設(shè)計，后者則用于自然通風(fēng)房間的夏季隔熱設(shè)計。穩(wěn)定傳熱過程定義：溫度場不隨時間變化的傳熱過程。一維穩(wěn)定傳熱特征：通過平壁的熱流強度q 只有平壁內(nèi)無蓄熱現(xiàn)象，才能保證溫度穩(wěn)定，因此就平壁內(nèi)任一截面而言，流進(jìn)與流出的熱量必須相等。由qxd d 知，當(dāng)qdx=常數(shù)時，若視 不隨溫度而x變，則有=常數(shù)

7、，各點溫度梯度相等，即溫度隨距離的變化規(guī)律為直線。dx平壁的熱阻建筑熱工中的“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)。 熱量越少，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性越好。要想增加熱阻，可增加平壁厚度，或采用導(dǎo)熱系數(shù)較小材料。R R d導(dǎo)熱方程：q i e ；熱阻：d / 多層平壁的導(dǎo)熱和熱阻：q ii en11dd2 dn112R R1RnRjj 1結(jié)論：多層平壁的總熱阻等于各層熱阻之和，即R R R R12n組合壁的導(dǎo)熱和熱阻：R R FF R1F0F (R R )2R0,2nR0,nie0,1式中， R 平均熱阻；F 與熱流方向垂直的總傳熱面積；0F , F ,F 按平

8、行于熱流方向劃分的各個傳熱面積；1R0,12,R0,2nR0, n各個傳熱面部位的傳熱阻；R 0.11 （m2K）/W；iR 0.04 （m2K）/W；e 2-1。封閉空氣間層的熱阻建筑設(shè)計中常用封閉空氣層作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫層。封閉空氣層的熱阻取決于間層兩個界面上的邊界層厚度和界面之間的輻射換熱 強度。與間層厚度不成正比例增長關(guān)系。要提高空氣間層的 。減少輻射換熱量的方法：將空氣間層布置在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的冷側(cè)，降低間層的平均溫度。在間層壁面涂貼輻射系數(shù)小的反射材料（鋁箔等）2-4 Rag平壁內(nèi)部溫度的計算平壁的穩(wěn)定傳熱過程：內(nèi)表面吸熱、材料層導(dǎo)熱、外表面放熱。q ti te ti te 1 d 1R

9、(t t )0ie0ie平壁內(nèi)部溫度計算：根據(jù)穩(wěn)定傳熱條件： q qi q qeR得出： t iii (tRt )e0多層平壁內(nèi)任一層的內(nèi)表面溫：mmRi t im1 Rjj 1R0 t ie外表面層的溫度e可寫成：RR Rt eeR0注：(t t )iet 0eiR0e (tit )e分布是一條直線。這樣，多層平壁內(nèi)溫度的分布成一條連續(xù)的折線。材料的熱阻越大，溫度降落越大。4.建筑保溫與節(jié)能計算（了解）建筑物耗熱量計算建筑采暖耗煤量周期性不穩(wěn)定傳熱諧波熱作用下的傳熱特征：室外溫度、平壁表面溫度、內(nèi)部任一截面處的溫度都是都是周期相同的諧波動；從室外到平壁的內(nèi)部，溫度波動的振幅逐漸減小，即A A

10、eefA 。if5 PAGE PAGE 10建筑熱工學(xué)中，把室外溫度振幅 Ae與由外側(cè)溫度諧波熱作用引起的平壁內(nèi)表面溫度振幅之比稱為溫度A。波的穿透衰減度，也稱為平壁的衰減倍數(shù)，用。表示：e00Aif eef 。if溫度波穿過平壁的總延遲時間：0 if,maxe,max總的延遲相位： 0ife溫度波的衰減和延遲是材料的熱容量和熱阻的共同作用造成的壁體的熱惰性。衰減和滯后的程度取決于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱能力。諧波熱作用下材料和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱特性指標(biāo)(1)材料的蓄熱系數(shù)AS AS AqZ0S F S F S F S F S 1 1S FF F 22nn12Fn(2)材料層的熱惰性指標(biāo):材料層抵抗溫度波動

11、能力的一個特性指標(biāo)，用D 表示到阻力。D R S RS 1122D R S RS 1122RS D D nn12DnD R S D 越大，說明溫度波在其間的衰減越快，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定越好。材料層表面的蓄熱系數(shù)它與材料蓄熱系數(shù)的物理意義是相同的，一般兩者在數(shù)值上也可視為相等。Y nnY nnR SY2n1 RYn1n n1（D 1.0 Y S 建筑隔熱設(shè)計控制指標(biāo)計算imaximax temaxtemax夏季室外imax內(nèi)表面最高溫度計算溫度最高值內(nèi)表面最高溫度imax直接反映圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能，關(guān)系著人體輻射散熱。室外綜合溫度：圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱主要隔的是室外綜合溫度。圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面受到 3 種不同

12、方式熱作用：1太陽短波輻射；2室外空氣換熱；3圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面有效長波輻射的自然散熱?？蓪⑷邔ν鈬o(hù)的共同作用綜合成一個單一的室外氣象參數(shù)“室外綜合溫度：tttsaesIet1rs 圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面對太陽輻射熱的吸收系數(shù)（表2-；I 太陽輻射強度；t1r 外表面有效長波輻射溫度，粗略計算可?。何菝?.5，外墻1.80。（注：一般圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計中僅考慮前兩項） I式中 se值又叫做太陽輻射的“等效高溫”或“當(dāng)量溫度”。表示圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面所吸收的太陽輻射熱對室外熱作用提高的程度。它對室外綜合溫度影響很大。第三章建筑保溫與節(jié)能1. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫構(gòu)造類型保溫構(gòu)造分類：單設(shè)保溫層、封閉空氣間層、保溫與

13、承重合二為一、混合型構(gòu)造。單設(shè)保溫層用導(dǎo)熱系數(shù)很小的材料做保溫層而起保溫作用。由于不要求保溫承重，選擇的靈活性較大。封閉空氣間層圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的空氣層厚度，一般以 45 厘米為宜。間層表面最好采用強反射材料（如鋁箔為了提高反射材料的耐久性，還應(yīng)采取涂塑處理等保護(hù)措施。保溫與承重相結(jié)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)小，機械強度滿足承重要求。保溫與承重相結(jié)合：空心板、空心砌塊、輕質(zhì)實心砌塊等，既能載重又能保溫?；旌闲蜆?gòu)造例如，既有實體保溫層，又有空氣層和承重層的外墻或屋頂結(jié)構(gòu)。第四章 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳濕與防潮1.建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳濕等溫吸濕曲線：呈“S”型，顯示材料的吸濕機理分三種狀態(tài)：低濕度時為單分子吸濕；中濕度時為

14、多分子吸濕；高濕度時為毛細(xì)吸濕?？梢姡牧现械乃种饕砸簯B(tài)形式存在。材料的吸濕濕度在相對濕度相同的條件下，隨溫度的降低而增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的水分轉(zhuǎn)移： (1)水分轉(zhuǎn)移的動力：當(dāng)材料內(nèi)部存在壓力差（分壓力或總壓力、濕度（材料含濕量）水分的遷移。材料中包含的水分可以三種狀態(tài)存在：氣態(tài)（水蒸氣、液態(tài)（液態(tài)水）和固態(tài)（冰(3)材料內(nèi)部可遷移的水的兩種狀態(tài)：以氣態(tài)的擴(kuò)散方式遷移；以液態(tài)水分的毛細(xì)滲透方式遷移(4)穩(wěn)態(tài)下水蒸氣滲透過程的計算（與穩(wěn)定傳熱的計算方法完全相似：滲透強度 1 (P P)Hie0（1）g（2.h；H圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總水蒸氣滲透阻（2.h.Pa）/；0P iP 。e圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總水蒸氣滲透阻按

15、下式確定：H H H H H H d1d2d3d m0123123m式中， dm任一分層的厚度；任一分層材料的水蒸氣滲透系數(shù)g（m.h.P。水蒸氣的滲透系數(shù)是1m厚的物體，兩側(cè)m水蒸氣分壓力差為 1Pa，1h 內(nèi)通過 1m2 面積滲透的水蒸氣量。意義：水蒸氣的滲透系數(shù) 表明了材料的透氣能力，與材料的密實程度有關(guān)，材料的孔隙率越大，透氣性就越強。水蒸氣的滲透阻H 是圍護(hù)結(jié)構(gòu)或某一材料層，兩側(cè)水蒸氣分壓力差為 1Pa，通過 1m2 面積滲透 1g 水蒸氣所需要的時間。注：由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)（外）表面的濕轉(zhuǎn)移阻H（H，與結(jié)構(gòu)材料層的蒸汽滲透阻本身相比是很微小ie的，所以在計算總的蒸汽滲透阻時可以忽略不計

16、。這樣圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面的水蒸氣分壓力可以近似P。圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)任一層內(nèi)界面的水蒸氣分壓力可由下式計算：ieHm1 Hm1 HP P miijj 1H0(P P ) P ieij 1Hj(P P )（其中m=2,3,4n）（3）ie0式中，m1ie0jj 1圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部冷凝的檢驗: 冷凝危害：從室內(nèi)一側(cè)算起，由第一層至第m-1 層的水蒸氣滲透阻之和。衛(wèi)生，某些情況下還將直接影響生產(chǎn)和房間的使用。是一種看不見的隱患。凝水的凍融交替作用，抗凍性差的保溫材料便遭到破壞，從而降低結(jié)構(gòu)的使用質(zhì)量和耐久性。辨別圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否會出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，可按以下步驟進(jìn)行：根據(jù)室內(nèi)外空氣的溫濕度t 和，確定水蒸氣分壓力P和，

17、然后按照上節(jié)（3）式計算圍護(hù)結(jié)構(gòu)各ie層的水蒸氣分壓力，并作出“ P ”分布線。對于采暖房屋，設(shè)計中取當(dāng)?shù)夭膳诘氖彝饪諝馄骄鶞囟群推骄鄬穸茸鳛槭彝庥嬎銋?shù)。根據(jù)室內(nèi)外空氣溫度ti線。和t 2Pe”的分布P Ps”線是否相交來判斷圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，如圖。冷凝強度當(dāng)出現(xiàn)內(nèi)部冷凝時冷凝界面處的水蒸氣分壓力已經(jīng)達(dá)到該界面溫度下的飽和水蒸氣分壓力P。s,c設(shè)由水蒸氣分壓力較高一側(cè)空氣進(jìn)到冷凝界面的水蒸氣滲透強度為1，從界面滲透分壓力較低 P P2As,cPPs,cBc12H0,iH0,e，兩者之差即是界面處的冷凝強度c，如圖。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的防潮防止和控制表面冷凝一、正常濕度的采暖房間盡

18、可能使圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面附近的氣流暢通，家具，壁柜等不宜緊靠外墻；熱特性系數(shù)較大材料。二、高濕房間（一般指冬季相對濕度高于75%的房間）間歇性高濕條件的房屋，內(nèi)表面設(shè)防水層SWA高吸水樹脂；連續(xù)性高濕條件房屋，設(shè)置吊頂將水引走；加強屋頂內(nèi)表面附近通風(fēng)。三、防止地面泛潮防止和控制內(nèi)部冷凝一、合理布置材料層的相對位置原則：。 如中圖。前面提到的USD二、設(shè)置隔汽層入一側(cè)設(shè)置隔汽層如圖。三、設(shè)置通風(fēng)間層或泄氣溝道房屋建成后結(jié)構(gòu)的干燥程度。對高濕度房間可采用設(shè)置通風(fēng)間層和泄氣溝道的方法（如圖。四、冷側(cè)設(shè)置密封空氣層在收汗效應(yīng)。11 PAGE PAGE 15第五章 建筑防熱與節(jié)能在防熱設(shè)計中，隔熱和通風(fēng)是主

19、要的、同時也必須將窗口遮陽、環(huán)境綠化一起加以綜合考慮。屋頂與外墻的隔熱設(shè)計一、屋頂隔熱（南方炎熱地區(qū)，日曬時數(shù)和太陽輻射強度以水平面為最大實體材料層和帶有通風(fēng)間層隔熱屋頂混凝土蒸發(fā)屋面、淋水玻璃屋頂、成品隔熱板屋頂?shù)取嶓w材料層和帶有封閉空氣層的隔熱屋頂如圖,（實體材料層屋頂a-c）, （空氣間層隔熱屋頂d-f）為提高材料的隔熱能力，最好選用 和 的值都比較小的材料，同時還要注意材料的層次排列（排列次序不同也影響結(jié)構(gòu)衰減的大?。▽嶓w材料層屋頂 a-c利用封閉空氣間層隔熱。為減少屋頂外表面太陽輻射熱的吸收，還應(yīng)選擇淺色屋頂外飾面。通風(fēng)屋頂優(yōu)點：有利于隔熱和散熱(下圖為其幾種構(gòu)造方式)。閣樓屋頂這

20、種屋頂通常在檐口、屋脊或ft墻等處開通氣孔，有助于透氣、排濕和散熱。加大通風(fēng)口面積布置通風(fēng)口位置通風(fēng)閣樓的通風(fēng)形式常有（如圖（）ft（）（）虎窗戶通風(fēng)等。植被隔熱屋頂特別適合于夏熱冬冷地區(qū)的城鎮(zhèn)建筑。無土種植，有土種植。無土種植是采用膨脹蛭石作培植基質(zhì)，它是一種密度小、保水性強、不腐爛、無異味的礦物材料。熱穩(wěn)定性較好；內(nèi)表面大部分時間低于人體表面溫度，是良好的散熱面；屋頂外表面輻射吸收率低蓄水屋頂在南方地區(qū)使用較多，有蓄水屋頂、淋水屋頂和噴水屋頂?shù)炔煌问?。物，或種植漂浮植物水浮蓮、水葫蘆等。優(yōu)點：a 屋頂外表面溫度、內(nèi)表面溫度、傳熱量大幅度下降；b 隨蓄水深度增加，內(nèi)表面溫度最大值愈低，15cm 水深為宜；c 在夏熱冬暖地區(qū)，不增加環(huán)境輻射反射。缺點：a 6.加氣混凝土蒸發(fā)屋面低建筑物面環(huán)境溫度、緩解環(huán)境熱島效應(yīng)的目的。淋水玻璃屋頂成品隔熱板屋頂二、外墻隔熱空心砌塊墻可做成單排孔和雙排孔（如圖。鋼筋混凝土空心大板墻（如圖。輕骨料混凝土砌塊墻（如圖：加氣和陶?；炷疗鰤K墻。復(fù)合墻體