建筑热工学复习提纲.docx
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建筑热工学复习提纲
建筑热工学
1.室内热气候的构成要素
室内空气温度
室内空气湿度
室内空气气流状况（速度、密度、洁净度）
壁面辐射温度
2.影响室内热气候的因素
室外与室内的热湿作用；
区域规划与建筑设计（选址、朝向、间距、环境的绿化、建筑的平剖面形式等）
建筑构造与节点做法；
材料的选用及其热物理性能；
建筑设备措施等。
3.冷热感的取决因素
环境条件；
自身条件（性别、年龄、种族、体型、健康状况
运动状态和行为模式；
衣着情况等。
4.室外热气候构成要素
一个地区的气候状况是许多因素综合作用的结果，与建筑物密切相关的气候因素有：
（五要素）
①太阳辐射；
②室外空气温度；
③室外空气湿度；
④风；
⑤降水等。
5.太阳辐射热的影响因素
A.太阳高度角由于大气层对不同波长的太阳辐射具有选择性的反射与吸收作用，因此在不同的太阳高度角下，光谱的成分不同。
太阳高度角愈高，紫外线及可见光成分就愈多，红外线成分则减少。
散射辐射强度与太阳高度角成正比，与大气透明度成反比,云天的散射辐射照度较晴天大。
B.大气透明度大气透明度的影响随大气中的烟雾、灰尘、水汽及二氧化碳等造成的混浊状况而异。
城市上空的大气较农村混浊，透明度较差，因此城市区域的太阳直射辐射照度比农村弱。
C.海拔高度海拔愈高，太阳光线所透过的大气层愈薄，同时大气中的云量与尘埃也就愈少，所以在海拔高的地区，太阳直射辐射照度较大。
在海拔高的地方散射辐射照度低。
D.纬度因为高纬度地区的太阳高度角小，太阳辐射透过的大气层较厚，所以太阳直射辐射随纬度的增加而减小。
6.影响室外空气温度的因素：
A.太阳辐射热量（决定性作用）
空气温度的日变化、年变化，以及随地理纬度而产生的变化，都是由于太阳辐射热量的变化而引起的。
B.大气环流作用无论是水平方向还是垂直方向的空气流动，都会使高、低温空气混合，从而减少地域间空气温度的差异。
C.下垫面状况草原、森林、水面、沙漠等不同的地面覆盖层对太阳辐射的吸收及与空气的热交换状况各不相同，对空气温度的影响不同，因此各地温度也就有了差别。
D.海拔高度、地形地貌等。
7.室外空气湿度是指空气中水蒸气的含量,来源于各种水面、植物及其它载水体的蒸发和升腾作用。
相对湿度的日变化受地面性质、水陆分布、季节寒暑、天气阴晴等因素影响，相对湿度日变化趋势与气温变化相反。
8.风特性指标：
风向、风速。
通常用风玫瑰图来表示。
9.降水性质包括降水量、降水时间和降水强度等。
降水量：
指降落到地面的雨、雪、冰雹等融化后，未经蒸发或渗透流失而积累在水平面上的水层厚度，以mm为单位。
降水量的多少是用雨量筒和雨量计测定的。
降水时间：
指一次降水过程从开始到结束的持续时间，以h、min表示。
降水强度：
单位时间内的降水量。
10.城市小气候：
由于不同区域的地形、地貌、植被、水面等分布状况不同，使某些地方往往具有独特的气候。
这种在小地区因受地方因素影响而形成的气候，称为“小气候”。
如地势小气候、森林小气候、湖泊小气候及城市小气候等。
11.城市小气候的负效能
A.大气透明度较小，削弱太阳辐射
由于大气污染，城市的太阳辐射比郊区减少15％一20％。
且工业区比非
工业区减少明显。
B.气温较高，形成“热岛效应”
由于城市的“人为热”及下垫面向地面近处大气层散发的热量比郊区多，气
温也就不同程度地比郊区高，而且由市区中心地带向郊区方向逐渐降低，这种
气温分布的特殊现象叫做“热岛效应”。
热岛效应影响所波及的高度在小城市
约为50m，在大城市则可达500m以上。
热岛范围内的大气像盖子一样，使发生
在热岛范围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
范围内的空气污染有很大影响。
C.风速减小、风向随地而异
城市房屋、街道的高低、纵横交错，使城市区域下垫面粗糙程度增大，市区内风速减小。
如北京城区年平均风速比郊区小20％~30％，上海市中心比郊区小40％，且城市区域内的风向不定，往往受街道走向等因素的影响。
D.蒸发减弱、湿度变小
城区降水容易排泄，地面较为干燥，蒸发量小，而且气温较高，所以年平均相对湿度比郊区低。
如广州约低9％，上海约低5％。
E.雾多、能见度差
由于城市中的大气污染程度要比郊区大，大气中具有丰富的凝结核，一旦条件适宜就产生大量的雾。
如雾都重庆，城区雾日比郊区多1~2倍，甚至高达4倍。
12.传热是指物体内部或者物体与物体之间热能转移的现象。
凡是一个物体的各个部分或者物体与物体之间存在着温度差，就必然有热能的传递、转移现象发生。
根据传热机理的不同，传热的基本方式有三种：
导热、对流、辐射。
13.导热
固体导热是由于相邻分子发生的碰撞和自由电子迁移所引起的热能传递。
在液体中的导热是通过平衡位置间歇移动着的分子振动引起的。
在气体中则是通过分子无规则运动时互相碰撞而导热。
单纯的导热仅能在密实的固体中发生。
14.对流
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。
因此，对流换热只发生在流体之中或者固体表面和与其紧邻的运动流体之间。
15.辐射传热特点
A.在辐射传热过程中伴随着能量形式的转化，即物体的内能首先转化为电磁能向外界发射，当此电磁能落到另一物体上而被吸收时，电磁能又转化为吸收物体的内能。
B.电磁波的传播不需要任何中间介质，也不需要冷、热物体的直接接触。
太阳辐射热穿越辽阔的真空空间到达地球表面就是很好的例证。
C.凡是温度高于绝对零度的一切物体，都在不间断地向外辐射不同波长的电磁波。
因此，辐射传热是物体之间互相辐射的结果。
当两个物体温度不同时，高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量，从而使高温物体的能量传递给了低温物体。
16.保温和隔热材料：
保温材料：
能够有效阻止热量由室内向室外传导的材料，即导热系数较小的材料。
通常将导热系数小于0.25的材料称为保温材料。
保温材料的热工性能表征指标：
导热系数
隔热材料：
能够防止热量由室外向室内传导的材料。
17.材料的导热系数及其影响因素
A.材质的影响
B.表观密度的影响
C.材料含湿量的影响
D.孔隙构造和空隙率的影响
18.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。
因此，对流换热只发生在流体之中或者固体表面和与其紧邻的运动流体之间。
19.对流和对流换热的区别
对流指一种单一传热方式，在建筑实际工程中，单一对流传热方式不可能存在，围护结构壁面与周围空气之间的热交换十分复杂，在对流传热的同时，导热传热也同时存在，实际上是一种综合效应，在此用对流换热来描述这一状况。
20.对流换热强弱的取决因素
A.流体与固体壁面温差；
B.流体运动状况；
C.流体的物性；
D.固体壁面的形状、大小及位置等因素。
21.受迫对流换热
当流体各部分之间或者流体与紧邻的固体表面之间存在着温度差，但同时流体又受到外部因素如气流、泵等的扰动而产生传热的现象,称为受迫对流换热。
22.热辐射的本质与特点
凡是温度高于绝对零度（K）的物体，由于物体原子中的电子振动或激动，向外界空间辐射电磁波。
辐射传热与导热、对流有着本质的区别。
辐射传热特点：
A.在辐射传热过程中伴随着能量的转化，即物体的内能首先转化为电磁能向外界发射，当电磁能落到另一物体上而被吸收时，电磁能又转化为吸收物体的内能。
B.电磁波的传播不需要任何中间介质.
C.辐射传热是物体之间互相辐射的结果。
当两个物体温度不同时，高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量，从而使高温物体的能量传递给了低温物体。
23.热辐射的传播—吸收、反射和透射
24.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。
黑体：
能吸收一切波长辐射的物体，同时还能向外发射一切波长的辐射能，在同温度下其辐射本领最大。
“黑体”并不是指物体的颜色。
灰体：
辐射特性和辐射光谱曲线的形状与黑体辐射光谱曲线形状相似，且单色辐射本领不仅小于黑体同波长的单色辐射本领的物体。
大多数建筑材料都可近似地看作灰体。
选择性辐射体：
只能吸收和发射某些波长辐射能的物体，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。
25.物体热辐射本领的取决因素：
A.表面温度；
B.辐射能力（系数即材料的不同
C.组成与构造；
D.颜色、光洁度等。
26.平壁的传热过程：
内表面主要以对流、辐射换热方式吸热；
围护结构本身导热；
外表面主要以对流、辐射换热方式放热。
27.封闭空气间层的传热工作机理
封闭空气间层的传热过程与固体材料层的传热迥然不同，在有限封闭空间内两个表面之间进行的热转移过程，是导热、对流和辐射三种传热方式综合作用的结果。
28.封闭空气间层的使用形式
（1）垂直封闭空气间层
当间层两界面存在温度差时，热面将热量通过空气层流边界层的导热传给空气层；由于空气的导热性能差，空气层的温度降落较大，随后附近的空气将上升，冷表面附近的空气则下沉，进入自然对流状态，温度变化较为平缓；当靠近冷表面时，又经过层流边界层导热，热量传到冷表面。
（2）水平封闭空气间层
在水平空气间层中，当上表面温度较高时，间层内空气难以形成对流；而当下表面温度较高时，热空气上升和冷空气下沉形成了自然对流。
因此，间层下表面温度高于上表面时对流换热要比上表面温度高于下表面时强一些。
总之，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。
既然空气间层两侧表面存在着温度差，两表面材料又都有一定的辐射系数或者黑度，根据前面所述的辐射换热原理可知封闭空气间层中必然存在着辐射换热。
其辐射换热量取决于间层表面材料的辐射系数或黑度和间层的温度状态。
29.应用封闭空气间层时应注意的几个问题
（1）在建筑围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，在围护结构中用一个“厚”的空气间层不如用几个“薄”的空气间层。
（3）为了有效地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，并且是在温度较高一侧的表面，以防止间层内结露。
30.水蒸汽含量达到极限值时的空气称为饱和空气，否则称为未饱和空气。
空气中水蒸汽呈饱和状态时水蒸汽部分所产生的压力，叫做“饱和蒸汽压”或“最大水蒸汽分压力”。
31.绝对湿度:
单位体积空气所含水蒸汽的质量称为空气的绝对湿度。
绝对湿度说明空气在某一温度状态下实际所含水蒸汽的质量，但并不能直接说明空气的干、湿程度。
只有在相同温度条件下，才能依据绝对湿度来比较空气的潮湿程度。
32.相对湿度:
是指一定温度及大气压力下，空气的绝对湿度f与同温同压下饱和蒸汽量fmax的比值。
一般用百分数表达。
由于在一定温度条件下，空气中的水蒸汽的含量与水蒸汽分压力成正比，因此，相对湿度也可用空气中的水蒸汽分压力P与同温度下的水蒸汽饱和蒸汽压Ps之比的百分数表示。
相对湿度反映了空气在某一温度时所含水蒸汽分量接近饱和的程度。
相对湿度值小，表示空气比较干燥，容纳水蒸汽的能力较强；相对湿度值大，则空气比较潮湿，能容纳水蒸汽的能力较弱。
当相对湿度为零时，表示空气中全是干空气，即绝对干燥；当相对湿度为100％时，则表示空气已经达到饱和。
因此,依照相对湿度值的大小就可直接判断空气的干、湿程度。
33.露点温度与冷凝
一定温度的空气,其含水蒸气量是一定的.对不饱和的空气因其温度下降而使达到饱和,即冷却到它的相对湿度达到100％时所对应的温度称为该状态下空气的露点温度，以td表示。
如果继续降温，空气中的水蒸汽就有一部分液化成水珠析出，温度降得愈低，析出的水愈多。
这种由于温度降到露点温度以下，空气中水蒸汽液化析出的现象称为冷凝。
34.蒸汽渗透
当室内、外空气的水蒸汽含量不等时，在围护结构的两侧就存在着水蒸汽分压力差，水蒸汽将从压力较高的一侧通过围护结构向水蒸汽压力较低的一侧渗透扩散，这种现象称为蒸汽渗透。
35.建筑保温设计的综合处理措施
（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和平面形式
（4）选用合理的供热系统
（5）科学合理的围护结构保温设计
36.经济传热阻，是指围护结构单位面积的建造费用在计算出围护结构的经济传热阻后，求出保温层的经济热阻和经济厚度。
37.保温构造类型
（1）保温、承重合二为一
（2）单设保温层
（3）复合构造
38.保温层的位置
（1）内保温——保温层设在承重层内侧
（2）外保温——保温层设在承重层外侧
（3）中保温或夹芯保温——保温层设在承重结构层中间
39.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、窗樘、窗玻璃等的热阻太小；经缝隙渗透的冷风和窗洞口的附加热损失。
提高窗保温能力的措施：
A.迎风面（冬季主导风）不设或少设洞口;
B.控制各向墙面的开窗面积
C.提高窗的气密性，减少冷风渗透
D.提高窗框的保温性能
E.增加玻璃部分的保温能力
F.窗帘的使用
40.在建筑热工学中，形象地将容易传热的构件或部分称为“热桥”。
热桥是围护结构中热量容易通过的构件或部位。
热桥的类别:
A.贯通式热桥
B.非贯通式热桥（内热桥、外热桥）
41.围护结构冷凝的类型:
表面凝结、内部凝结。
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”。
42.内部冷凝的控制与防止
A.材料层次的布置使水蒸汽“进难出易”
B.设置隔汽层
C.设置通风间层或泄汽沟道
43.夏季室内过热的原因
A.较高的室外气温;
B.较强的太阳热辐射;
C.室内生产、生活产热;
D.围护结构隔热能力差。
44.建筑防热的综合处理措施
（1）城市、区域以及建筑的科学规划
（2）房间的自然通风组织
（3）围护结构的隔热与散热
（4）窗口遮阳
（5）较高的环境绿化率与合理的建筑饰面处理
45.通风的类型
空气的流动，必须要有动力，利用机械能驱动空气（例如鼓风机、电扇），称为机械通风；利用自然因素形成的空气流动，称为自然通风。
46.自然通风的成因
A.热压作用
当空气受热后温度升高，密度减小；相反，空气温度降低，则密度增大。
当室内气温高于室外气温时，室外空气因密度较大将通过建筑物下部的门、窗洞口流人室内，较轻的室内空气从上部的洞口排除出去。
进入室内的空气被加热后，又变轻上升，被新流人的室外空气所代替而排出。
因此，室内空气形成自下而上的流动。
这种现象是因温度差而形成，称为热压作用。
热压的大小取决于室内、外空气温度差所导致的空气密度差和进出气口的高度差。
要形成热压，建筑物的进、排气口要有高差，热压的大小与高差成正比；此外，室内外空气一定要有温差，从而因温度不同形成密度差，热压也与密度差成正比，这两个条件缺一不可。
B.风压作用
风压作用是风作用在建筑物上产生的压力差。
当自然风吹到建筑物上时，在迎风面上，由于空气流动受阻，速度减小，使风的部分动能变成静压，亦即使建筑物迎风面上的压力大于大气压，形成正压区。
在建筑物的背风面、屋顶和两侧，由于气流的曲绕，这些面上的压力小于大气压，形成负压区。
如左图所示。
如果在建筑物的正、负压区都设有门窗口，气流就从正压区流向室内，再从室内流至负压区，形成室内空气的流动。
显然，形成风压的关键因素是室外风速，确切地说，是作用到建筑物上的风速。
而且，风压值是与其平方成正比。
47.自然通风组织的建筑措施
A.正确选择建筑的朝向、间距；
B.合理布置建筑组群及其空间构成；
C.确定合理的建筑平面形式；
D.选择合理的建筑平面形式；
E.计算确定洞口的面积、位置及构造。
48.外围护结构隔热设计原则
（1）分清主次,突出重点;
首先且重要的是屋顶；其次是西、东墙
（2）选用浅色、平滑的材料做围护结构外饰面；
（3）重视建筑遮阳的作用；
（4）设置通风间层构造，分流传热量；
（5）促使太阳能转化，减少建筑及围护结构获取的热量。
49.屋顶隔热
A.采用浅色外饰面，减小当量温度
B.增大热阻与热惰性
C.通风隔热屋顶
50.建筑日照设计的任务
A.按地理纬度、地形与环境条件，合理地确定城乡规划的道路网方位、道路宽度、居住区位置、居住区布置形式和建筑物的体形
B.根据建筑物对日照的要求及相邻建筑的遮挡情况，合理地选择和确定建筑物的朝向和间距
C.根据阳光通过采光口进入室内的时间、面积和太阳辐射照度等的变化情况，确定采光口及建筑构件的位置、形状及大小
D.正确设计遮阳构件的形式、尺寸与构造。
51.太阳高度角是指太阳直射光线与地平面间的夹角。
太阳方位角是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，通常以南点S为0º，向西为正值，向东为负值。
52.遮阳的基本方式
（a）水平式；（b）垂直式；（c）综合式；（d）挡板式。
53.遮阳设施对室内环境的影响
A.对太阳辐射热的阻挡
B.对室内气温的影响
C.对室内采光的影响
D.对室内通风的影响
54.被动式太阳能建筑
A直接受益型被动式太阳能建筑
（1）原理：
通过建筑洞口的合理设计，让太阳能（阳光）直接进入建筑室内空间，通过对流、辐射的方式与室内进行热交换，达到用能并节能目的。
（2）存在的问题：
室内获得的热量可能会“入不符出”
对玻璃有很强的选择性；
室内热稳定性差。
（3）优点：
构造简单；
室内升温快；
建筑艺术处理灵活。
（4）提高热特性途径：
增加玻璃层（单—双）；
提高气密性；
选择蓄热系数大的材料，提高热稳定性。
B集热墙被动式太阳能建筑
（1）特朗伯墙太阳能建筑工作原理—太阳光照射后，利用空气间层的“温室效应”和集热墙的吸热、蓄热特性，间层中的空气被加热上浮，通过上气口进入室内，同室内较低的
空气进行热交换后，通过下气口再进入间层被加热。
如此循环，使室内
升温，达到建筑运行节能目的。
（2）特朗伯集热墙在应用推广中存在的问题自重大，对房屋结构抗震不利；建筑立面艺术处理难度大，矛盾较多；构造复杂，使用不便；热效率不高等。
C.“水墙”
D.附加日光间式被动太阳能建筑
E.被动式太阳能建筑
55.建筑节能原则
1）正确处理节能目标和计划、局部与整体、阶段与长远的关系；
2）注重因地制宜、同而有别的方法和措施；
3）开发利用新能源，充分利用太阳能；
4）既要做好新建筑的节能设计，又要重视已有建筑的节能改造；
5）在最大限度地发挥建筑节能效益的同时，提高设备节能运行效益；
6）重视综合用能，提高生产、生活残余能量的利用水平；
7）坚持效益为上、效益优先的评估体系；
8）正确处理节能与需求的关系。
（注：
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