大學(xué)建筑物理學(xué)課后習(xí)題答案

PAGEPAGE5建筑物理課后習(xí)題參考答案第一篇建筑熱工學(xué)第一章建筑熱工學(xué)基本知識習(xí)題1-1、構(gòu)成室內(nèi)熱環(huán)境的四項(xiàng)氣候要素是什么？簡述各個(gè)要素在冬（或夏）季，在居室內(nèi)，是怎樣影響人體熱舒適感的。答：（1）室內(nèi)空氣溫度：居住建筑冬季采暖設(shè)計(jì)溫度為18℃，托幼建筑采暖設(shè)計(jì)溫度為20℃，辦公建筑夏季空調(diào)設(shè)計(jì)溫度為（2）空氣濕度：根據(jù)衛(wèi)生工作者的研究，對室內(nèi)熱環(huán)境而言，正常的濕度范圍是30-60%。冬季，相對濕度較高的房間易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。（3）氣流速度：當(dāng)室內(nèi)溫度相同，氣流速度不同時(shí)，人們熱感覺也不相同。如氣流速度為0和3m/s時(shí)，3m（4）環(huán)境輻射溫度：人體與環(huán)境都有不斷發(fā)生輻射換熱的現(xiàn)象。1-2、為什么說，即使人們富裕了，也不應(yīng)該把房子搞成完全的“人工空間”？答：我們所生活的室外環(huán)境是一個(gè)不斷變化的環(huán)境，它要求人有袍強(qiáng)的適應(yīng)能力。而一個(gè)相對穩(wěn)定而又級其舒適的室內(nèi)環(huán)境，會導(dǎo)致人的生理功能的降低，使人逐漸喪失適應(yīng)環(huán)境的能力，從而危害人的健康。1-3、傳熱與導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）有什么區(qū)別？本書所說的對流換熱與單純在流體內(nèi)部的對流傳熱有什么不同？答：導(dǎo)熱是指同一物體內(nèi)部或相接觸的兩物體之間由于分子熱運(yùn)動，熱量由高溫向低溫處轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。純粹的導(dǎo)熱現(xiàn)象只發(fā)生在密實(shí)的固體當(dāng)中。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱要經(jīng)過三個(gè)過程：表面吸熱、結(jié)構(gòu)本身傳熱、表面放熱。嚴(yán)格地說，每一傳熱過程部是三種基本傳熱方式的綜合過程。本書所說的對流換熱即包括由空氣流動所引起的對流傳熱過程，同時(shí)也包括空氣分子間和接觸的空氣、空氣分子與壁面分子之間的導(dǎo)熱過程。對流換熱是對流與導(dǎo)熱的綜合過程。而對流傳熱只發(fā)生在流體之中，它是因溫度不同的各部分流體之間發(fā)生相對運(yùn)動，互相摻合而傳遞熱能的。1-4、表面的顏色、光滑程度，對外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外表面和對結(jié)構(gòu)內(nèi)空氣間層的表面，在輻射傳熱方面，各有什么影響？答：對于短波輻射，顏色起主導(dǎo)作用；對于長波輻射，材性起主導(dǎo)作用。如：白色表面對可見光的反射能力最強(qiáng)，對于長波輻射，其反射能力則與黑色表面相差極小。而拋光的金屬表面，不論對于短波輻射或是長波輻射，反射能力都很高，所以圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面刷白在夏季反射太陽輻射熱是非常有效的，而在結(jié)構(gòu)內(nèi)空氣間層的表面刷白是不起作用的。1-5、選擇性輻射體的特性，對開發(fā)有利于夏季防熱的外表面裝修材料，有什么啟發(fā)？答：選擇性輻射體又稱非灰體，其輻射光譜與黑體光譜截然不同，甚至有的只能發(fā)射某些波長的輻射線。但是建筑材料多屬于灰體，根據(jù)非灰體的性質(zhì)可開發(fā)非灰體的裝修材料，輻射和吸收某種特定的輻射線。由圖可知，選擇性輻射體的特性，具有間斷性，可將此特性利用起來，將外表面裝飾材料刷白，或進(jìn)行淺色處理，對夏季反射太陽輻射熱也非常有效。1-6、書中給出的自然對流時(shí)計(jì)算αc的三個(gè)公式中，系數(shù)分別為2.0，2.5，1.3，試說明系數(shù)不同的原因。答：是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)和熱源位置不同，高溫密度小的空氣和低溫密度大的空氣之間進(jìn)行對流換熱。水平表面（熱流由下而上）有利于對流，所以取2.5水平表面（熱流由上而下）不利于對流，所以取1.3垂直表面不影響對流，所以取2.01-7、試根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，列舉幾個(gè)外墻內(nèi)表面或地面產(chǎn)生表面結(jié)露現(xiàn)象的實(shí)例，并說明結(jié)露的原因。答：例1、有些戶主由于使用不當(dāng)，經(jīng)常使室內(nèi)出現(xiàn)許多水蒸氣，室內(nèi)空氣容納不了的水蒸氣就凝結(jié)成水珠析出。由于山墻的建筑構(gòu)造做法不到位，使山墻內(nèi)表面溫度低于室內(nèi)的露點(diǎn)溫度，而導(dǎo)致山墻表面出現(xiàn)結(jié)露，甚至霉變。例2、有些室內(nèi)由于溫度降低，而使露點(diǎn)溫度降低，產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。若在建筑構(gòu)造無總是的情況下，居民生活方式不同，也會使房間產(chǎn)生結(jié)露的現(xiàn)象，居民在居住空間內(nèi)頻繁進(jìn)行類似于大蒸汽作業(yè)，就會使室內(nèi)水蒸氣含量過高，出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。

于材料的孔隙率的不同，孔隙越多，則孔隙傳熱的影響就越大，材料的導(dǎo)熱系數(shù)越小，材料的保溫性能越好。所以說一般輕質(zhì)材料的保溫性能較好。但當(dāng)孔隙率增加到一定程度，其孔壁溫差變大，輻射傳熱量加大，同時(shí)，大孔隙內(nèi)的對流傳熱也增多，特別是由于材料骨架所剩無幾，使許多孔隙變成互相貫通的，使對流傳熱量顯著增加。所以說并非越輕越好。3-6、試詳述外保溫構(gòu)造方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：外保溫的優(yōu)點(diǎn)：1、使墻或屋頂?shù)闹饕糠质艿奖Ｗo(hù)，大大降低溫度應(yīng)力的起伏，提高結(jié)構(gòu)的耐久性；2、外保溫對結(jié)構(gòu)及房間的熱穩(wěn)定性有利；3、外保溫有利于防止或減少保溫層內(nèi)部產(chǎn)生水蒸氣凝結(jié)；4、外保溫法使熱橋處的熱損失減少，并能防止熱橋內(nèi)部表面局部結(jié)露5、對于舊房的節(jié)能改造，外保溫處理的效果最好。外保溫的缺點(diǎn)：1、適用于規(guī)模不太大的建筑，才能準(zhǔn)確判斷外保溫是否提高房間的熱穩(wěn)定性；2、在構(gòu)造上較復(fù)雜，必須有保護(hù)層；3、由于要設(shè)保護(hù)層，所以造價(jià)要高。3-7、倒鋪屋面有哪些好處？目前在推廣應(yīng)用方面存在什么困難？答：到鋪屋面法不僅可能完全消除內(nèi)部結(jié)露的可能性，又是防水層得到保護(hù)，從而大大提高其耐久性。這種方法對保溫材料的要求更高，而求目前都要在保溫層上面設(shè)置某種覆蓋層加以保護(hù)。對于保溫層，還沒有合適的理想材料，有些材料雖有不吸水、耐火、耐化學(xué)侵蝕等優(yōu)點(diǎn)，但英屬于脆性材料不利于施工，所以推廣有一定的困難。3-8、設(shè)在哈爾濱地區(qū)有一辦公樓，其屋頂為加氣混凝土條板平屋頂（圖3-26），試校核該屋頂是否滿足保溫要求？已知：ti=18℃，tⅠ=-26℃，tⅡ=-29℃，tⅢ=-31℃，t提示：加氣混凝土用在這種構(gòu)造內(nèi)時(shí)，其λ值和s值均應(yīng)修正。a=1.15解：1）計(jì)算熱惰性指標(biāo)，確定墻體類型則屬于II型，取tσⅡ=-29℃2）計(jì)算最低熱阻底限附加熱阻3）計(jì)算屋頂?shù)目偀嶙杷圆粷M足要求

第四章外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的濕狀況習(xí)題4-1、圍護(hù)結(jié)構(gòu)受潮后為什么會降低其保溫性能，試從傳熱機(jī)理上加以闡明。答：材料的導(dǎo)熱系數(shù)是固體〉液體〉氣體，當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)受潮后原來圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的水蒸氣就以液態(tài)凝結(jié)水的形式存在于圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)增大，保溫能力降低。4-2、采暖房屋與冷庫建筑在蒸汽滲透過程和隔汽處理原則上有何差異？答：對于采暖房屋蒸汽滲透過程是從室內(nèi)向室外，而對于冷庫建筑蒸汽滲透過程是從室外向室內(nèi)的過程。在設(shè)置隔汽層時(shí)，隔汽層應(yīng)布置在蒸汽流入的一側(cè)，所以對采暖房屋應(yīng)布置在保溫層內(nèi)側(cè)，對于冷庫建筑應(yīng)布置在隔熱層外側(cè)。4-3、試檢驗(yàn)圖4-12中的屋頂結(jié)構(gòu)是否需要設(shè)置隔汽層。已知：ti=18℃，ψi=65%；采暖期室外平均氣溫tα=-5℃；平均相對濕度ψα=50%；采暖期Ζh=200天，加氣混凝土容重γ0=500kg解：1）計(jì)算各層的熱阻和水蒸汽滲透阻材料層dλR=d/λμ*104H=d/μ*104二氈三油0.010.170.0590.075水泥砂漿0.020.930.0220.90.02加氣混凝土0.060.190.2751.990.03水泥砂漿0.010.930.0110.90.01鋼筋混凝土板0.031.740.0170.1580.19R=0.384H=0.25*104由此可得：R0=0.11+0.384+0.04=0.534H0=25002）計(jì)算室內(nèi)外空氣的水蒸汽分壓力ti=18℃psti=-5℃ps3）計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層的溫度和水蒸汽分壓力℃℃℃℃℃℃做出ps和p的分布線，兩線不相交，說明不需設(shè)置隔汽層。

第五章建筑防熱習(xí)題5-1、試計(jì)算武漢地區(qū)（北緯30°）某廠房卷材屋頂?shù)氖彝饩C合溫度的平均值與最高值。已知：Imax=998W/m2（出現(xiàn)在12點(diǎn)）；326W/m2；te，max=37℃（出現(xiàn)于15點(diǎn)）；℃；W/（m2.K）;解:1）室外平均綜合溫度,取tlr=3.5℃2）所以取修正系數(shù)為0.95℃5-2、試計(jì)算武漢地區(qū)某廠房在自然通風(fēng)下屋頂?shù)膬?nèi)表面溫度狀況。其屋頂結(jié)構(gòu)為：（1）鋼筋混凝土板：厚度（2）泡沫混凝土隔熱層：厚度（3）水泥砂漿抹平層：厚度（4）卷村屋面：厚度（水平面的太陽輻射和室外氣溫資料參照習(xí)題5-1；其他條件可自行假設(shè)）。5-3、設(shè)北緯30°地區(qū)某住宅朝南窗口需設(shè)遮陽板，求遮擋七月中旬9時(shí)到15時(shí)所需遮陽板挑出長度及合理形式。已知窗口高1.8米，寬2.4米，窗間墻寬1.6米5-4、試從隔熱的觀點(diǎn)來分析：（1）多層實(shí)體結(jié)構(gòu)；（2）有封閉空氣間層結(jié)構(gòu)；（3）帶有通風(fēng)間層的結(jié)構(gòu)；它們的傳熱原理及隔熱的處理原則。答：1、多層實(shí)體結(jié)構(gòu)它的傳熱主要是實(shí)體結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱，在進(jìn)行隔熱處理時(shí)可通過增加實(shí)體結(jié)構(gòu)的熱阻，以降低結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)，從而增加隔熱能力；2、有封閉空氣間層結(jié)構(gòu)它的傳熱主要是間層中的輻射傳熱，在進(jìn)行隔熱處理時(shí)可在間層壁面貼輻射系數(shù)小的反射材料，以減小輻射傳熱量，從而增加隔熱能力；3、帶有通風(fēng)間層的結(jié)構(gòu)它的傳熱主要是對流傳熱，當(dāng)室外空氣流經(jīng)間層時(shí)，帶走部分從面層傳下的熱量，從而減少透過基層傳入室內(nèi)的熱量。因此，可通過增加間層的通風(fēng)量，來達(dá)到隔熱的目的。5-5、為提高封閉間層的隔熱能力應(yīng)采取什么措施？外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中設(shè)置封閉空氣間層其熱阻值在冬季和夏季是否一樣？試從外墻及屋頂?shù)牟煌恢眉右苑治?。答：為提高封閉間層的隔熱能力，可以在間層內(nèi)鋪設(shè)反射系數(shù)大、輻射系數(shù)小的材料（如鋁箔），以減少輻射傳熱量。由于季節(jié)不同，太陽的高度角和方位角的不同，所以在冬季屋頂?shù)奶栞椛錈彷^小，而外墻接受的太陽輻射于夏季相比較變化不大。所以對于屋頂冬季的熱阻值比夏季小，而外墻則變化不大。5-6、試從降溫與防止地面泛潮的角度來分析南方地區(qū)幾種室內(nèi)地面（木地板、水泥地、磨石子地或其他地面）中，在春季和夏季哪一種地面較好？該地面外于底層或樓層時(shí)有無區(qū)別？答：采用熱惰性小、表面呼吸性較好的地面材料，較為適宜。所以采用木地板為宜。底層的地面對防潮要求更為嚴(yán)格。

第六章建筑日照習(xí)題6-1、用計(jì)算法計(jì)算出北緯40°地區(qū)四月下旬下午3點(diǎn)的太陽高度角和方位角，日出、日沒時(shí)刻和方位角。解：１）φ＝４００Ω＝１５（１５－１２）＝４５０２）３）ｈｓ＝０即±６時(shí)４５分日出時(shí)刻－６時(shí)４５分＋１２＝６時(shí)１５分日落時(shí)刻＋６時(shí)４５分＋１２＝１８時(shí)４５分6-2、試求學(xué)校所在地區(qū)或任選一地區(qū)的當(dāng)?shù)仄骄枙r(shí)12點(diǎn)，相當(dāng)于北京標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間多少？兩地時(shí)差多少？解：烏魯木齊的經(jīng)度是87037＇１２時(shí)＋１２９．５分＝１４時(shí)９分所以，兩地時(shí)差為２時(shí)９分6-3、試?yán)L制學(xué)校所在地或任選一緯度地區(qū)（如北緯30°、35°、45°等）春秋分的棒影日照圖。6-4、有正南此朝向的一群房屋，要求冬至日中午能充分利用陽光，試求天津（北緯39°06′）和上海（北緯31°12′）兩地，其房屋最小間距各為多少？（提示：先求出兩地冬至中午有太陽高度角，再按棒與影的關(guān)系式求得間距）。6-5、北緯40°地區(qū)有一雙坡頂房屋，朝向正南、北，東西長8米，南北寬6米，地面至屋檐高4米，檐口屋屋脊高2米，試用日照棒影圖求該房屋于春（秋）分上午10點(diǎn)投于地面上的日照陰影。6-6、將[例5-2]用計(jì)算法求遮陽板挑出長度和合理形式，改用棒影圖方法解之，并與第五章用計(jì)算法所得的結(jié)果加以比較。若朝向改為南偏東10°，則遮陽板如何設(shè)計(jì)。

第二篇建筑光學(xué)第七章建筑光學(xué)基本知識習(xí)題7-1波長為540nm的單色光源，其輻射功率為5W，試求（1）這單色光源發(fā)出的光通量；（2）如它向四周均勻發(fā)射光通量，求其發(fā)光強(qiáng)度；（3）離它2米處的照度。解：１）對于波長為５４０ｍｍ的查氣光視效率是０．９８則有２）發(fā)光強(qiáng)度３）照度7-２、一個(gè)直徑為250mm的乳白玻璃球形燈罩，內(nèi)裝一個(gè)光通量為1260lm的白熾燈，設(shè)燈罩的透光系數(shù)為0.60,求燈罩外表面亮度(不考慮燈罩的內(nèi)反射)。解：7-３、一房間平面尺寸為7×15m，凈空高為5m。在天棚中布置一亮度為500nt的均勻擴(kuò)散光源，其尺寸為5×13m，求房間正中和四角處的地面照度（不考慮室內(nèi)反射光）。解：１）正中２）四角地面7-４、有一物件尺寸為0.22mm，視距為750mm，設(shè)它與背景的亮度對比為0.25。求達(dá)到辨別機(jī)率為95%時(shí)所需的照度。如對比下降為0.2，需要增加照度若干才能達(dá)到相同視度？解：求視角由于ｃ＝０．２５查圖７－２２可得所需照度Ｅ＝７０ｌｘ若對比度下降為0.２則所需照度Ｅ＝１２５ｌｘ7-５、有一白紙的反光系數(shù)為0.8，最低照度是多少是我們才能看見它？達(dá)到刺眼時(shí)的照度又是多少？解：最低照度達(dá)到刺眼的照度7-６、式說明光通量與發(fā)光強(qiáng)度，照度與亮度間的區(qū)別和關(guān)系？答：光通量是人眼對光的感覺量為基準(zhǔn)的單位；發(fā)光強(qiáng)度是光通量的空間密度；照度是被照面光通量的密度；亮度是發(fā)光體在視線方向上單位面積發(fā)出的發(fā)光強(qiáng)度。7-７、看電視時(shí)，房間完全黑暗好，還是有一定亮度好？為什么？答：房間亮點(diǎn)好。這是因?yàn)槿搜鄣母泄饧?xì)胞分為：桿體細(xì)胞和椎體細(xì)胞。在亮環(huán)境下是錐體細(xì)胞起作用，暗環(huán)境下是桿體細(xì)胞起作用。當(dāng)房間亮一些時(shí)，不會使桿體細(xì)胞和椎體細(xì)胞交替起作用，可以減少視覺疲勞。同時(shí)，房間亮一點(diǎn)可以避免產(chǎn)生直接眩光。7-８、為什么有的商店大玻璃櫥窗能夠象鏡子似地照出人像，卻看不清里面陳列的展品？答：這是由于產(chǎn)生二次反射眩光采取的措施：提高櫥窗里商品的表面亮度；將櫥窗玻璃做成傾斜或彎曲。7-９、你們教室的黑板上是否存在反射眩光（窗、燈具），怎么形成的？如何消除它？答：存在。是由視野中的光澤表面的反射所產(chǎn)生的。減小或消除辦法：1、盡量使視覺作業(yè)的表面為無光澤表面，以減弱鏡面反射而形成的反射眩光；2、應(yīng)使視覺作業(yè)避開和遠(yuǎn)離照明光源同人眼形成的鏡面反射區(qū)域；3、使用發(fā)光表面面積大、亮度低的光源；4、使引起鏡面反射的光源形成的照度在總照度中所占比例減少，從而減少反射眩光的影響。天然采光習(xí)題8-1、從圖8-5中查出重慶７月份上午8：30時(shí)散射光照度和總照度。答：從圖上可查出總照度為38500ｌｘ；散射光照度為26500ｌｘ8-２、根據(jù)圖8-5找出重慶７月份室外散射光照度高于500ｌｘ的延續(xù)時(shí)間。答：早上6點(diǎn)到下午6點(diǎn)，延續(xù)時(shí)間為12小時(shí)。8-３、按例題7-4所給房間剖面，ＣＩＥ標(biāo)準(zhǔn)陰天室外水平照度為10000ｌｘ時(shí)，求水平窗洞在桌面上形成的采光系數(shù)；若窗洞上裝有τ＝0.8的透明玻璃時(shí)的采光系數(shù)；若窗上裝有τ＝0.5的乳白玻璃時(shí)的采光系數(shù)。解：1）2）3）8-4、會議室平面尺寸為5×7m，凈空高3.6m，求出需要的側(cè)窗面積并繪出其平、剖面圖。解：由表8-5可知，會議室屬III級采光等級。由表8-6可知，單側(cè)窗要求窗地比為1/4。則窗戶的面積為35/4=8.75米2。雙側(cè)窗要求窗地比為1/3.5。則窗戶的面積為35/3.5=10米2。8-5、一單跨機(jī)加車間，跨度為30m，長72m，屋架下弦高10m，室內(nèi)表面淺色粉刷，室外物遮擋，估計(jì)需要的單層鋼窗面積，并驗(yàn)算其采光系數(shù)。解：1）由表8-5可知，機(jī)械加工車間屬III級采光等級。由表8-6可知，單側(cè)窗要求窗地比為1/4。則窗戶的面積為30×72/4=540米2。雙側(cè)窗要求窗地比為1/3.5。則窗戶的面積為30×72/3.5=617米2。2）驗(yàn)算采光系數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)所選窗戶的形式，確定窗戶的位置、大小。由公式根據(jù)窗戶的形式，選取相應(yīng)的修正系數(shù)，算出采光系數(shù)的最低值，與采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值相比較，看是否滿足要求。8-６、設(shè)一機(jī)械加工車間，平、剖面和周圍環(huán)境如圖8-63，試問（1）該車間在北京或重慶，其采光系數(shù)要求多少？（2）該車間長軸走向?yàn)槟稀被驏|—西，在采光口選擇上有何不同？（3）中間兩跨不作天窗行不行？（4）然后根據(jù)其中一項(xiàng)條件進(jìn)行采光設(shè)計(jì)。解：1）在北京地區(qū)屬III類光氣候區(qū)，取光氣候系數(shù)K=1.0側(cè)面：頂部：在重慶地區(qū)屬V類光氣候區(qū)，取光氣候系數(shù)K=1.2側(cè)面：頂部：2）若為長軸為南北向，則采用側(cè)窗為宜；而對于重慶地區(qū)，總照度中天空擴(kuò)散光照度占主要部分，則朝向影響不大。3）采光等級為III級，這雙側(cè)窗的窗地比為1/4面積A=12×6×4/4=72m而側(cè)窗面積為4.8×4.2×2=40.32所以必須要設(shè)天窗4）側(cè)窗：eq\o\ac(○,1)B=12-3.5=8.5mhc=4.2mB/hc=2.02L=102mb=48mL〉4b查表得：Cd=3.5%eq\o\ac(○,2)Kc=bc/l=4.8/6=0.8eq\o\ac(