建筑物理热工学复习重点.docx

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建筑物理热工学复习重点

-CAL-FENGHAI.-（YICAI）-CompanyOne1

建筑物理热工学复习重点

构成室内热湿环境的因素包括：

室内空气温度、空气湿度、气流速度、环境辐射温度。

室内环境分类：

1.舒适的——正常热平衡多靠空调；

2.可忍受的——负热平衡（评价室内热环境的最低标准）；

3.不可忍受的；

正常比例散热：

对流换热约占总量25~30%，

辐射散热约占45%~50%，

呼吸和无感觉蒸发散热约占25%~30%。

城市气候的基本特征表现为：

1.空气温度和辐射温度

2.城市风和紊流

3.湿度和降水

4.太阳辐射与日照

城市气候成因：

1.高密度的建（构）筑物改变了地表（下垫面）的性态。

2.高密度的人口分布改变了能源与资源消费结构。

建筑热工设计分区及设计要求

主要指标

辅助指标

设计要求

严寒地区

最冷月平均温度≤-10℃

日平均温度≤5℃的天数≥145d

必须充分满足冬季保温要求，

一般可不考虑夏季防热

寒冷地区

最冷月平均温度0~-10℃

日平均温度≤5℃的天数90~145d

应满足冬季保温要求，

部分地区兼顾夏季防热

夏热冬冷地区

最冷月平均温度0~-10℃

最热月平均温度25~30℃

日平均温度≤5℃的天数0~90d

日平均温度≥25℃的天数40~110d

必须满足夏季防热要求，

适当兼顾冬季保温

夏热冬暖地区

最冷月平均温度＞10℃

最热月平均温度25~29℃

日平均温度≥25℃的天数100~200d

必须充分满足夏季防热要求，

一般可不考虑冬季保温

温和地区

最冷月平均温度10~13℃

最热月平均温度18~25℃

日平均温度≤5℃的天数0~90d

部分地区考虑冬季保温，

一般可不考虑夏季防热

由导热的机理我们知道，导热是一种微观运动现象。

但在宏观上它将表现出一定的规律性来，人们把这一规律称为傅立叶定律，因为它是由法国数学物理学家傅立叶于1822年最先发现并提出的。

傅立叶定律指出：

均质物体内各点的热流密度与温度梯度的大小成正比。

导热系数：

在稳定条件下，1m厚的物体，两侧表面温差为1℃时，在1h内通过1㎡面积所传导的传导的热量。

空气沿护围结构表面流动时，与壁面之间所产生的热交换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之间的导热过程。

这种对流与导热的综合过程，称为表面的对流换热。

辐射传热的特点：

1.发射体的热能变为电磁波辐射能，被辐射体又将所接收的辐射能转换成热能；

2.不需要和其他物体直接接触，也不需要任何中间媒介；

3.辐射传热是物体之间相互辐射的结果；

Ø围护结构的传热过程：

1．表面吸热（冬季室内温度高于墙面温度）；

2．结构本身传热；

3．表面放热；

Ø室内外温度的计算模型：

1.恒定的热作用

2.周期热作用

Ø一维稳定传热的传热特征：

1.通过平壁的热流强度q处处相等；

2.同一材质的平壁内部各界面温度分布呈直线关系；

Ø

封闭空气间层——的热阻（理解）P29

静止的空气介质导热性甚小，因此在建筑设计中常利用封闭空期间层作为围护结构的保温层。

在空气间层中的传热过程，与固体材料不同。

固体材料层内是以导热方式传递热量的。

而在空气间层中，导热、对流和辐射三种传热方式都明显地存在着，

其传热过程实际上是在一个有限空气层的两个表面之间的热转移过程，

包括对流换热和辐射换热，如右图所示。

Ø若外界热作用随着时间变化呈现周期性变化，则叫做周期性不稳定传热。

Ø谐波热作用下的传热特征：

1.室外温度和平壁表面温度、内部任一截面处的温度都是同一周期的谐波动；

2.温度波动衰减——从室外空间到平壁内部，温度波动振幅逐渐减小；

3.温度波动相位推迟——从室外空间到平壁内部，温度波动的相位逐渐向后推延；

Ø材料的蓄热系数：

把某一匀质半无限大壁体（即足够厚度的单一材料层）一侧受到谐波作用时，迎波面（即直接受到外界热作用的一侧表面）上接受的热流波幅Aq，与该表面的温度波幅A0之比。

Ø材料的热惰性指标：

表征材料层或围护结构收到波动热作用后，背波面上对温度波衰减快慢程度的无量纲指标，也就是说明材料层抵抗波动能力的一个特性指标，用“D”表示。

Ø表面蓄热系数Y单位W/（㎡·K）：

在周期热作用下，物体表面温度升高或降低1K时，在1h内1㎡表面积贮存或释放的能量。

Ø太阳辐射的“等效高温”或“当量温度”：

=围护结构外表面对太阳辐射热的吸收系数ρs·太阳辐射强度I/外表面换热系数αe

Ø隔热设计标准：

Ø建筑保温与节能设计策略：

1.充分利用太阳能；

2.防止冷风的不利影响；

3.选择合理的建筑体形与平面形式；

4.房间具有良好的热工特性，建筑具有整体保温和蓄热能力；

5.建筑保温系统科学、节点构造设计合理；

Ø体形系数S：

建筑物与室外大气接触的外表面积F0（不包括地面和不采暖楼梯间隔墙与户门的面积）与所其包围的体积V0之比

Ø非透明围护结构的保温与节能：

1.建筑保温与最小传热阻法；

2.建筑节能与传热系数限值法；

3.建筑能耗控制与围护结构热工性能权衡判断法；

Ø地面对人体热舒适感及健康影响最大的是厚度约为3~4mm的面层材料

Ø周边地面：

距外墙内表面2m以内的地面，其他地面均为非周边地面。

Ø影响材料导热系数的因素：

密度、湿度、温度

Ø保温构造的类型：

1.单设保温层；

2.封闭空气间层；

3.保温与承重相结合；

4.混合型构造；

Ø外保温的优点：

1.使外墙或屋顶的主要结构部分受到保护，大大降低温度应力的起伏；

2.由于承重材料的热容量一般都远大于保温层，所以，外保温对结构及房间的热稳定性有利；

3.外保温层对防止或减少保温层内部产生水蒸气凝结，是十分有利的，但具体效果则要看环境气候、材料及防水层位置等实际条件；

4.外保温法使热桥处的热损失减少，并能防止热桥内表面局部结露；

5.对于旧房的节能改造，外保温处理的效果最好；

Ø外窗与透明幕墙的热保温措施：

1.控制外窗（包括透明幕墙）的面积；

2.提高气密性，减少冷风渗漏；

3.提高窗框保温性能；

4.改善玻璃的保温能力；

Ø围护结构中的水分转移：

当材料中存在压力差（分压力或总压力）、湿度（材料含湿量）差和温度差时均能引起材料内部所含水分的迁移。

Ø水蒸气渗漏系数：

1m厚的物体，两侧水蒸气分压力差为1Pa，1h内通过1㎡面积渗漏的水蒸气量。

Ø内部冷凝的检验：

1.做各层的实际水蒸气分压力P曲线；

2.做各层的饱和水蒸气分压力Ps曲线；

3.两曲线相交则冷凝，反之不冷凝；

Ø若材料的水蒸气渗透系数出现由大变小的界面，因水蒸气至此遇到较大的阻力，最易发生冷凝现象，习惯上把这个最易出现冷凝，而且凝结最严重的界面，叫做围护结构内部的“冷凝界面”。

Ø防止和控制表面冷凝：

1.正常湿度的房间；

2.高湿房间

Ø防止和控制内部冷凝：

1.合理布置材料层的相对位置；

2.设置隔汽层；

3.设置通风间层或泄气沟道；

4.冷侧设置密闭空气层；

Ø差迟凝结：

春末室外空气温度和湿度都骤然增加时，建筑物中的物体表面温度由于热容量的影响而上升缓慢，滞后若干时间而低于室外的空气的露点温度，以致高温高湿的室外空气流过室内低温表面时必然发生大强度的表面凝结。

Ø建筑防热主要内容：

在城市规划中，正确选择建筑物的布局形式和建筑物的朝向；在建筑设计中，选用适宜的有效的围护结构隔热方案；采用合理的窗户遮阳方式；充分利用自然通风；注意建筑环境的绿化等以创造舒适的室内生活、工作环境。

Ø防热的被动式措施：

1.减弱室外的热作用；

2.外围护结构的隔热；

3.房间的自然通风和电扇调风；

4.窗口遮阳；

5.利用自然能；

6.尽量减少室内余热；

Ø通风量与造成空气流动的动力、通风面积和间层的阻力等因素有关。

Ø间层高度以20~24cm左右为好。

Ø外墙隔热：

1.空心砌块墙；

2.钢筋混凝土空心大板墙；

3.轻骨料混凝土砌块墙；

4.复合轻质墙体；

Ø遮阳形式：

1.水平式遮阳-适用于接近南向的窗口，或北回归线以南低纬度地区的北向附近的窗口；

2.垂直式遮阳-适用于东北、北、和西北向附近的窗口；

3.综合式遮阳-适用于东南或西南向附近的窗口；

4.挡板式这样-适用于东、西向附近的窗口；

Ø建筑外遮阳系数：

透过有外遮阳构造的外窗的太阳辐射得热量与透过没有外遮阳构造的相同外窗的太阳辐射得热量的比值。

Ø房间要取得良好的自然通风最好穿堂入室直通室内

Ø假设将风向投射线与房屋墙面的法线的交角称为风向投射角。

Ø风向投射角与流场的影响

风向投射角α

0°

30°

45°

60°

室内风速降低值（%）

0

13

30

50

屋后漩涡区深度

3.75H

3H

1.5H

1.5H

Ø为了更好地组织自然通风，在建筑设计时应着重考虑：

正确选择建筑的朝向和间距，合理地布置建筑群，选择合理建筑平、剖面形式；

合理地确定开口的面积与位置、门窗装置的方法及通风的构造措施。

Ø建筑群平面布置方式：

行列式、错列式、斜列式、周边式等。

从通风的角度看，以错列、斜列较行列、周边为好。

（周边式不宜夏季通风，适宜冬季保温）

Ø建筑平面布置与剖面处理基本原则（从通风角度考虑）：

1.建筑布局采用交错排列或前低后高，或前后逐层加高的布置。

2.正确选择平面的组合形式，主要使用漏空隔断、屏门、推窗、格窗、旋窗等；在屋顶上设置撑开式或拉动式天窗，水平或垂直翻转的老虎窗等，都可以起导风、透风的作用。

3.利用天井、楼梯间等增加建筑内部的开口面积，并利用这些开口引导气流，组织自然通风。

4.开口位置的布置应使室内流场分布均匀。

5.改进门窗及其他构造，使其有利于导风、排风和调节风量、风速等。

Ø建筑防热设计中可资利用的自然能源：

1.太阳辐射能

2.有效长波辐射能

3.夜间对流

4.水的蒸发能

5.地冷能

Ø日照时数：

表示太阳照射的时数。

Ø日照率：

实际日照时数与同时间内（如年、月、日等）的最大可照时数的百分比。

Ø太阳高度角：

太阳光线与地平面间的夹角hs。

Ø太阳方位角：

太阳光线在地平面上的投射线与地平面正南线所夹的角As。

Ø影响太阳高度角hs和方位角As的因素：

1.赤纬角δ，它表明季节（即日期）的变化；

2.时角Ω，它表明时间的变化；

3.地理纬度ψ，它表明观察点所在地方的差异；

Ø日照设计所用的时间，均为地方平均太阳时。

Ø棒影图步骤：

1.由计算法或图解法求出该地冬至日各时刻的方位角和高度角，并据此求出影长及方位角。

2.在图上做水平线和垂直线交与0，在水平线上按1：

100比例以1cm代表1m的高度。

截取若干段（也可以其他比例代表棒高实长）。

由0点按时刻方位角作射线（用量角器量出），并标明射线的钟点数。

再按tcoths值在相应的方位角线上截取若干段影长，即有1cm棒高的日照图后，也可根据棒长加倍，影长随之加倍的关系，将影长沿方位射线截取而获得棒高为2cm、3cm等的影长，依此类推。

并在图上标明1，2，3……标记。

然后把各射线同以棒高的影长各点连接，即成棒影日照图。

3.棒影日照图上应注明纬度、季节日期、比例及指北方向等。

Ø计算题：

求热阻：

Ø计算题：

室外最低气温：

Ø计算题：

总传热系数

Ø计算题：

保温厚度