建筑物理笔记之欧阳总创编Word文档格式.docx

1、（1）有效温度ET Effective Temperature包含因素有空气温度、空气湿度和气流速度。新有效温度所谓ET*，就是相对湿度为50%的假想封闭环境中相同作用的温度。该指标同时考虑了辐射、对流和蒸发三种因素的影响，因而受到了广泛的采取。等新有效温度曲线如图所示。（2）热感觉PMVPPD指标将两个人体参数列入考虑：人的活动量和衣着情况0.50.5 Index of Interior Heat Comfort服装热阻Icl是服装保温性能的一个指标，经常使用单位为m2K/W 和clo，两者的关系为1clo= 0.155m2K/W。1clo 的界说是一个静坐者在21 空气温度、空气流速不超出

2、0.05 m/s、相对湿度不超出50 % 的环境中感到舒适所需要的服装的热阻，相当于内穿衬衣外穿普通外衣时的服装热阻。3.湿空气的物理性质（1）水蒸气分压力根据道尔顿分压定律Pw=Pd+PPw湿空气总压力Pd干空气总压力P水蒸气分压力水蒸气压 Vapor Pressure饱和水蒸气压 Saturation Vapor Pressure饱和水蒸气压随温度升高增年夜（2）空气湿度绝对湿度 单位体积空气中所含水蒸气的重量相对湿度 Relative HumidityRH=Partial Vapor Pressure/ Saturation Vapor Pressure*100%对室内热环境 正常湿度规

3、模年夜致是30%60%湿空气线图（3）露点温度年夜气压力一定，空气含湿量不变的情况下，未饱和的空气因冷却而达到饱和状态时的温度。1.2 室外热湿环境Outdoor Thermal and Humid Environment1.地区性气候及其特征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：太阳辐射、室外空气温度、空气湿度、风、降水等。（1）空气温度影响室外空气温度的因素：A.太阳辐射热量（决定性作用） 空气温度的日变更、年变更，以及随地理纬度而产生的变更，都是由于太阳辐射热量的变更而引起的。B.年夜气环流作用 无论是水平标的目的还是垂直标的目的的

4、空气流动，城市使高、高温空气混合，从而减少地区间空气温度的差别。C.下垫面状况 草原、森林、水面、沙漠等不合的空中笼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合，因此各地温度也就有了不同。D.海拔高度、地形地貌等。室外气温有明显的日变更与年变更规律。日较差:一日内气温的最高值与最低值之差，用来暗示气温的日变更。对北半球来说，最高月平均气温呈现在7月或8月，而最低月平均气温呈现在1月或2月。年较差:一年内最热月与最冷月的平均气温差。（2）太阳辐射太阳辐射热的影响因素：A.太阳高度角 由于年夜气层对不合波长的太阳辐射具有选择性的反射与吸收作用，因此在不合的太阳高度角下，光

5、谱的成分不合。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，与年夜气透明度成正比,云天的散射辐射照度较晴天年夜。B.年夜气透明度 年夜气透明度的影响随年夜气中的烟雾、灰尘、水汽及二氧化碳等造成的混浊状况而异。城市上空的年夜气较农村混浊，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，太阳光线所透过的年夜气层愈薄，同时年夜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年夜。在海拔高的处所散射辐射照度低。D.纬度 因为高纬度地区的太阳高度角小，太阳辐射透过的年夜气层较厚，所以太阳直射辐射随纬度的增加而减小。

6、太阳辐射热交换示意图（3）空气湿度我国因受海洋气候的影响，南方年夜部分地区相对湿度以夏季为最年夜，秋季最小。（4）风年夜气环流：由于太阳辐射热在地球上照射不均匀，引起赤道和两极间呈现温差，从而引起年夜气从赤道到两极和从两极到赤道的经常性活动。它是造成各地气候差别的主要原因。处所风：由于地表水陆散布、地势起伏、概略笼盖等处所性条件的不合而引起的风叫，如海陆风、季风、山谷风、庭院风及巷道风等。除季风外，都是由局部处所昼夜受热不均引起的，所以都以一昼夜为周期，风向产生昼夜交替的变更。风特性指标：风向、风速。通经常使用风玫瑰图来暗示。2.建筑气候分区以及对建筑设计的基本要求建筑热工设计分区及设计要求全

7、国建筑热工设计分区图3.城市气候及其起因（1）空气温度和辐射温度（2）城市风和紊流城市衡宇、街道的高低、纵横交错，使城市区域下垫面粗糙水平增年夜，市区内风速减小。（3）温度和降水路途硬质铺装 招致自然蒸发量减小 绝对湿度和相对湿度较郊外略低降水其实不克不及增加城区地表储水量 而是又排水设备迅速输送至城外（4）太阳辐射与日照由于城市中的年夜气污染水平要比郊区年夜，年夜气中具有丰富的凝结核，一旦条件适宜就产生年夜量的雾。1.3 建筑围护结构传热基础知识Basic Knowledge of Heat Transmission for Envelope Structure热量传递三种基本方法：导热、对

8、流、辐射1.导热（1）温度场、温度梯度和热流密度（2）傅立叶公式Formula of Thermal Transmissionq=（T1T2）/d（3）导热系数影响因素：物质种类、结构成分、密度、湿度、压力、温度等。金属的导热系数最年夜，非金属和液体次之，气体最小。空气的导热系数很小，不流动的空气就是一种很好的绝热资料；故如果资料中有很多空隙，就会年夜年夜降低值。2.对流分为自然对流natural convection和受迫对流forced convection。主要是空气沿围护结构概略流动时，与壁面之间所产生的热交换过程。一般情况下在壁面邻近，存在着层流区、过渡区、紊流区三种流动情况。3.辐

9、射一般建筑资料看做灰体（1）物体概略对外来辐射的吸收与反射特性短波辐射，颜色起主导作用，白色对可见光反射能力最强长波辐射，材性起主导作用（2）物体之间的辐射换热4.围护结构的传热过程EmissionConductionAbsorption第二章 建筑围护结构的传热计算与应用2.1 稳定传热Steady Heat Transmission Phenomena1.一维稳定传热特征平壁：当宽度与高度远远年夜于厚度时，则通过平壁的热流可视为只有沿厚度一个标的目的，即一维传热。当内外概略温度坚持稳按时，则通过平壁的传热情况亦不会随时间变更Heat Conduction of WallHeat Emiss

10、ion of Wall2.单层平壁的导热和热阻（1）单层匀质平壁的导热热阻越年夜 围护结构保温效果越好（2）多层平壁的导热与热阻多层平壁：由几种不合资料组成的平壁计算总热阻：算出每一层热流强度q1 q2 q3根据稳定传热特征q=q1=q2=q3联立，R=R1+R2+R33.平壁的稳定传热过程4.封闭空气间层的热阻建筑设计中常利用封闭空气间层作为围护结构的保温层对普通空气间层，提高其热阻，首要设法减少辐射换热量将空气间层安插在围护结构的冷层，降低间层平均温度；在间层壁面上图贴辐射系数小的反射资料，经常使用铝箔第三章 建筑保温与节能3,1建筑保温与节能设计战略（1）充分利用太阳能（2）避免冷风的晦

11、气影响（3）选择合理的建筑体形和平面形式（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（6）建筑物具有舒适、高效的供热系统3.2 非透明围护结构的保温与节能1.围护结构最小总传热阻简直定2.楼底面的保温节能3.3 保温资料与构造1、影响导热系数的因素（1）密度：密度小 孔隙率年夜孔隙率年夜 导热系数小（2）湿度：资料受潮后，其导热系数将显著增年夜。（3）保温资料的选择2、保温构造类型（1）保温、承重合二为一 如果承重资料或构件除具有足够的力学性能外，同时还具有足够的热阻值，就能两者合为一体，例如混凝土空心砌块、轻质实心砌块等。这种方法构造简单、

12、施工便利，多用于低层或多层墙承式建筑。（2）单设保温层 在衡宇建筑中，由于承重层必须采取强度高、力学性能好的资料或构件，但这些资料的导热系数年夜，在结构要求的厚度内，热阻远不克不及满足保温的需要。为此，必须用导热系数较小的资料作保温层，铺设或粘贴在承重层上。由于保温层与承重层分隔设置，对保温资料选择的灵活性比较年夜，不管是板块状、纤维状以至松散颗粒资料，均可应用。（3）复合构造近些年来，新型、高效资料、新的技术不竭呈现，当单独用某一种方法不克不及满足功能要求（其中包含保温要求）时，或为达到这些要求而造成技术经济不合理时，或者施工甚为困难时，往往采取复合构造。这样既能充分利用各种资料的特性，又能

13、经济、有效地满足包含保温性能要求在内的各项功能要求。虽然构造可能庞杂些，但在计划比较中却有明显的技术和经济优势。在复合结构中常采取单层或多层封闭空气间层与带反射资料的封闭空气间层。这样既可有效地增年夜热阻、满足保温性能的需要，也可减轻围护结构的自重，使承重结构更经济合理。（4）封闭空气层3、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三种保温构造的特点比较：4.倒铺屋面5.热桥保温在建筑热工学中，形象地将容易传热的构件或部分称为“热桥”。下图为高效轻质保温资料制成的轻板，其中的薄壁型钢骨架，就是板材的热桥。从图中可以

14、看出，以热桥为中心的一小部分，内概略层失去的热量比其他部位多，所以该处内概略温度比主体部分低一些。在外概略上则相反，由于传到热桥外概略处的热量比主体部分多，所以该处外概略温度要比主体部额外概略温度高一些。固然，这里所说的热量指的是热流强度，而不是总热量。（1）热桥的特点：根据以上阐发可知，热桥是围护结构中热量容易通过的构件或部位。因此，热桥的特点是由比较才干表示出来的,只有相对概念。例如，在钢筋混凝土框架填充墙中的钢筋混凝土梁、柱都是砖墙的热桥；但如在加气混凝土砌块墙中有砖砌的柱子，那么砖柱就成了加气混凝土墙的热桥。（2）热桥的类别:A.贯通式热桥B.非贯通式热桥（内热桥、外热桥）（3）热桥的

15、保温控制指标热桥内概略温度由于前述按最小总热阻设计的围护结构，只包管主体部分达到保温要求，并没有考虑热桥的影响，所以，还要单独校核热桥内概略是否会因温度过低而结露，以便决定是否需要采纳相应的保温办法。3.4 透明维护结构的保温与节能透明围护结构在外围护结构总面积中占有相当的比例，一般在30%60%之间。提高窗保温能力的办法：A. 迎风面（夏季主导风）不设或少设洞口;B. 控制各向墙面的开窗面积规范规定以窗墙面积比为控制指标。窗墙面积比是暗示窗洞口面积与房间立面单位面积（即房间层高与开间定位线围成的面积）的比值。并规定采暖居住建筑当墙体按最小总热阻设计时，各朝向的窗墙面积比为：北向不年夜于0.2

16、0；东、西向不年夜于0.25（单层窗）或0.30（双层窗）；南向不年夜于0.35。C. 提高窗的气密性，减少冷风渗透我国有关标准作了规定，如果达不到标准的要求，则应采纳密封办法。实腹钢窗窗缝处理办法，这种办法是将弹性较好的橡皮条固定在窗框上，窗扇关闭时压紧在密封条上，效果良好。在木窗上同时采取密封条和减压槽效果较好，风吹进减压槽时，形成涡流，使冷风和灰尘的渗入减少。在提高窗户气密性的同时，并不是气密水平愈高愈好，窗户过分气密对居室卫生状况和人体健康都是晦气的。D. 提高窗框的保温性能 通过窗框的热损失，在窗户的总热损失中占有一定的比例。它的年夜小主要取决于窗框资料的导热系数。以木材或塑料作窗框

17、时，其保温性能较好，热损失较少；而用钢或铝合金作窗框时，由于金属资料导热系数年夜，其热损失亦相应增年夜。为此，为节约能源与提高建筑室内环境质量，宜推广应用塑料窗框。但不管用什么资料做窗框，都应将窗框与墙之间的裂缝用保温砂浆或泡沫塑料等填充密封。另外，窗框不宜平墙体内概略装置，而应设在墙体的中间部位，以避免窗洞口周边内概略温度过低。E. 增加玻璃部分的保温能力玻璃的热阻很小，增加窗扇层数，可使层与层之间形成封闭空气间层，从而增年夜窗的热阻。为了节省资料、简化构造，也可在单层窗扇上装置双层玻璃，两层玻璃之间形成封闭空气层，从而加年夜了玻璃部分的热阻。这种窗常称双玻璃窗。玻璃之间空气层厚度以2030

18、mm为宜，既可有良好的保温性能，造价也不致过高。玻璃上涂贴对辐射有选择性穿透及吸收性能的资料（如二氧化锡、铟等），可使其最年夜限度地向室内透射阳光，减少室内向室外辐射的热损失，因而增强了窗户的保温能力，其效果几乎相当于设置双层玻璃窗。F. 窗帘的使用在窗的内侧或双层窗的中间挂窗帘是提高窗户保温能力的一种灵活、简便的办法。如在窗内侧挂铝箔隔热窗帘（在玻璃纤维布或其他布质资料内侧贴铝箔）后，窗户的热阻值可比单层玻璃提高2.7倍。另外，以各种适宜的保温资料制作各种形式的保温窗扇，在白日开启、夜晚关上，可以年夜年夜地减少通过窗户的热损失。这一办法，近年来在太阳能建筑中获得了广泛的应用。3.5 主动式太

19、阳能利用设计（1）主动式太阳能建筑 在利用太阳能的同时，靠机械动力驱动，一定水平上也耗能。（2）主动式太阳能建筑将建筑物自身或某一部分、构件作为太阳能的集热、蓄热及散热“设备”，而进行太阳能与建筑用能的热运转形式。A 直接受益型主动式太阳能建筑原理：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、辐射的方法与室内进行热交换，达到用能并节能目的。B 集热墙主动式太阳能建筑原理如图。最早的集热墙采取50cm厚砼制成。目前集热墙在资料选用上有较年夜变更，如：砖、石墙；水墙；相变蓄热资料墙。C附加日光间式主动太阳能建筑在建筑的适当位置或利用建筑的走廊（南外廊）、封闭阳台、门厅等

20、帮助房间，通过合理设计使其成为太阳能暖房，达到与室内热交换的目的。这种形式国内外都有研究和应用，其效果较好。利于建筑造型的艺术处理；衡宇的利用率提高；热损失减少。D主动式太阳能建筑采取主动式太阳能采暖计划：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，并通过对流方法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；室内的高温空气由下部开口流进日光室，不竭循环流动的空气提高了室内气温，从而改良了室内热环境。注意问题:（1）日光室的朝向应选择本地日照时间长、太阳辐射强烈的方位，一般以西北、南、西南向为宜； （2）日光室的玻璃应选择热光比年夜的玻璃，并应有较年夜的面积。

21、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，概略一定要用对太阳辐射热吸收系数年夜的资料； （4）上下通风口尺寸应适当，过年夜、过小城市影响采暖效果； （5）在使用上，当夜晚或无日辐射的时候，如日光室的气温低于室内气温，应关闭上、下通风口，避免室内热量的损失。 除利用太阳能采暖之外，在建筑上还可设法利用太阳能使建筑物的各部分产生较年夜的温差，以加强室内通风，也能取得较好的效果。 第四章 建筑围护结构的传湿与防潮4.1 建筑围护结构的传湿1.资料吸湿特性资料的吸湿湿度在相对湿度相同的条件下，随温度的降低而增加。2

22、.围护结构中的水分转移当资料内部存在压力差、湿度差、温度差时，都能引起资料内部水分转移，在资料内部迁移的只能是两种形态：一种是气态扩散的形式、一种是以液态水分的毛细渗透形式。3.内部冷凝的检验检验内概略是否产生冷凝，实质上是检验该处的温度是否低于露点温度。通常，对正常湿度的房间，若围护结构按最小总热阻办法进行设计，主体部分一般不会产生概略冷凝。但围护结构中的保温薄弱部位则应认真检验和慎重处理。为判断围护结构内部是否会呈现冷凝现象，可按下述步调检验:（1）根据室内、外空气的温湿度，确定水蒸汽分压力Pi和Pe，并依次计算出围护结构各层的水蒸汽分压力，作出P散布线。（2）根据室内、外空气温度ti和t

23、e，确定围护结构各层的温度，并从附录中查出相应的饱和水蒸汽分压力Ps，作出Ps散布线。（3）根据P线与Ps线相交与否来判断围护结构内部是否会呈现冷凝现象。Ps线与P线不相交，说明内部不会产生冷凝；Ps线与P线两线相交，则内部会呈现冷凝。围护结构内部冷凝的判断4.冷凝位置及冷凝强度在围护结构蒸汽渗透的途径中，若资料的蒸汽渗透系数呈现由年夜变小的界面，水蒸汽在此将遇到较年夜的阻碍，最易产生冷凝现象。习惯上把这个最易呈现冷凝并且凝结最严重的界面，叫做围护结构内部的“冷凝界面”，如图。4.2 围护结构的防潮1.避免和控制概略冷凝A.对正常湿度的采暖房间，若围护结构已按最小总热阻设计，且保温薄弱的部位也

24、进行了检验和处理，一般情况下不会呈现概略冷凝现象。但使用中应尽可能使围护结构内概略邻近的气流疏通，家具不宜紧靠外墙安插。为避免供热不均匀而引起围护结构内概略温度的摆荡，围护结构内概略层宜采取蓄热系数较年夜的资料，利用它蓄存的热量起调节作用，减少呈现周期性冷凝的可能。B.对高湿房间，一般是指夏季室内空气温度处于1820以上，而相对湿度高于75的房间。此类建筑应尽量避免概略显潮和滴水现象，以免结构受潮和影响房间使用质量。当衡宇在使用中处于长久或间歇性高湿状况时，为避免围护结构内概略冷凝水形成水淌下落，内概略可采取吸湿能力强又耐湿润的饰面层。在凝结期，水分被饰面层所吸收，待房间比较干燥时，水分又从饰

25、面层蒸收回去。当衡宇在使用中处于连续高湿状态时，为避免围护结构内部受潮，内概略应设不透水饰面或增设防水层，以阻止冷凝水渗入围护结构深部。对那种连续处于高湿条件下、又不允许内概略冷凝水滴落的房间，内概略在采取不透水资料层时，还应在构造上采纳办法将概略冷凝水滴导流，并有组织地排除。2.避免和控制内部冷凝A.资料条理的安插使水蒸汽“进难出易”B.设置隔汽层建筑设计是一项综合性的技术工作，尽管“进难出易”是合理构造的原则，但有时却难以完全遵循。此时为了消除或减弱围护结构内部的冷凝现象，在保温层蒸汽渗入的一侧设置隔蒸汽层，使水蒸汽分压力急剧下降，从而避免内部冷凝的产生。采取隔汽层避免和控制围护结构内部冷

26、凝，是目前设计中应用最普遍的一种办法。C.设置通风间层或泄汽沟道设置隔汽层虽能改良围护结构内部的湿状况，但有时其实不一定是最妥善的办法，因为隔汽层的隔汽质量在施工和使用过程中难以包管。为此，在围护结构中设置通风间层或泄汽通道。3.避免夏季结露的办法（1）架空层防结露（2）空气层防结露（3）资料层防结露（4）呼吸防结露（5）密闭防结露（6）通风防结露（7）空调防结露4.避免空中泛潮的办法在我国广年夜南方地区，由于春季年夜量的降水，春夏之交气温骤升骤降，变更幅度甚年夜，加之空气的湿度年夜，当空气温度突然升高时，某些概略特别是空中的温度将处于露点温度之下，于是呈现了泛潮现象。由于南方地区的气候条件与

27、南方地区显著不合，建筑状况也有许多区别，因此空中泛潮的避免办法也与采暖建筑不尽相同。空中应具有一定的热阻，减少空中对土层的传热量；空中表层资料的蓄热系数要小，当空气温度升高时，概略温度能随之摆荡；概略资料有一定的吸湿作用，以“吞吐”表层偶尔凝结的水分。水泥砂浆空中、混凝土空中、水磨石空中等不满足上述三个条件，故容易泛潮；而木空中、粘土砖空中、三合土空中基本满足上述要求，一般也就不泛潮。值得注意的是，泛潮现象也可能在墙面、顶棚等概略呈现，所以在一般非用水房间不宜采取不透汽资料作内饰面。第五章 建筑放热与节能5.1热气候特征与防热途径1.热气候特征与我国炎热地区的规模湿热地区建筑，总体安插灵活。防

28、热办法有 阳台、凉台、遮阳板、通风屋顶等。干热地区建筑生土建筑、内院、柱廊、空气层隔热等等。2.室内过热的原因和防热办法（1）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。（2）建筑防热的综合处理办法a城市、区域以及建筑的科学规划b房间的自然通风组织c围护结构的隔热与散热d窗口遮阳f较高的环境绿化率与合理的建筑饰面处理室内环境过热往往是多种因素造成的，因此，必须采纳综合办法才干取得较好的效果。5.2屋顶与外墙的隔热设计1. 隔热设计标准房间在自然通风情况下，建筑物的屋顶和东、西外墙的内概略最高温度应满足下式要求： maxte.max式中 max围护结构内概略最高温度（）； te.max夏季室外计算温度最高值（）。内概略温度的高低直接反应了围护结构的隔热性能；同时，内概略温度直接与室内平均辐射温度相联系，即直接关系到内概略与室内人体的辐射换热，控制内概略最高温度，实际上就控制了围护结构对人体辐射的最年夜值。2. 室外综合温度由于引起室内温度过热的室外环境气候因素主要是太阳热辐射和室外气温。它们对围护结构的热作用方法虽然不合，但对围护结构的影响结果却是一样的，即最终结果都使围护结构内概略温度升高。 为了便于进行围护结构的隔热计算和设计，有需要给定一个室外热作用参数。