建筑物理热复习提纲.docx

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建筑物理热复习提纲

第一章建筑热工学基础知识

第一节建筑中的传热现象heattransmittingphenomenainbuilding

（1）热量的传递称为热传递。

自然界中，只要存在温差就有传热现象，热能由温度较高部位传至温度较低部位。

（2）冬天：

不论供暖房间还是非供暖房间，热流必然由室内流向室外

夏天：

白天由室外到室内。

夜间取决于室外温度。

第二节维护结构的传热基础知识basicknowledgeofheattransmissionforenvelopestructure

（1）导热heatconducting

物体中有温差时由于直接接触的物质质点做热运动而引起的热能传递过程。

在固体、液体和气体中都存在。

导热现象：

同一物体内部或相接触的两个物体之间由于分子热运动，热量由高温处向低温处转换的现象。

1）温度场、温度梯度和热流密度

A．温度场temperaturefield：

在某一时刻物体内个点的温度分布。

T=f（x,y,z,τ）

B．稳定温度场steady-stateconduction：

温度分布不随时间变化

C．不稳定温度场unsteady-stateconduction：

温度分布随时间变化（通常环境认定状态）

D．等温面isothermalsurface：

温度场中同一时刻由相同温度各点相连形成的面。

E．温度梯度temperaturegradient：

温度差Δt与法线方向两等温面之间距离Δn的比值的极限。

2）傅里叶定律formulaofthermaltransmission

q=-λΔt/Δn（q——热流密度；λ——比例常数，材料导热系数）

3）导热系数coefficientofthermaltransmission

λ=｜q/（Δt/Δn）｜W/（m··K）

λ=λ0+bt（λ0——0度时的导热系数；b——常数）

当温度梯度为1度/m时，在单位时间内通过单位面积的导热量。

导热系数越大材料导热能力越强。

4）影响导热系数因素factorsofinfluencingthermalconduction

A．材料material

绝对热材料heatinsulationmaterialλ=<0.25

不流动的空气λ=0.006~0.6（很好的绝热材料）

B．密度density

ρ越大，内部孔隙越少，导热性越强

C．含湿量moisturecontent

水导热性比空气约高20倍，因此材料含湿量越高，导热性越高。

（2）对流convection

只发生在流体之中，它是因温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相参合而传递热能的。

对流现象：

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。

1）自然对流与受迫对流naturalconvection&forcedconvection

自然对流：

本来温度相同的流体，其中某一部分受热（或冷却）而产生温差，形成对流运动。

受迫对流：

因受外力作用（风吹、泵压），迫使流体产生对流。

2）边界层内流体流动情况basicflowbehaviorofconvectionforlayers

A．层流层laminarlayer

B．过渡区transitionlayer

C．紊流层turbulentlayer

3）对流换热公式formulaofthermalconvection

qc=αc（t-θ）

qc——对流换热强度，W/m2；

αc——对流换热系数；

t——流体温度；

θ——固体表面温度

（3）辐射radiation

以电磁波传递热能的，凡温度高于绝对零度的物体都能发射热辐射。

辐射现象：

热量以电磁波的形式把热量由一个物体传向另一个物体。

1）物体的辐射特性

1）按物体辐射光谱特性分类

A．黑体：

能发射全波段的热辐射，在相同温度下，辐射能力最大。

B．灰体：

其辐射光谱具有与黑体辐射光谱相似的形状，切对应每一波长的单色辐射能力与同温同波长的黑体的壁纸为一常数。

一般建筑材料都可看做灰体

C．非灰体：

其辐射光谱与黑体光谱完全不同，有的甚至只能发射某些波长的辐射线。

。

2）辐射量radiation（黑体和灰体）

E=C（T/100）4

E——物体的辐射本领，W/m2

C——物体辐射系数，W/m2·K4

T——物体表面的绝对温度，K

3）fourinteractionsofradiation

透射transmittance、吸收absorptance、反射reflectance、辐射emittance

2）物体表面对外来辐射的吸收与反射absorptive&reflectanceabilityofradiation

A．材料对热辐射吸和反射收性能

材料辐射能力越大，对外来辐射吸收能力越大。

短波辐射short-waveradiation：

颜色起主导作用

长波辐射long-waveradiation：

材料起主导作用

B．A+R+T=1

A：

absorptanceratioR：

reflectanceratioT:

transmittanceratio

IfA=1R=T=0绝对黑体

IfR=1A=T=0绝对百体

C．玻璃glass

白天引进大量太阳辐射，夜间阻止室内长波辐射向外透射。

Mostlytransparenttoshot-waveradiationandopaquetolongwaveradiation.

3）物体之间的辐射换热

空间任意两个相互分离的物体，彼此间都会产生热辐射，由较热物体向外辐射热量给较冷物体，形成辐射换热。

辐射换热热量主要取决于表面温度，表面发射和吸收辐射能力，以及相互位置。

（4）维护结构传热过程

1）表面换热

吸热：

内表面从室内吸热（冬），外面表从室外空间吸热（夏）

放热：

外表面向室外空间散发热量（冬），内表面向室内散热（夏）

q=qc+qr=（αc+αr）（t-θ）=α（t-θ）

q——表面换热量

α——表面换热系数

θ——壁面温度

t——室内或室外气温

2）结构传热

热量由高温表面传向低温表面。

材料层以导热为主，空气层以辐射传热为主。

孔隙影响。

qx=-λ（dθ/dx）

qx——单位时间内通过单位面积的热流

λ——材料的导热系数

dθ/dx——温度梯度

第三节湿空气的物理性质physicalcharacteristicsofhumidair

（1）水蒸气分压力vaporpressure

Pw=Pd+P（单位Pa）

Pw——湿空气的总压力

Pd——干空气的分压力

P——水蒸汽的分压力

处于饱和状态下的湿空气中的水蒸汽所呈现的压力叫做饱和蒸汽压力PS，温度越高，PS越大。

（2）空气湿度airhumidity

1）绝对湿度absolutehumidity

单位体积空气中所含水蒸汽的重量f。

饱和状态下的绝对湿度则用饱和蒸汽量fmax表示。

2）相对湿度relativehumidity

一定温度，一定大气压力下，湿空气的绝对温度f与同温同压下的饱和蒸汽量fmax的百分比ψ=（f/fmax）*100%。

可以直接说明湿空气对人体舒适感、房间及维护结构湿状况的影响。

（3）露点温度dewpointtemp

空气中的水蒸汽开始出现结露的温度。

第四节室内热环境indoorthermalenvironment

（1）室内热环境构成要素及其对人体舒适度的影响

1）构成要素

室内空气温度（AirTemperature）、空气湿度（AirHumidity）、气流速度（VentilatingSpeed）、环境辐射温度（MeanRadiation）

2）HeatBalanceEquation

人体得失的热量ThermalLoadofBody、人体产热量RateofBodyMetabolic、

对流Convection、辐射Radiation、蒸发Evaporation

3）NormalProportionofHeatTransmissionforBody

对流换热：

25%——30%辐射散热：

45%——50%

呼吸和无感觉蒸发散热：

25%——30%

4）人体热平衡的因素FactorsofHeatBalanceforBody

A、人体产热量BodyHeatProduction

体的活动量：

Activity生产劳动强度：

WorkingIntensity

MetabolicRate（代谢率，Met）

代谢率是工作代谢量与基础代谢量的比值。

东方人的基础热量是64W。

B、人体对流换热

C、人体辐射换热

D、人体蒸发散热

E、人体衣着情况（clothing）

5）影响人体温热感（FeelingofWarm）的因素：

室内空气温度T（AirTemperature）、

空气湿度φ（AirHumidity）、

气流速度v（VentilatingSpeed）、

环境辐射温度（MeanRadiation）、

MetabolicRate（代谢率，Met）、

人体衣着情况（clothing）

6）舒适度

舒适感受到周壁辐射温度（MRT）和周遭空气混合温度影响

建筑物维护结构若能保暖，且比室内气温高，即使室内气温较低，还是能使人感觉舒适。

若室内气温较周壁辐射温度高，即使空气温度较高，也会使人感觉寒意。

（2）室内热环境的评价方法和标准EvaluationsofIndoorThermalEnvironment

1）有效温度ETEffectiveTemperature（ET）

气温、空气湿度、气流速度

2）PMV-PPD指标PredictedMeanVote

四个人环境要素，两个人体因素（认得活动量和衣着情况）

第五节室外热环境outdoorthermalenvironment

（1）气候因素与室外热环境

1）室外气温OutdoorAirTemperature

A．日较差（DayRange）:

一日内气温最高值与最低值的差值

B．年较差（YearRange）

长江中下游地区气温波动年较差较大一般为20——30摄氏度

2）时滞timelag

物质于某温度吸收的热量，会产生滞后显现该温度的特性。

时滞长短与该物质热容（heatcapacity）有关。

3）太阳辐射SunRadiation

太阳常数（天文太阳常数、气象太阳常数）

太阳辐射由两部分：

直接辐射（平行的射线）散射辐射（射线来自各个方向）。

经大气散射后到达地面的总和为总辐射量。

4）空气湿度AirHumidity

气温高、水面较大的地区，空气湿度高

相反，空气比较干燥

绝对湿度、相对湿度描述：

绝对湿度变化不大、相对湿度变化剧烈

5）风AirMovement

A．大气环流（GlobeConvectionCurrents）：

由于太阳辐射在地球表面上照射不均匀，引起赤道和两极间出现温差，从而引起大气从赤道到两极和从两极到迟到的经常性活动。

B．地方风（LocalConvectionCurrents）:

由于地表水陆分布、地势起伏、表面覆盖等地方性条件的不同而引起的气流活动，且风向产生昼夜交替的变化。

C．风配图（WindRose）

为描述风向和风速等要素的数据图形，又称风玫瑰、