第2章 建筑热工学基本知识,2.1 室内热环境 2.2 室外气候 2.3 建筑传热基本概念与原理 2.4 建筑围护结构传热计算方法,2.1 室内热环境 本节要点： 1.人体热平衡； 2.室内热环境因素； 3.室内热环境评价2.1.1 人体热平衡 人体与机器比较 热能机: 燃料 产热 做功 散热 人体: 食物 产热 生命活动 散热 发热体, 散热体, 恒温体 人体热平衡: 产热量 = 散热量 人体健康基本条件,,,,,,,人体热天平,,环境 随气候变化,,散热,动态热平衡 人体具有热调节方式: 生理调节 主观调节,生理调节: 环境变冷(热) 皮肤毛细血管收缩(膨胀) 血流量减少(增加) 皮肤温度下降(上升, 出汗) 保持热平衡,,,,,,活动,主观调节:,衣服,主观调节:,人体热平衡调节方式,生理调节 主观调节,皮肤温度 出汗,活动 衣着,,,,,人的生存范围,,,,寒带 冷 热 热带,,,,衣着 皮肤温度 出汗,,,人体生理调节与衣着相结合使人 适应四季气候变化 扩大生存范围,生理调节与舒适: 出汗 不舒适 生理调节范围小 舒适 生理调节与健康: 生理调节能力强 体质好,,,,2.1.2 人体热感觉影响因素,,热感觉 可量化的影响因素 因素1:产热量因素 因素2:散热量因素 因素3:室内热环境因素 ,,散热方式 环境因素 对流 空气温度、空气流速 辐射 壁面温度 蒸发 空气温度、 湿度,,散热 得热,散热方式 环境影响因素 对流 空气温度、空气流速,散热方式 环境影响因素 辐射 壁面温度,散热 得热,散热方式 环境影响因素 蒸发: 空气温度、 湿度,呼吸 无感觉蒸发 出汗,,,,,,,,,,,,,影响人体热感觉的因素:,6个因素的不同组合产生不同的热环境，各因素之间具有互补性。
热感觉,空气温度 空气流速 空气湿度 壁面温度 新陈代谢率 衣服热阻,,,,,,,,室内环境因素 人体主观因素,,6个因素的组合达到热舒适时, 三种方式散热比例: 对流 25%30% 辐射 45%50% 呼吸和无感觉蒸发 25%30%,2.1.3 室内热环境评价 单因素评价: 空气温度,空气温度 感觉 34 100%的人感到热, 42.3%的人难以忍受 3034 84%的人感到热, 14.5%的人难以忍受 2830 30%的人感到热, 但可以忍受 25 舒适 18 5%坐着的人感到冷 12 80%坐着的人感到冷, 20%活动的人感到冷,居住建筑室内舒适性标准: 夏季2628，冬季1820 可居住性标准: 夏季不高于30，冬季不低于12,热感觉,空气温度 空气流速 空气湿度 壁面温度 新陈代谢率 衣服热阻,,,,,,,措施 暖气,空调 通风,风扇 加湿,除湿 辐射地板、墙体、顶棚,需要对热环境进行综合评价,多因素综合评价方法:,影响因素: 因素1 因素2 因素3 ,,,,,单一指标,优点: 有利于发挥各种热环境改善措施的作用, 降低能源消耗和经济成本。
空气温度2 湿度100%,人的状态：薄衣、走动,热感觉相同,,(1) 有效温度,空气温度1 空气湿度1 空气温度2(有效温度),,,空气温度1 湿度1,,,空气温度1 湿度1 流速1,空气温度2 湿度100% 流速0,人的状态：薄衣、走动,热感觉相同,,(1) 有效温度,空气温度1 空气湿度1 空气温度2(有效温度) 空气流速1,,,,舒适区,,有效温度与空气温度、湿度、流速的关系图,(2) PMVPPD,人体热舒适: f (t, , v, , R , m) = 0,人体热平衡: qm qw qc qr = 0 其中: qm 产热量 qr 辐射散热量 qc 对流散热量 qw 蒸发散热量,影响参数: 新陈代谢率m 壁面辐射温度 空气温度t, 湿度, 流速v 衣服热阻R,,在满足人体热平衡的范围内找出热舒适的充分条件,得到热舒适方程,热舒适指标: PMV = f (t, , v, , R , m),(PMV : Predict Mean Vote ),预测平均热感觉指标PMV,PMV是80年代初得到国际标准化组织（ISO）承认的一种比较全面的热舒指标，丹麦房格尔（P .O. Fanger ）综合了近千人在不同热环境下的热感觉试验结果，并以人体热平衡方程为基础，认为人在舒服状态下应有的皮肤温度和排汗散热率分别与产热率之间存在相应关系，即在一定的活动状态下，只有一种皮肤温度和排汗散热率是使人感到舒适的。
并按人体的感觉分成热、暖、稍暖、舒适、稍凉、凉、冷等七个等级PPD （Predicted Percentage Dissatisfied）： 感到不满意的人数占全部人数的百分比ISO规定，PMV在-0.50.5范围内为室内热舒适指标PMV-PPD图,根据,查得不满意人数百分比PMV与人的主观感觉PPD的关系,(PPD: Percentage of Predict Dissatisfy),PMV 热感觉度量标尺,空气温度 空气湿度 空气流速 壁面辐射温度 衣服热阻 新陈代谢率,,,,,,,2.1 室内热环境复习： 人体热平衡: 产热量 = 散热量 人体散热方式: 对流, 辐射, 蒸发 热平衡调节方式: 生理调节(皮肤温度, 出汗) 主观调节(活动量,衣着) 热感觉影响因素: 环境因素(空气温度、流速、湿度、壁面温度) 主观因素(新陈代谢率、衣服热阻) 热环境综合评价方法,思考题： 室内热环境因素中, 通过建筑设计能够最有效改善的有哪些因素？,第2章 建筑热工学基本知识,2.1 室内热环境 2.2 室外气候 2.3 建筑传热基本概念与原理 2.4 建筑围护结构传热计算方法,2.2 室外气候 本节要点： 1.气候因素: 太阳辐射、空气温度、空气湿度、风。
2.城市气候特点2.2.1 室外气候因素 一、太阳辐射 光谱: 波长0.23.0m（1m=10-6m） 短波热辐射 能量: 辐射强度I，单位: W/m2,太阳辐射,太阳常数：,在太阳与地球的平均间距离处，垂直于入射光线的大气界面单位面积上的热辐射流叫太阳常数天文太阳常数：理论上计算值,天文太阳常数：实测分析值,太阳辐射能量比例,进入大气层后被反射和吸收，光谱成分有所改变，辐射照度有所改变太阳高度角是重要影响因素总辐射 = 直接辐射 + 散射辐射 影响因素: 太阳高度角 大气透明度 云量,太阳高度角:,二、气温 气温是常用的气候评价指标, 单位: , (F =32+9/5 C) 季节 连续5天的日平均气温 冬季 10 夏季 22 春、秋季 10 22 ,升温过程: 太阳辐射 地面 气温,,,气温变化滞后:,时刻,影响因素: 太阳辐射 地面状况: 地表覆盖材料, 地形 大气对流 高、低温空气混合,,,,地面温度,,三、空气湿度,空气湿度，是指大气中的水蒸气含量，湿度的表示可以用绝对湿度、相对湿度以及大气中水蒸气分压力来表示。
温度的日变化和年变化影响空气湿度 水蒸气压力主要随季节而变，通常夏季高于冬季三、空气湿度 (1) 水蒸气分压力P 单位：Pa,饱和水蒸气分压力Ps,,湿空气 饱和湿空气,,水蒸气,,,水蒸气饱和,,,,,蒸发,饱和水蒸气分压力Ps 空气容湿能力 气温 气温() : 0 10 20 30 Ps (Pa) : 609 1225 2331 4232,,,,,P,Ps,P Ps,饱和水蒸气分压力Ps 气温 附录1查表,,空气中的水蒸气分压力P变化,P< Ps,P = Ps,气温升高 Ps大,,气温降低 Ps小,,人感觉的空气干湿程度,Ps,(2) 相对湿度 人感觉的空气干湿程度 相对湿度日变化,,,(3) 露点温度td,【例2-1】空气温度为18，相对湿度为60%，求露点温度td 【解】由附录1查表得空气温度为18时饱和水蒸气分压力: Ps = 2062.5 Pa 已知相对湿度 为60%, 可算出水蒸气分压力： P = Ps =60%2062.5=1237.5 Pa 以 1237.5 Pa为饱和水蒸气分压力，查附录1表得露点温度 td =10.1,四、风 风是水平方向的气流 形成: 空气压力差 空气受热不均匀 (热压差) 高空气流: 热 冷 地面气流: 冷 热,,,,风级 风速(m/s) 风名 目测标准 0 00.5 无风 缕烟直上，树叶不动 1 0.51.7 软风 缕烟一边斜，有风感 2 1.83.3 轻风 树叶沙沙响，风感明显 3 3.45.2 微风 树叶及树枝动不息 4 5.37.4 和风 树木细枝动摇 5 7.59.8 清风 大枝摇动 6 9.912.4 强风 粗枝摆动，电线呼呼响 7 12.515.2 疾风 树干摇摆，大枝弯曲迎风步艰 8 15.318.2 大风 大枝摇摆，细枝折断 9 18.321.5 烈风 大枝折断，轻物移动 10 21.625.1 狂风 拔树 11 25.229 暴风 有重大损失 12 29 飓风 破坏严重，一片荒凉,类型: (1) 大气环流 (2) 季风 (3) 地方风,风：就是大气的流动。
大气环流是各地气候差异的原因貌条件不同造成，如海陆风、山谷风、,庭院风、巷道风等,成，冬季大陆吹向海洋，夏季海洋吹向大陆,季风：造成季节差异，以年为周期海陆间季节温差造,地方风：造成局部差异，以一昼夜为周期地方性地,大气环流：造成全球各地差异,赤道和两极温差造成风的成因,(1) 大气环流,,,(2) 季风(海陆风),(3) 地方风,,,边界层,,,,,,风的垂直分布:,,v/v0,100% 90%,50%,,v0,,,边界层,,,,,,,,,,,,,,,,,,边界层,,,风的垂直分布:,,海陆风和山谷风,在山区，局部的温差会造成局部地风型,风玫瑰图 字母表示方向,某地的风向频率分布实线为全年，虚线为7月份某地一年的风 速频率分布五、气候调节 地面对太阳热量进行分配:,,,,,反射,吸收,,蒸发 吸热,,,升温,,地下储热,,加热空气,,,蒸发 吸热,,,,凝结 放热,,,蒸发 吸热,降水,液(固),,,放热,,,,水的相变循环减少地面过热:,,,热,冷,空气流动产生的风减少空气温差:,风、水作用调节气候:,,,,,,,,太阳辐射,,气温,2.2.2 建筑热工设计气候分区,建筑热工设计分区及设计要求,2.2.3 城市气候 一、城市气候。