《建筑物理复习建筑热工学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑物理复习建筑热工学（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、-第一篇 建筑热工学第1章 建筑热工学根底知识1.室热环境构成要素：室空气温度、空气湿度、气流速度和环境辐射温度构成。2.人体的热舒适热舒适的必要条件：人体产生的热量=向环境散发的热量。人体新代产热量人体蒸发散热量人体与环境辐射换热量人体与环境对流换热量充分条件：所谓按正常比例散热，指的是对流换热约占总散热量的25-30%，辐射散热约为45-50%，呼吸和无感觉蒸发散热约占 25-30%。处于舒适状况的热平衡，可称之为正常热平衡。 注意与负热平衡区分影响人体热舒适感觉的因素：1.温度；2.湿度；3.速度；4.平均辐射温度；5.人体新代产热率；6.人体衣着状况。3.湿空气的物理性质湿空气组成：干
2、空气+水蒸气=湿空气水蒸气分压力：指一定温度下湿空气中水蒸气局部所产生的压力。未饱和湿空气的总压力：湿空气的总压力Pa干空气的分压力Pa水蒸气的分压力Pa饱和状态湿空气中水蒸气分压力：饱和水蒸气分压力注：标准大气压下，随着温度的升高而变大见本篇附录2。说明在一定的大气压下，湿空气温度越高，其一定容积中所能容纳的水蒸气越少，因而水蒸气呈现出的压力越大。空气湿度：说明空气的干湿程度，有绝对湿度和相对湿度两种不同的表示法。绝对湿度：单位体积空气所含水蒸气的重量，用表示g/m3。饱和状态下的绝对湿度则用饱和水蒸气量g/m3表示。相对湿度：一定温度，一定大气压力下，湿空气的绝对湿度，与同温同压下饱和水蒸
3、气量的百分比：同一温度T下，建筑热工设计中近似认为与成正比例关系，因此，相对湿度又可表示为空气中水蒸气分压力与同温度下饱和水蒸气分压力的百分比，表示为：空气的实际水蒸气分压力Pa；同温下的饱和水蒸气分压力Pa。注：研究说明，对室热湿环境而言，正常湿度围大概在30%60%。露点温度：露点温度是在大气压力一定，空气含湿量不变的情况下，未饱和空气因冷却而到达饱和状态的温度。用表示。4.室外热湿环境是指作用在建筑物外围护构造上的一切热湿物理量的总称。构成要素：空气温度、空气湿度、太阳辐射、风、降水等。5.建筑围护构造传热的根本知识热量传递的三种根本式：导热、对流和辐射。导热：指物体中温差时，由于直接接
4、触的物质质点作热运动而引起的热能传递过程。热流密度：单位时间，通过等温面上单位面积的热量。设单位时间通过等温面上微元面积的热量为，则热流密度表示为： W/m2积分形式为： 或者 W如果热流密度在面积上均匀分布，单位时间通过导热面积的热量或称热流量为：傅里叶定律：1822年，法国物理学家Fourier发现，均质物体各点的热流密度与温度梯度的大小成正比，即W/m2式中的成为导热系数，恒为正值。负号表示热量传递只能沿着温度降低的向而引起。沿n向温度增加，为正，则为负值，表示热流沿n的反向。影响导热系数的因素：物质种类、构造成分、密度、湿度、压力、温度等。对流换热：空气沿围护构造外表流动时，与壁面之间
5、所产生的热交换过程。这种过程既包括由空气流动所引起的对流传热过程，同时也包括空气分子间和空气分子与壁面分子间的导热过程。注意：对流传热只发生在流体之中，它是因温度不同各局部流体之间发生相对运动互相掺合而传递热能的。外表的对流换热量可以利用牛顿公式：其中，对流换热强度，W/m2 对流换热系数，W/(m2K)流体的温度，固体外表的温度，影响因素：对流换热的强弱主要取决于层流边界层热量交换情况。还与流体运动的原因及运动情况、流体与固体间温差、流体的物理性质、固体壁面的形状、大小及位置等因素有关。辐射传热：辐射传热指依靠物体外表向外发射热射线能产生显著热效应的电磁波来传递能量的现象。与导热和对流在机理
6、上有本质区别，它是以电磁波传递热能的。特点：发射体热能变为电磁波辐射能，被辐射体将所接收的辐射能转换成热能。凡温度高于绝对零度0K的物体，都能发射辐射热。由于电磁波能在真空中传播，所以物体依靠辐射传热时，不需要与其他物体直接接触，也无需任中间媒介。辐射换热量计算：牛顿公式其中，对流换热强度，W/m2 对流换热系数，W/(m2K)、两辐射换热物体的外表温度物体辐射分类：按物体辐射光谱特性，可分为黑体、灰体和选择辐射体或称非灰体三大类。6.围护构造的传热过程围护构造的传热要经过三个过程：外表吸热、构造本身传热、外表放热。1.外表吸热：外表从室吸热冬季，或外表从室外空间吸热夏季。2.构造本身传热：热
7、量由高温外表传向低温外表。3.外表放热：外外表向室外空间散发热量冬季，或外表向室散热夏季。第2章 建筑围护构造的传热计算与应用根据建筑保温与隔热设计中所考虑的室外热作用的特点，可将室外温度计算模型归纳为如下两种：恒定热作用：室和室外温度在计算期间不随时间而变化。这种计算模型通常用于采暖房间冬季条件下的保温与节能。期热作用：根据室外温度波动的情况，又可分为单向期热作用和双向期热作用两类。前者通常用于空调房间的隔热与节能设计，后者则用于自然通风房间的夏季隔热设计。1.稳定传热过程定义：温度场不随时间变化的传热过程。一维稳定传热特征：1通过平壁的热流强度处处相等。只有平壁无蓄热现象，才能保证温度稳定
8、，因此就平壁任一截面而言，流进与流出的热量必须相等。2同一材质的平壁部各界面温度分布呈直线关系。由知，当=常数时，假设视不随温度而变，则有=常数，各点温度梯度相等，即温度随距离的变化规律为直线。2.平壁的热阻建筑热工中的平壁不仅是指平直的墙体，还包括地板、平屋顶及曲率半径较大的穹顶、拱顶等构造。热阻是表征围护构造本身或其中*层材料阻抗传热能力的物理量。同样的温差条件下，热阻越大，通过材料的热量越少，围护构造的保温性越好。要想增加热阻，可增加平壁厚度，或采用导热系数较小材料。单层匀质平壁的导热和热阻：导热程：； 热阻：多层平壁的导热和热阻：导热程：结论：多层平壁的总热阻等于各层热阻之和，即组合壁
9、的导热和热阻：组合壁的平均热阻应按下式计算：式中，平均热阻；与热流向垂直的总传热面积；按平行于热流向划分的各个传热面积；各个传热面部位的传热阻；外表换热阻，取0.11 m2K/W；外外表换热阻，取0.04 m2K/W；修正系数，见表2-1。封闭空气间层的热阻建筑设计中常用封闭空气层作为围护构造的保温层。空气层中的传热式有：导热、对流和辐射。其中：主要是对流换热和辐射换热。封闭空气层的热阻取决于间层两个界面上的边界层厚度和界面之间的辐射换热强度。与间层厚度不成正比例增长关系。1结论：普通空气间层的传热量中辐射换热占很大比例，要提高空气间层的热阻须减少辐射传热量。2减少辐射换热量的法：将空气间层布
10、置在围护构造的冷侧，降低间层的平均温度。在间层壁面涂贴辐射系数小的反射材料铝箔等实际设计计算中可查表2-4得空气间层的热阻Rag3.平壁部温度的计算平壁的稳定传热过程：外表吸热、材料层导热、外外表放热。平壁部温度计算：根据稳定传热条件：得出：1.外表温度： 2.多层平壁任一层的外表温度：3. 外外表层的温度可写成： 或 注：1稳定传热条件下，当各层材料的导热系数为定值时，每一层材料的温度分布是一条直线。这样，多层平壁温度的分布成一条连续的折线。2材料的热阻越大，温度降落越大。4.建筑保温与节能计算了解建筑物耗热量计算建筑采暖耗煤量5.期性不稳定传热谐波热作用下的传热特征：1室外温度、平壁外表温
11、度、部任一截面处的温度都是都是期一样的谐波动；2从室外到平壁的部，温度波动的振幅逐渐减小，即。建筑热工学中，把室外温度振幅与由外侧温度谐波热作用引起的平壁外表温度振幅之比称为温度波的穿透衰减度，也称为平壁的衰减倍数，用表示：。3从室外空间到平壁部，温度波动的相位逐渐向后推延，即。温度波穿过平壁的总延迟时间：总的延迟相位：温度波的衰减和延迟是材料的热容量和热阻的共同作用造成的壁体的热惰性。衰减和滞后的程度取决于围护构造的蓄热能力。谐波热作用下材料和围护构造的热特性指标(1)材料的蓄热系数意义：半无限厚物体在谐波热作用下，外表对热作用的敏感程度。材料蓄热系数越大，其外表温度波动越小。密度大的重型材
12、料或构造蓄热性能好、热稳定性好。当围护构造中*层是由几种材料组合时，该层的平均蓄热系数应按下式计算：(2)材料层的热惰性指标:表征材料层受到波动热作用后，背波面上温度波动剧烈程度的一个指标，也是说明材料层抵抗温度波动能力的一个特性指标，用表示。其大小取决于材料层迎波面的抗波能力和波动作用传至背波面时所受到阻力。注：如围护构造中有空气间层，由于空气的蓄热力系数S为0，该层热惰性指标D值为0。如围护构造中*层是由几种材料组合时，越大，说明温度波在其间的衰减越快，围护构造的热稳定越好。材料层外表的蓄热系数它与材料蓄热系数的物理意义是一样的，一般两者在数值上也可视为相等。计算法：沿着与热流相反的向，依
13、照围护构造的材料分层，逐层计算如图。各层外表蓄热系数计算式采用如下通式：注：如*层厚度较大，则该层的，外表的蓄热可从该层算起，后面各层就可不再计算。6.建筑隔热设计控制指标计算隔热设计标准：房间在自然通风情况下，建筑物的屋顶和东、西外墙的外表最高温度，应满足下式要求：外表最高温度直接反映围护构造的隔热性能，关系着人体辐射散热。室外综合温度：围护构造隔热主要隔的是室外综合温度。围护构造外外表受到3种不同式热作用：1太阳短波辐射；2室外空气换热；3围护构造外外表有效长波辐射的自然散热。可将三者对外围护的共同作用综合成一个单一的室外气象参数室外综合温度：围护构造外外表对太阳辐射热的吸收系数表2-8；
14、太阳辐射强度；外外表有效长波辐射温度，粗略计算可取：屋面3.5，外墙1.80。注：一般围护构造隔热设计中仅考虑前两项式中值又叫做太阳辐射的等效高温或当量温度。表示围护构造外外表所吸收的太阳辐射热对室外热作用提高的程度。它对室外综合温度影响很大。第三章 建筑保温与节能1. 围护构造的保温构造类型保温构造分类：单设保温层、封闭空气间层、保温与承重合二为一、混合型构造。单设保温层用导热系数很小的材料做保温层而起保温作用。由于不要求保温承重，选择的灵活性较大。封闭空气间层围护构造中的空气层厚度，一般以45厘米为宜。间层外表最好采用强反射材料如铝箔。为了提高反射材料的耐久性，还应采取涂塑处理等保护措施。保温与承重相结合材料的导热系数小，机械强度满足承重要求。保温与承重相结合：空心板、空心砌块、轻质实心砌块等，既能载重又能保温。混合型构造当单独用*一种式不能满足保温要求，或为到达保温要求而造成技术经济上不合理时，采用复合构造。例如，既有实体保温层，又有空气层和承重层的外墙或屋顶构造。第四章 建筑围护构造的传湿与防潮1.建筑围护构造的传湿等温吸湿曲线：呈S型，显示材料的吸湿机理分三种状态：低湿度时
