建筑物理期末考试复习资料大全.docx

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建筑物理期末考试复习资料大全

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建筑热工篇

第一章室内热环境

1、人体与周围环境的换热方式有对流、辐射和蒸发三种。

2、人体得热平衡是达到人体热舒适的必要条件。

3、当达到热平衡状态时，对流换热约占总散热量的25%-30%，辐射散热量占45%-50%，呼吸和有感觉蒸发散热量占25%-30%时，人体才能达到热舒适状态，能达到这种适宜比例的环境便是人体热舒适的充分条件。

4、气流速度对人体的对流换热影响很大，至于人体是散热还是得热，则取决于空气温度的高低。

5、影响人体蒸发散热的主要因素是作用于人体的气流速度和环境的水蒸气分压力。

6、影响人体热感的因素为：

空气温度、空气湿度、气流速度、环境平均辐射温度、人体新陈代谢产热率和人体衣着状况。

7、热环境的综合评价：

1）有效温度：

ET依据半裸的人与穿夏季薄衫的人在一定条件的环境中所反应的瞬时热感觉作为决定各项因素综合作用的评价标准。

2）热应力指数：

HSI根据在给定的热环境中作用于人体的外部热应力、不同活动量下的新陈代谢产热率及环境蒸发率等的理论计算而提出的。

当已知环境的空气温度、空气湿度、气流速度和平均辐射温度以及人体新陈代谢产热率便可按相关线解图求得热应力指标。

3）预测热感指数：

PMV人体蓄热量是空气温度、空气相对湿度、气流速度和平均辐射温度4个环境参数及人体新陈代谢产热率、皮肤平均温度、肌体蒸发率、所着衣热阻的函数。

8、室内热环境的影响因素：

1）室外气候因素

太阳辐射以太阳直射辐射照度、散射辐射照度及用两者之和的太阳总辐射照度表示。

水平面上太阳直射照度与太阳高度角、大气透明度成正比关系。

散射辐射照度与太阳高度角成正比，与大气透明度成反比。

太阳总辐射受太阳高度角、大气透明度、云量、海拔高度和地理纬度等因素的影响。

空气温度地面与空气的热交换是空气温度升降的直接原因，大气的对流作用也以最强的方式影响气温，下垫面的状况，海拔高度、地形地貌都对气温及其变化有一定影响。

空气湿度指空气中水蒸气的含量。

一年中相对湿度的大小和绝对湿度相反。

风地表增温不同是引起大气压力差的主要原因

降水

2）室内的影响因素：

热环境设备的影响；其他设备的影响；人体活动的影响

9、城市区域气候特点：

1）大气透明度较小，削弱了太阳辐射；2）气温较高，形成“热岛效应”；3）风速减小，风向随地而异；4）蒸发减弱、湿度变小；5）雾多、能见度差。

10、建筑热工设计分区：

严寒地区：

11、被动式太阳能建筑

原理：

当太阳辐射热透过日光室玻璃照射到墙面上时，墙面吸收热能，温度升高，并通过对流方式将热量传给日光室内的空气，使之温度升高，由上部开口流入室内；室内的低温空气由下部开口流进日光室，不断循环流动的空气提高了室内气温，从而改善了室内热环境。

注意点：

1）日光室的朝向应选择当地日照时间长，太阳辐射强烈的方位，一般以东南、南、西南向为宜；

2）日光室的玻璃应选择热光比大的玻璃，并应有较大的面积。

这是因为玻璃是短波热射线的透射体，而又是长波热射线的非透射体，能阻挡日光室的热量辐射外逸；

3）墙面对太阳辐射热的吸收至关重要，表面一定要用对太阳辐射热吸收系数大的材料；

4）上下通风口尺寸应适当，过大、过小都会影响采暖效果

5）在使用上，当一晚或无日辐射的时候，如日光室的气温低于室外气温，应关闭上下通风口，避免室内热量的损失。

第二章传热基本知识

1、导热是由温度不同的质点（分子、原子、自由电子）在热运动中引起的热能传递现象。

导热系数：

在稳定条件下，1m厚的物体，两侧表面温差为1℃，1h内通过1㎡面积传递的热量。

导热系数的影响因素：

材质的影响、材料干密度的影响、材料含湿量的影响。

2、对流是由于温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺合而传递热能。

对流换热的强弱主要取决于：

层流边界层内的换热与流体运动发生的原因、流体运动状况、流体与固体壁面温度差、流体的物性、固体壁面的形状、大小及位置等因素。

自然对流换热受迫对流换热

3、辐射热射线的传播过程叫做热辐射，通过热射线传播热能就称为辐射传热。

辐射传热特点：

1）在辐射传热过程中伴随着能量形式的转化；

2）电磁波的传播不需要任何中间介质；

3）凡是温度高于绝对零度的一切物体，不论它们的温度高低都在不间断地想外辐射不同波长的电磁波，辐射传热是物体之间相互辐射的结果，不受温度高低的影响。

凡能将辐射热全部反射的物体称为绝对白体，能全部吸收的称为绝对黑体，能全部透过的则称为绝对透明体或透热体。

吸收系数接近于1的物体近似地当作黑体。

单位时间内在物体单位表面积上辐射的波长从0到∞范围的总能量，称作物体的全辐射本领，通常用E表示，单位为W/㎡。

单位时间内在物体单位表面积上辐射的某一波长的能量称为单色辐射本领。

灰体：

辐射光谱曲线的形状与黑体辐射光谱曲线的形状相似，且单色辐射本领不仅小鱼黑体同波长的单色辐射本领，两者的比例为不大于1的常数。

选择性辐射体：

只能吸收和发射某些波长的辐射能，并且其单色辐射本领总小于同温度黑体同波长的单色辐射本领。

4、封闭空气间层的传热

特点

铝箔贴在温度高的一侧的原因：

减小间层表面的辐射系数，并防止间层内结露。

第三章建筑保温

1、建筑保温的途径：

1）建筑体形的设计，应尽量减少外围护结构的总面积。

2）围护结构应具有足够的保温性能。

3）争取良好的朝向和适当的建筑物间距。

4）增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透的不利影响。

5）避免潮湿、防止壁内产生冷凝。

2、围护结构最小阻热设计的依据：

3、围护结构保温构造形式：

1）保温、承重合二为一；2）单设保温层；3）复合构造

4、围护结构的蒸汽渗透及冷凝：

某一状态下的空气，在含湿量不变的情况下，冷却到它的相对湿度达到100%时所对应的湿度，称为该状态下空气的露点温度。

由于温度降到露点温度以下，空气中水蒸气液化析出的现象称为冷凝。

当室内、外空气的水蒸气含量不等时，在围护结构的两侧，就存在水蒸气分压力差，水蒸气分子将从压力较高的一侧通过围护结构向较低一侧渗透扩散，这种现象称为蒸汽渗透。

5、防止和控制冷凝的措施

1）防止和控制表面冷凝

正常湿度的采暖房间：

围护结构内表面层宜采用蓄热系数较大的材料，利用它蓄存的热量起调节作用，减少出现周期性冷凝的可能。

高湿房间：

围护结构内表面采用不透水材料层，在构造上采取措施将表面冷凝睡滴导流，并有组织地排除。

南方地区：

地面应具有一定的热阻，减少地面对土层的传热量；地面表层材料的虚热系数要小；表面材料有一定的吸湿作用。

2）防止和控制内部冷凝

材料层次的布置应符合“难进易出”的原则；设置隔气层；设置通风间层或泄气沟道。

第四章建筑防热

1、建筑防热的途径：

减弱室外热作用；窗口遮阳；围护结构的隔热与散热；合理地组织自然通风；尽量减少室内余热。

2、当量温度：

3、围护结构隔热措施：

1）屋顶隔热：

采用浅色外饰面，减少当量温度；增大热阻与热惰性；通风隔热屋顶；水隔热屋顶；种植隔热屋顶。

2）墙体隔热：

砌块；钢筋混凝土大板，钢筋混凝土空心板，复合大板；

4、自然通风的组织：

1）建筑朝向、间距及建筑群的布局：

错列式、斜列式较行列式、周边式好

2）建筑的平面布置与剖面设计：

详见P106

第五章建筑日照与遮阳

1、太阳高度角、太阳方位角：

太阳方位角：

指太阳直射光线在地平面上的投影线与地平面正南向所夹的角。

太阳高度角：

指太阳直射光线与地平面间的夹角。

2、遮阳形式及适用朝向

水平式遮阳：

在北回归线以北地区适用于南向附近窗口；在北回归线以南地区既适用于南向窗口又可用于北向窗口。

垂直式遮阳：

适用于北向、东北向和西北向附近的窗口

综合式遮阳：

适用于东南向或西南向附近窗口，适应范围较大

挡板式遮阳：

适用于东向、西向附近窗口

3、遮阳设施构造设计要点

1）遮阳的板面组合与构造：

用不同的板面组合以便选择对采光、通风、视野、立面造型和构造等要求都更加有利的形式。

2）遮阳板的安装位置：

安装位置对防热和通风的影响很大。

3）材料与颜色：

多采用坚固耐久的轻质材料；轻便、灵活；外表面颜色宜浅，以减少对太阳辐射热的吸收，内表面则应稍暗，以避免产生炫光，并希望材料的辐射系数较小。

2

绿色建筑：

是以人为本的设计理念和追求实现的目标。

尽量利用自然条件,与自然和谐的设计策略，减少资源，能源消耗和排废，运用适宜的工程技术创造现在社会的人居环境品质。

物理环境:

是指在城市区域范围或建筑物室内空间，由热（包括温度，湿度），光，声，空气（流速，气味）等因素共同作用的与人们身心健康息息相关的环境条件（品质）。

热岛效应：

由于城市的人为热及下垫面向地面附近大气层散发热量比郊区多，气温也比郊区高，且由市中心向郊区逐渐降低

影响：

热岛范围内的空气易于对流吻合，但其上不的大气则显稳状态而不扩散，就像盖子一样，使发生在热岛内的各种气体污染物质都被围闭在热岛之中，因此，热岛效应对大范围的空气污染有很大影响。

由于热岛的产生，为改善热舒适对制冷，供热的需求出现了明显区别，也直接影响建筑物耗能

城市物理环境变化浅析：

热环境，光环境（玻璃幕墙，靡虹灯），声环境，空气环境

--------------------------------------------------------1.1章室内外热环境---------------------------------------------------------

1建筑热环境：

是研究人们在建筑空间中的热舒适问题，以采取合理有效的技术措施改善建筑热环境，满足人们对热舒适要求，并达到节能降耗的目的

2室外热环境：

即室外气候，是指作用在建筑外围护结构上的一切热，湿物理因素的总称

是影响室内热环境的首要因素

3室内热环境：

主要由室内气温，湿度，气流及壁面热辐射等因素综合而成的室内微气候。

4热舒适的必要条件：

人体内产生的热量与向环境散发的热量相等，即保持人体的热平衡。

Δq=qm±qc±qr–qwW/m²

人体与周围环境的换热方式有：

对流，辐射，蒸发

必须使Δq=0，即人体的新陈代谢产热量正好与人体在所处环境的热交换量处于平衡状态

当达到热平衡状态时，对流换热约占总散热量的25％~30％，辐射散热量占45％~50％，呼吸和无感觉蒸发散热量占25％~30％时，人体才能达到热舒适状态，能达到这种适宜比例的环境就是人体热舒适的充分条件

5室内热环境的影响因素：

室外气候因素热环境设备的影响其他设备的影响人体活动的影响

6室外气候：

太阳辐射，气温，空气温度，风，降水

7空气湿度：

指大气湿润程度

绝对湿度:

是单位体积空气中所含水蒸气的重量。

其单位为g/m3（克/米3）

相对湿度：

φ=f/fmax×100％

是在一定温度，一定大气压力下，湿空气的绝对湿度f与同温同压下的饱和水蒸气量的百分比。

8我国建筑热工设计分区及设计要求：

严寒地区：

累年最冷月平均温度低于或等于-10℃的地区。

主要包括内蒙古和东北北部，新疆北部地区,西藏和青海北部地区。

这一地区的建筑必须充分满足冬季保温要求，加强建筑物的防寒措施，一般可不考虑夏季防热。

寒冷地区：

累计最冷月平均温度为0~-10℃地区。

主要包括华北地区，新疆和西藏南部地区及东北南部地区。

这一地区的建筑满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季放热。

夏热冬冷地区：

累计最冷月平均温度为0~10℃,最热月平均温度25~30℃地区。

主要包括长江中下游地区，即南岭以北，黄河以南的地区。

这一地区的建筑必须满足夏季防热要求，适当坚固冬季保温。

夏热冬暖地区：

累计最冷月平均温度高于10℃，最热月平均温度25~29℃的地区。

包括南岭以南及南方沿海地区。

这一地区的建筑必须充分满足夏季防热要求，一般可不考虑冬季保暖。

温和地区：

累月最冷月平均温度为0~13℃，最热月平均温度18~25℃的地区。

主要包括云南，贵州西部及四川南部地区。

这一地区中，部分地区的建筑应考虑冬季保温，一般可不考虑夏季防热。

9改善室内热环境的建筑途径：

①太阳辐射热的利用与调节（窗口设计透射体设计被动式太阳能建筑）

②优化建筑维护结构热工性能③自然通风④绿化

------------------------------------------------------1.2章建筑的传热与传湿-------------------------------------------------

1传热的基本方式：

导热，对流，辐射

2导热：

由温度不同的质点在热运动中引起的热能传递现象。

3导热热量Q=λ（θi–θe）F/d

Q---导热热量W；F---壁体的截面积m²；θi和θe---壁体两侧的温度℃

d---壁体的厚度，m；λ---壁体材料导热系数W/（m·K）

热流强度：

在单位面积内透过该壁体的导热热量用q表示

q=λ（θi–θe）/d

材料的导热系数λ值反映了壁体材料的导热能力，在数值上等于：

当材料层单位厚度的温度差为1k时，在单位时间内通过1m²表面积的热量

4材料导热系数的物理意义是什么？

受哪些因素影响？

试举出一些建筑材料例子说明？

反映材料的导热能力

材质的影响----如矿棉，泡沫塑料等材料的λ值比较小，而砖砌体，钢筋混凝土等材料的λ值比较大，如钢材，铝合金等的导热系数就更大

材料干密度的影响-----泡沫混凝土，加气混凝土等一类多孔材料

材料含湿量的影响-----非金属材料常常并非绝对干燥，而是含有不同程度的水分

5热阻R=d/λ，单位（m²·K/W）

q=（θi–θe）/（d/λ）=（θi–θe）/R

热阻:

热流通过壁体时遇到的阻力，或者说它反映了壁体抵抗热流通过的能力。

6对流：

由温度不同的各个部分流体之间发生相对运动，互相参合而传递热能。

7凡能将辐射热全部反射的物体称为绝对白体；能全部吸收的称为绝对黑体；能全部渗透的为绝对透明体或透热体;选择性辐射体-----只能吸收和发射某些波长的辐射能，并且其单色辐射本领总小于同温度黑体同波长的单色辐射本领

8温室效应：

在建筑中应用最多的净片平板玻璃对于可见光的透过率高达85％，其反射率仅为7％.显然是相当透明的材料，用这种玻璃制作的温室，能透入大量的太阳辐射热而阻止室内的长波辐射向外投射的现象

9平壁传热过程：

平壁内表面吸热----平壁材料层吸热-----平壁外表面散热

10分析封闭空气间层的传热特性，在围护结构够设计中如何应用封闭空气间层？

空气间层的传热过程与实体材料层的传热迥然不同，是在有限封闭空间内两个表面之间进行的热传移的过程，是导热，对流和辐射三种传热方式综合作用的结果，在有限封闭空间内空气伴随着导热会产生自然对流换热，对流换热的强度与间层的厚度，位置，形状等因素有关。

设计应用：

1在建筑维护结构中采用封闭空气间层可以增加热阻，并且材料省，重量轻，是一项有效而经济的技术措施。

2如果构造技术可行，在维护结构中用额厚的空气间层不如用几个薄的空气间层3为了有效的减少空气间层的辐射传热量，可以在间层表面涂贴反射材料，一般在一个表面涂贴，并且是在温度较高的一侧的表面，以防止间层内结露。

--------------------------------------------------1.3章建筑保湿与节能-----------------------------------------------------------

1建筑保温途径：

①建筑体型的设计，应尽量减少外围护结构的总面积②围护结构应具有足够的保温性能③争取良好的朝向和适当的建筑物间距④增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透的不利影响⑤避免潮湿，防止壁内产生冷凝

2《民用建筑设计标准》：

建筑物体形系数宜控制在0.3及0.30以下，如果形体系数大于0.30，则屋顶和外墙应加强保温。

《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》：

规定该地区条形建筑物的体形系数不应超过0.35，点式建筑物的体形系数不应超过0.40

《公共建筑节能设计标准》：

除居住建筑的公共建筑，严寒，寒冷地区建筑的体形系数应小于或等于0.40

3围护结构最小传热阻的物理意义是什么？

计算式中[Δt]值大小的含义又是什么？

为什么要作温差修正？

为什么要做蓄热系数和导热系数的修正？

答：

①物理意义:

是依据室内计算温度与围护结构内表面温度的允许温差确定的.按此热阻值进行设计,能够保证在采暖系统正常供热及室外实际空气温度不低于室外计算温度前提下,围护结构内表面温度不致低于室内空气的露点温度.

②[Δt]:

室内空气与围护结构内表面之间的允许温差.

③因为围护结构与其所处情况的不同,则其室内外温度也会有所差异,因此为了避免出现保温性能的隐患

④在围护结构保温设计中,由于建筑材料和构件种类繁多,情况各异,加之围护结构的保温性能又是以其最小传热阻为指标,材料导热系数的取值是否符合实际情况往往是保温设计成败的关键,何况影响材料导热系数的因素较多,实际情况又难以预料.为了避免出现保温性能的隐患,凡符合表1.3-4中所列材料,构造,施工,地区及使用情况的,在计算围护结构实际传热阻时,材料的导热系数λ和蓄热系数S应按表中所规定的修正系数α予以修正,即将按附录表I查得的数值乘以α值.

4围护结构保温层在构造上有几种设置方式？

各有何特点？

你所在地区常见的保温构造属于何种方式？

答：

1）保温，承重合二为一

如承重材料或构件除具有足够的力学性能外，还有一定的热阻值，二者就能合二为一。

例如混凝土空心砌块，轻质实心砌块等。

这类构造简单，施工方便，能保证保温构造与建筑同寿命，多用于低层或多层墙体承重的建筑。

2）复合构造

除采用实体保温层外，还可以用封闭空气间层作为保温构造，通常采用单层或多层封闭空气间层与带低辐射贴面的封闭空气间层。

这样既有效的增加围护结构的传热阻，满足保温要求，也可减轻围护结构的自重，使承重结构更经济合理。

3）单一轻质保温构造

这种保温构造的热阻往往很大。

可以满足围护结构保温要求，同事还可以减轻建筑的荷载。

但由于采用的保温材料质量轻，其热稳定性较差，对于热稳定性要求较高的建筑（如间隙供暖的建筑，有夏季防热要求的建筑等）来说，应根据要求对热阻经行附加的修正。

5窗有哪些传热特点？

应从哪几个方面提高其热工性能？

答：

窗的作用是多方面的，作为围护结构的一部分同样应具有保温或隔热，得热或散热的作用。

从围护结构的保温性能来看，窗是保温能力最差的部件。

主要原因是窗框，床樘，窗玻璃等的热阻太小，还有经缝隙渗透的冷风和窗洞口的附加热损失。

1提高窗的保温性能②控制各向墙面的开窗面积

③提高窗的气密性，减少冷风渗透④提高窗户冬季太阳辐射得热

6如何判断围护结构内部是否会产生冷凝？

应如何避免？

外围护构造由于冷凝而受潮分，表面凝结和内部冷凝。

是否会出现冷凝现象取决于内部各处的温度是否低于该处的露点温度，也可以根据水蒸气分压力是否高于该处温度所对应的饱和蒸汽压加以辨别。

防止和控制冷凝的措施：

1防止和控制表面冷凝：

正常湿度的采暖房间，高湿房间，防止地面泛潮

2防止和控制内部冷凝：

材料层次的布置应遵循南进易出的原则，设置隔汽层，设置同房间层或泄气沟道

----------------------------------------------1.4章建筑隔热与通风------------------------------------------------------------

1建筑防热的途径：

①减弱室外热作用②窗口遮阳③围护结构的隔热与散热

④合理地组织自然通风⑤尽量减少室内余热

2自然通风的原理是什么？

为组织好自然通风，在建筑设计中应注意妥善处理哪些问题？

开口处（门窗过道）存在着空气压力差而产生的空气流动，产生压力差的原因是风压作用和热压作用

处理问题：

①建筑朝向，间距及建筑群的布局②建筑的平面布置与剖面设计

③门窗的位置和尺④门窗开启方式⑤设置导风板

3屋顶隔热的措施主要有哪些？

这些措施的隔热机理是什么？

①采用浅色外饰面，减少当量温度

---采用太阳辐射热吸收系数较小的屋面材料时，即降低了室外热作用，从而达到隔热的目的

②提高屋顶自身的隔热性能-----隔热层本身热容量小，抗外界温度波动的能力差，但隔热层有着良好的绝热性能，可以有效减弱传递的热量

③通风隔热屋顶--------利用屋顶内部通风带走面层传下的热量

④种植隔热屋顶------在屋顶上种植植物，利用植物的光合作用，将热能转化为生物能；利用植物叶面的蒸腾作用增加蒸发散热量，均可大大降低屋顶的室外综合温度;同时利用植物培植基质材料的热阻和热惰性，降低内表面平均温度与温度振幅。

⑤水隔热屋顶-----水的热容量大，而且水在蒸发时要吸收大量的汽化热，从而减少了经屋顶传入室内的热量，降低了屋顶的内表面温度。

---------------------------------------------------------1.5章建筑日照与遮阳--------------------------------------------------

1住宅日照标准

①老年人居住建筑不应低于冬至日日照2小时的标准

②在原设计建筑外增加任何设施不应使相邻住宅原有日照标准降低

③旧区改建的项目内新建住宅日照标准可酌情降低，但不应低于大寒日日照1小时的标准

其他建筑日照标准

1宿舍半数以上的居室，应能获得同住宅居住空间相等的日照标准

②托儿所，幼儿园的主要生活用房，应能获得冬至日不小3h的日照标准

③老年人住宅，残疾人住宅的卧室，起居室，医院，疗养院半数以上的病房和疗养室，中小学半数以上的教室应能获得冬至日不小于2h的日照标准

2日照间距：

L=D/HL---日照间距系数D----日照间距H--------遮挡计算高度

3固定式遮阳（水平式，垂直式，综合式，挡板式）

3

辐射传热，是指热量以电磁波的形式把热量由一个物体传向另一个物体的现象。

对流传热,是指流体与流体之间、流体与固体之间发生相对位移时所产生的热量交换现象。

导热,是指物体中有温差时由于直接接触的物质质点作热运动而引起的热能传递过程。

温度场,物体内各点的温度分布

温度梯度,温度差Δt与沿法线方向两等温面之间距离Δn的比值的极限

傅立叶定律,一个物体在单位时间、单位面积上传递的热量与在其法线方向的温度变化率成正比。

导热系数（λ）的物理意义是，在稳定传热状态下当材料层厚度为1m、两表面的温差为1℃时，在1小时内通过1m2截面积的导热量。

它是反映材料导热能力的主要指标。

空气的导热系数为0.029Ｗ／（ｍ·Ｋ）水导热系数为0.58Ｗ／（ｍ·Ｋ），为空气的２０倍建筑钢材的导热系数为58.2

λ<0.25的材料称为隔热保温材料，如矿棉、泡沫塑料、膨胀珍珠岩等等。

凡温度高于绝对零度的物体，都可以发射同时也接受热辐射。

黑体，吸收系数为1的物体。

灰体，在自然界中没有理论上所定义的绝对的黑体、白体或透明体，自然界中的不透明物体多数介于黑体与白体之间

黑体辐射基本规律，（A）斯蒂芬一波尔兹曼定律，黑体的全辐射力同它的绝对温度4次方成正比。

（B）普朗克定律

它表明了黑体的单色辐射力与其绝对温度和波长之间的函数关系

黑体温度愈高，其最大辐射力的波长愈短

灰体的辐射规律，灰体的辐射特性与黑