大學(xué)建筑物理學(xué)課后習(xí)題答案

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)根本知識

習(xí)題

1-1、構(gòu)成室內(nèi)熱環(huán)境的四項氣候要素是什么？簡述各個要素在冬(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)計溫度為18℃,托幼建筑

采暖設(shè)計溫度為20C,辦公建筑夏季空調(diào)設(shè)計溫度為24c等。這些都是根據(jù)

人體舒適度而定的要求。

(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，人們熱感覺也不

相同。如氣流速度為。和3m/s時;3m/s的氣流速度使人更感覺舒適。

(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)境是一個不斷變化的環(huán)境，它要求人有袍強的

適應(yīng)能力。而一個相對穩(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)生在密實的固體當(dāng)中。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱要經(jīng)過三個過程：外表吸熱、結(jié)構(gòu)本身傳熱、外表放熱。

嚴(yán)格地說，每一傳熱過程部是三種根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局部流體之間發(fā)生

相對運動，互相摻合而傳遞熱能的。

1-4,外表的顏色、光滑程度，對外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外外表和對結(jié)構(gòu)內(nèi)空氣

間層的外表，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：白色外表對可見光的反射能力最強，對于長波輻射，其反射能力那么與

黑色外表相差極小。而拋光的金屬外表，不管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)外外表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)空氣間層的外表刷白是不起作用的。

1-5、選擇性輻射體的特性，對開發(fā)有利于夏季防熱的外外表裝修材料,

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，

將外外表裝飾材料刷白，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計算ac的三個公式中，系數(shù)分別為2.0,

2.5,1.3,試說明系數(shù)不同的原因。

答：是因為結(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。

水平外表（熱流由下而上）有利于對流，所以取2.5

水平外表（熱流由上而下）不利于對流，所以取1.3

垂直外表不影響對流，所以取2.0

1-7、試根據(jù)自己的經(jīng)驗，列舉幾個外墻內(nèi)外表或地面產(chǎn)生外表結(jié)露現(xiàn)

象的實例，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)外表溫度低于室內(nèi)的露點溫

度，而導(dǎo)致山墻外表出現(xiàn)結(jié)露，甚至霉變。

例2、有些室內(nèi)由于溫度降低，而使露點溫度降低，產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。

假設(shè)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。

第二章建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱原理及計算

習(xí)題

2?1、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程包括哪幾個根本過程，幾種傳熱方式？

分別簡述其要點。

答：建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱過程主要包括三個過程：外表吸熱、結(jié)構(gòu)本身傳

熱、外表放熱。

外表吸熱一一內(nèi)外表從室內(nèi)吸熱（冬季），或外外表從事外空間吸熱（夏

季）

結(jié)構(gòu)本身傳熱一一熱量由高溫外表傳向低溫外表

外表放熱一一外外表向室外空間散發(fā)熱量（冬季），或內(nèi)外表向室內(nèi)散

熱（夏季）

2-2、為什么空氣間層的熱阻與其厚度不是成正比關(guān)系？怎樣提高空氣

間層的熱阻？

答：在空氣間層中，其熱阻主要取決于間層兩個界面上的空氣邊界層厚

度和界面之間的輻射換熱強度。所以，空氣間層的熱阻于厚度之間不存在成

比例地增長關(guān)系。

要提高空氣間層的熱阻可以增加間層界面上的空氣邊界層厚度以增加

對流換熱熱阻；或是在間層壁面上涂貼輻射系數(shù)小的反射材料以增加輻射換

熱熱阻。

2.3、根據(jù)圖2-17所示條件，定性地作為穩(wěn)定傳熱條件下墻體內(nèi)部的溫

度分布線，應(yīng)區(qū)別出各層溫度線的傾斜度，并說明理由。入3〉XI）入2。

答：由q=也可知，由于是穩(wěn)定傳熱，各壁面內(nèi)的熱流都相同，當(dāng)幾

dx

值越大時，各壁層的溫度梯度㈣就越小，即各層溫度線的傾斜度就越小。

dx

2-4、如圖2.18所示的屋頂結(jié)構(gòu)，在保證內(nèi)外表不結(jié)露的情況下，室外

外氣溫不得低于多少？并作為結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度分布線。：ti=22℃,iDi=60%,

Ri=0.115m2*kAV,Re=0.043m2?k/Wg

解：由ti=22℃,力產(chǎn)60%可查出Ps=2642.4Pa

那么p=psx（p.=2642.4x0.6=1585.44/pa

可查出露點溫度13.88℃

要保證內(nèi)外表不結(jié)露，內(nèi)外表最低溫度不得低于露點溫度

1）將圓孔板折算成等面積的方孔板

2）計算計算多孔板的傳熱阻

有空氣間層的局部（其中空氣間層的熱阻是0.17）

無空氣間層的局部

3）求修正系數(shù)

所以修正系數(shù)取0.93

4）計算平均熱阻

5）計算屋頂總的傳熱系數(shù)

6）計算室外溫度

得te=-24.79℃

由此可得各層溫度是

0尸3.45℃02=-15.92℃

03=-17.5℃0e=-21.84℃

可畫出結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度分布線。

第三章建筑保溫

習(xí)題

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)部外表局部結(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：

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，乂是防水層得到

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，還沒有適宜的理想材料，有些材料雖有不吸

水、耐火、耐化學(xué)侵蝕等優(yōu)點，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？：ti=18℃,ti=-26℃,t?=-29℃,t

m=-31℃,tiv=-33℃o

提示：加氣混凝土用在這種構(gòu)造內(nèi)時，其入值和s值均應(yīng)修正。a=1.15

解：1）計算熱惰性指標(biāo)，確定墻體類型

那么屬于n型，取t0產(chǎn)-29℃

2）計算最低熱阻

底限附加熱阻Ro.min=L3X=1.3x1.148=1.494

3）計算屋頂?shù)目偀嶙?/p>

所以不滿足要求

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，試從傳熱機理上加以

說明。

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那么上有何差

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，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、試檢驗圖4-12中的屋頂結(jié)構(gòu)是否需要設(shè)置隔汽層。：ti=18℃,3

i=65%；采暖期室外平均氣溫ta=-5°C；平均相對濕度力a=50%；采暖期Z

h=200天，加氣混凝土容重Y0=500kg/m3。

解：1）計算各層的熱阻和水蒸汽滲透阻

材料層d\R=d/XH*10‘H=d/u*10’

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

0.031.740.0170.1580.19

板

R=0.384H=0.25*10,

由此可得：Ro=O.11+0.384+0.04=0.534Ho=25OO

2)計算室內(nèi)外空氣的水蒸汽分壓力

ti=18℃ps=2062.5pa那么pi=2062.5X65%=1340.6pa

ti=-5℃ps=401.3pa那么pi=401.3X50%=200.7pa

3)計算圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層的溫度和水蒸汽分壓力

-18—2LLLX(I8+5)=13.3℃

'0.534

180,11+0.017x25r

0.534

a=18--------------------x(18+5)=12.1C

0.534

0.011+0.017+0.275+0.11

6>4=18-x(18+5)=0.2℃

0.534

0.534-0.059-0.022

4=18-x(18+5)=-1.5℃

0.534

0.534-0.059

4=18x(18+5)=-2.5℃

0.534

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。

：Imax=998W/m2（出現(xiàn)在12點）；7=326W/m2；U.max=37℃（出現(xiàn)于

2

15點);te=32.2℃；a=\9W/(m.K);ps=0.88

解:1)室外平均綜合溫度，取ti尸3.5℃

匚=匚+夕,7/4,—%=32.2+0.88x32^/19-3.5=43.80℃

2)4=(人海一7)%/%，=(998-326)x0.88/19=31.12

2==6.48所以取修正系數(shù)為0.95

At>4.8

Lmax=q+A&=43.8+34.12=77.92℃

5-2、試計算武漢地區(qū)某廠房在自然通風(fēng)下屋頂?shù)膬?nèi)外表溫度狀況。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300地區(qū)某住宅朝南窗口需設(shè)遮陽板，求遮擋七月中旬9

時到15時所需遮陽板挑出長度及合理形式。

窗口高1.8米，寬2.4米，窗間墻寬1.6米，厚0.18米。

5-4、試從隔熱的觀點來分析：（1）多層實體結(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那么。

答：1、多層實體結(jié)構(gòu)它的傳熱主要是實體結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱，在進(jìn)行隔熱處

理時可通過增加實體結(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，帶走局部從面層傳下的熱量，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，來到達(dá)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?/p>

加以分析。

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?/p>

輻射熱較小，而外墻接受的太陽輻射于夏季相比擬變化不大。所以對于屋頂

冬季的熱阻值比夏季小，而外墻那么變化不大。

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有無區(qū)別？

答：采用熱惰性小、外表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、用計算法計算出北緯40。地區(qū)四月下旬下午3點的太陽高度角和

方位角，日出、日沒時刻和方位角。

解：1）e=40"

。=15（15—12）=45°

小、4sinh-COS69-sinsin42.33-cos40-sin13.13八

2）cosAs=-------------=------------------------=0.44

coshjcos。cos42.33-COS13.13

Sinl3J3

3）hs=0cosA,==0.2966

sCOS40

即±6時45分

日出時刻一6時45分+12=6時15分

日落時刻+6時45分+12=18時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r12點，相當(dāng)于

北京標(biāo)準(zhǔn)時間多少？兩地時差多少？

解：烏魯木齊的經(jīng)度是87°37'

7；=Tm+4（L0-Lm）=12+4（120°-87°37）=12時+129.5分

=14時9分

所以，兩地時差為2時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點投于地面上的日照陰影。

6-6、將［例5-2］用計算法求遮陽板挑出長度和合理形式，改用棒影圖方

法解之，并與第五章用計算法所得的結(jié)果加以比擬。假設(shè)朝向改為南偏東

10°,那么遮陽板如何設(shè)計。

第二篇建筑光學(xué)

第七章建筑光學(xué)根本知識

習(xí)題

7-1波長為54（）n田的單色光源，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

那么有①S4o=683x5x0.98=3346.7bn

2）發(fā)光強度/=蟲=類也=266.3cd

3）照度石=蟲=變孚=66.6lx

A4成2

7-2,一個直徑為250mm的乳白玻璃球形燈罩，內(nèi)裝一個光通量為

12601m的白熾燈，設(shè)燈罩的透光系數(shù)為0.60,求燈罩外外表亮度（不考慮燈罩

的內(nèi)反射）。

由」.O1250.

解：I=—=----=99.5cd

7-3.一房間平面尺寸為7義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5X13m,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Q=gcosa=5XJ3%]=2.6

r252

2）四角地面Q=-------5=0359

I—,符+（”

7-4,有一物件尺寸為0.22mm,視距為750mm,設(shè)它與背景的亮度比照

為0.25。求到達(dá)區(qū)分機率為95%時所需的照度。如比照下降為0.2,需要增

加照度假設(shè)干才能到達(dá)相同視度？

解：求視角cr=3440-=3440x^=1

/750

由于c=0.25查圖7—22可得

所需照度E=701x

假設(shè)比照度下降為0.2那么所需照度E=1251x

7-5、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？

到達(dá)刺眼時的照度又是多少？

in-5

解：最低照度E=-----=1.25x105ash

0.8

到達(dá)刺眼的照度E=—=20sb

0.8

7-6.式說明光通量與發(fā)光強度，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)光強度。

7-7.看電視時，房間完全黑暗好，還是有一定亮度好？為什么？

答：房間亮點好。

這是因為人眼的感光細(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，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.，房間亮一點可以防

止產(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：提高櫥窗里商品的外表亮度；

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。是由視野中的光澤外表的反射所產(chǎn)生的。

減小或消除方法：

1、盡量使視覺作業(yè)的外表為無光澤外表，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)光外表面積大、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。

第八章天然采光

習(xí)題

8?1、從圖8.5中查出重慶7月份上午8：30時散射光照度和總照度。

答：從圖上可查出總照度為3850