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1、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12.1 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。22.1.1 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3人体热天平4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5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6活动 主观调节:7
2、衣服 主观调节:8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9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102.1.2 人体热感觉影响因素 热感觉 可量化的影响因素因素1因素2因素3 散热方式 环境因素对流辐射蒸发11散热 得热散热方式 环境影响因素对流 空气温度、空气流速12散热方式 环境影响因素辐射 壁面温度散热 得热13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 14影响人体热感觉的因素:6个
3、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156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% 162.1.3 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
4、，冬季1820可居住性标准: 夏季不高于30，冬季不低于12 17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18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。 19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120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
5、 空气湿度1 空气温度2(有效温度) 空气流速121舒适区有效温度与空气温度、湿度、流速的关系图22(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 )23PMV与人的主观感觉PPD的关系(PPD: Perc
6、entage of Predict Dissatisfy) 24PMV 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25 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26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？27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
7、念与原理2.4 建筑围护结构传热计算方法282.2 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。292.2.1 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 30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31太阳高度角: 32二、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 33升温过程: 太阳辐射 地面 气温34气温变化滞后:时刻35影响因素: 太阳
8、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36三、空气湿度(1) 水蒸气分压力P 单位：Pa 37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38饱和水蒸气分压力Ps 空气容湿能力气温气温() : 0 10 20 30Ps (Pa) : 609 1225 2331 4232PPsP Ps39饱和水蒸气分压力Ps 气温附录1查表40空气中的水蒸气分压力P变化P29 飓风 破坏严重，一片荒凉 48类型: (1) 大气环流(2) 季风(3) 地方风49(1) 大气环流50(2) 季风(海陆风)51(3) 地方风52边界层风的垂直分布: v/v0 100%9
9、0% 50% v0 53边界层边界层风的垂直分布: 54五、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55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:56热冷空气流动产生的风减少空气温差:57风、水作用调节气候:太阳辐射气温582.2.2 建筑热工设计气候分区 59建筑热工设计 分区及设计 要求分区名称分区指标设计 要求 主要指标辅助指标 严寒最冷月平均温度10日平均温度5的天数 145必须充分满足冬季保温要求 ，一般可不考虑夏季防热 寒冷最冷月平均温度0 10日平均温度5的天数90 145应满 足冬季保温要求，部分 地区兼顾夏季防热 夏
10、热冬 冷最冷月平均温度010, 最热月平均温度2530日平均温度5的天数0 90 日平均温度25的天数 40110必须满 足夏季防热热要求，适 当兼顾冬季保温夏热冬 暖最冷月平均温度10, 最 热月平均温度2529日平均温度25的天数 100200必须充分满足夏季防热热要求 ，一般可不考虑冬季保温 温和最冷月平均温度013, 最热月平均温度1825日平均温度5的天数0 90部分地区应考虑冬季保温， 一般可不考虑夏季防热602.2.3 城市气候 一、城市气候特点(1) 太阳直接辐射减少，散射辐射增多;晴天减少，阴天、雾天增多;天空透明度降低。61(2) 气温偏高，出现城市热岛现象。62(3) 风
11、速减小63(4) 湿度减小城市大部分为不透水的硬化表面，降雨后水分迅速被人工排水管道排走，导致城市可供蒸发的水分少，空气湿度小。 64二、城市热岛对环境的影响(1) 形成热岛环流, 把城市边缘区工厂排放的污染带进市区。(2) 酷热天气增多, 寒冷天气减少;空调能耗增多, 采暖能耗减少。65三、城市热岛产生的原因(1) 人为热排放人们生产和生活以及新陈代谢中排放出来的废热。 城市输入的各种能量最终是以热量形式散发到大气中。66(2) 地面状态改变立体化的下垫面, 通风不良, 吸热多, 散热难。不透水的硬化表面多, 蒸发散热小, 表面温度高。67四、城市热环境改善措施(1) 各行各业开展节能,减少
12、人为热排放。(2) 城市生态环境建设。扩大绿地、水面采用透水铺装 透水地砖68 2.2 室外气候复习： 太阳辐射、空气温度、空气湿度、风介绍。 热工设计气候分区: 严寒、寒冷、夏热冬冷、 夏热冬暖、温和。 城市气候特点: 气温偏高、通风不良、形成热岛现象。69思考题： 决定气候的因素有哪些？人的活动可以影响气候的哪些方 面？70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712.3 建筑传热基本概念与原理 本节要点：1.三种传热方式的特点；2.平壁热阻和热惰性指标；3.材料导热系数;4.空气间层传热特点。72传热基本概念:条件: 温差方向: 高温 低温基本方式:导热
