(完整版)建筑物理考试复习资料(自己整理)

1、一、传热的根本方式0.按正常比例散热：指的是对流换热约占总散热量的25-30,辐射散热约为45-50,呼吸和无感觉蒸发散热约占25-30,处于舒适状况的热平衡,可称之为“正常热平衡.1.传热的特点：传热发生在有温度差的地方,并且总是自发地由高温处向低温处传递.3 .导热：定义：指温度不同的物体直接接触时,靠物质微观粒子分子、原子、自由电子等的热运动引起的热能转移现象.导热可在固体、液体、和气体中发生,但只有在密实的固体中才存在单纯的导热过程.4 .对流：定义：对流只发生在流体中,是因温度不同的各局部流体之间发生相对运动,互相掺合而传递热能的.促使流体产生流的原因：1.本来温度相同的流体,因其中

2、某一局部受热或冷却而产生温度差,形成对流运动,称为“自然对流.2.因受外力作用如风吹、泵压等迫使流体产生对流,称为“受迫对流工程上遇到的一般是流体流过一个固体壁面时发生的热量交换过程,称为“对流换热单纯的对流换热不存在,总伴随有导热发生.5 .辐射：定义：辐射指依靠物体外表向外发射热射线能产生显著效应的电磁波来传递能量的现象.自然界中凡温度高于绝对零度0K的物体,都能发射辐射热,同时,也不断吸收其它物体投射来的辐射热.特点：辐射换热时有能量转化：热能-辐射能-热能.参与换热的物体无须接触.6 .温度场：热量传递的动力是温度差,研究传热时必须知道物体的温度分布.对某一物体或某一空间来说,某一瞬时

3、,物体内各点的温度总计叫温度场.物体内各点温度不随时间变化,称为稳定温度场；反之,那么为不稳定温度场.二、围护结构的传热过程1 .平壁导热：定义：指通过围护结构材料传热.2 .经过单层平壁导热：单位时间内通过单位面积的热流量,称为热流强度.热阻：导热过程的阻力.为导热体两侧温差与热流密度之比.在同样温差条件下,热阻越大,通过材料层的热量越少；增加热阻的方法：加大平壁厚度或选用导热系数小的材料.4 .对流换热：体与温度不同的物体外表接触时,对流和导热联合起作用的传热.对流换热系数a.：物理意义是：当流体与固体外表之间的温度差为1K时,1m*1m壁面面积在每秒所能传递的热量.5 .辐射换热：本质：

4、物体外表向外辐射出的电磁波在空间传播；电磁波的波长可从10-6M到数公里；不同波长的电磁波落到物体上可产生各种不同的效应.特点：1辐射换热中伴随有能量形式的转化：一物体内能电磁波另一物体内能；2电磁波可在真空中传播,故辐射换热不需有任何中间介质,也不需冷热物体直接接触；3一切物体,不管温度上下都在不停地对外辐射电磁波,辐射换热是两物体互相辐射的结果.三、湿空气的物理性质1 .水蒸气分压力：湿空气：指干空气与水蒸气的混合物.水蒸气的含量未到达限度的湿空气,叫未饱和湿空气；到达限度时那么叫饱和湿空气.饱和蒸汽压或最大水蒸气分压力：处于饱和状态的湿空气中水蒸气所呈现的压力.标准大气压下,饱和蒸汽压随

5、温度的升高而增大.2 .空气湿度：湿度：空气的干湿程度.绝对湿度：每立方米空气中所含水蒸气的重量.绝对湿度一般用f表示；饱和空气的绝对湿度用饱和蒸气量fmax表示.相对湿度：一定温度和大气压下,湿空气的绝对湿度与同温同压下的饱和蒸气量的百分比.表示为e/E.100%3 .露点温度：设不人为地增加或减少空气含湿量,而只用干法加热或降温空气某一状态的空气,在含湿量不变的情况下,冷却到它的相对湿度100.时所对应的温度,称为该状态下空气的露点温度,用tc表示.四、稳定传热1.平壁的稳定传热：传热过程：室内、外热环境通过围护结构而进行的热量交换过程,包含导热、对流及辐射方式的换热,是一种复杂的换热过程

6、稳定传热过程：温度场不随时间而变的传热过程.2.平壁总传热系数K0:ae物理意义：当tite10C时,在单位时间内通过平壁单位外表积的传热量,单位w/m2?K3.平壁的总传热阻R0：1ai1工dae物理意义：表示热量从平壁一侧空间传到另一侧空间时所受到的总阻力.单位:4 .平壁内、外外表及壁体内各层温度的计算:5 .组合材料层热阻：RFiFiiFiiiFiFiiFiiiRTRTRm1RRjj1,、mtij(tite)R0m2?KW(m1,2,3,n)6 .提升空气间层的热阻,首先要设法减少辐射传热量.减少辐射换热量,最有效的是在间层壁面吐贴辐射系数小的反射材料,目前采用的主要是铝箔.五、建筑保

7、温7 .建筑保温综合处理的根本原那么：1.充分利用太阳能.2.预防冷风的不利影响.3.选择合理的建筑体型、朝向.4.使房间具有良好的热特性与合理的供热系统.5.窗的设置和保温,增加窗白层数,改善窗框和玻璃的传热性能.6.热桥处理8 .对外围护结构的保温要求：围护结构对室内气候的影响,主要是通过内外表温度表达的.内表面温度过低,不仅影响人体健康,还会出现外表结露,严重影响卫生,加重结构潮湿状况,降低结构耐久性.稳定传热条件下,内外表温度仅决定于室内外温度和围护结构的总热阻Ro,R0越大那么内表温度越高.就大量性工业和民用建筑,限制围护结构内外表温度不低于室内露点温度,以保证内外表不致结露是起码的

8、要求.9 .低限热阻确实定：低限热阻是一种技术标准,其确定方法应由国家标准来规定.现tt按下式确定：RminJ一eRiA:ti冬季室内计算温度.t民用建筑或其它以满足人体生理卫生需要为主的房屋,按卫生标准取值；工业厂房或有特殊要求的房间,按相应标准取值.te:冬季室外计算温度.为使同类采用不同热稳定性围护结构的房间的室内气候状况接近一致,不同结构应采用不同的室外计算温度.A:考虑外外表位置的修正系数.由于计算低限热阻公式中统一取当地的室外气温的计算值,这对外墙、屋顶等直接接触大气的围护结构来说符合实际,但对那些不直接接触室外空气的结构来说那么需要修正.如：顶棚的上部是闷顶空间,其温度比室外气温

9、要高一些:t允许温差.见表9-2.使用质量要求较高的房间,小一些.相同的室内外气候时,按较小确实定的大一些,即使用质量要求越高,围护结构应有更大的保温水平.10 经济热阻：是指围护结构的建造费与采暖费之和到达最小值时的总热阻值.按最小传热阻,节省建造费但增加采暖费；无限增加热阻,节省采暖费但浪费建造费,存在最正确经济热阻.11 导热系数：在稳定传热条件下,当材料层单位厚度内的温差为1.C时,在1小时内通过1m2表面积的热量；影响导热系数的因素很多,如密实性,内部孔隙的大小、数量、形状,材料的湿度,材料骨架局部固体局部的化学性质,以及工作温度等.常温下,影响最大的因素是容重和湿度.1.容重对导热

10、系数的影响：容重：单位体积材料的重量.导热系数随孔隙率增加而减小,即容重越小,导热系数也越小.但容重小到一定程度后,再加大孔隙率,那么导热系数不仅不再降低,还会变大,存在有最正确容重.原因是：孔隙率太大,不仅意味着孔隙的数量增多,而且孔隙也必然增大.其结果,孔壁温差变大,辐射传热量加大,同时,大孔隙内的对流传热也增多.特别是由于材料骨架所剩无几,使许多孔隙互相贯穿,使对流显著增加.2.湿度对导热系数的影响:材料受潮后,导热系数显著增大.原因是由于孔隙中有了水分后,附加了水蒸气扩散的传热量,此外还增加了毛细孔中的液态水分所传导的热量.3.温度对导热系数的影响:温度愈高,导热系数愈大.原因是当温度

11、增高时,分子热运动加剧,此外,孔隙内的辐射换热也增强.4.热流方向对导热系数也有影响:主要表现在各向异性材料,如木材、玻璃纤维等,当热流平行纤维方向,导热系数较大,当热流方向垂直纤维时,导热系数较小.12 孔隙率：材料中孔隙所占的体积与材料整体体积的百分比13 围护结构构造方案的选择：单设保温层、封闭空气间层保温、保温与承重相结合、混合型构造14 保温层在承重层外侧的优点：1、使墙或屋顶的主要局部受到保护,大大降低温度应力的起伏,提升结构的耐久性.2、由于承重层材料的热容量一般都远比保温层大,所以这种布置方式对房间热稳定性有利.3、保温层放在外侧时,将减少保温层内部产生水蒸气凝结的可能性.4、

12、旧房改造,特别是为了节能而增强旧房的保温型性时,外保温处理效果最好.15 .倒铺屋面：即防水层不设在保温层上边,而是倒过来设在保温层底下.国外称“UpsideDown构造法,简称USD构造,从下到上：结构层、防水层、保温层、覆盖层12. 窗户保温：窗户保温性能低的原因：主要是缝隙透气；玻璃、窗框和窗樘等的热阻太小.改善窗的保温性能：1.提升气密性,减少冷风渗透.2.提升窗框保温性能.3.改善玻璃局部的保温水平.例如：双层窗、双玻璃窗、空心玻璃砖等.13. 热桥保温：围护结构中,一般都有保温性能远低于主体局部的嵌入构件,如外墙体中的刚或钢筋混凝土骨架、圈梁；楼板、墙板中的肋条等,称为热桥.热桥就

13、是热量容易通过的地方.热桥保温处理,理论上就是用某种导热系数很小的保温材料,附加到热桥的适当部位.六、外围护结构的湿状况1. 外围护结构的湿状况与其热状况和结构的耐久性密切相关,同时也直接影响房间的卫生状况.2. 围护结构的湿状况主要决定于以下因素：1、用于结构中的材料的原始湿度2、施工过程中进入结构材料的水分3、由于毛细管作用,从土壤渗透到围护结构中的水分4、由于受雨、雪的作用渗透到围护结构中的水分5、使用治理中的水分6、由于材料的吸湿作用,从空气中吸收的水分7、空气中的水分在围护结构外表和内部发生冷凝.3. 外围护结构由于冷凝而受潮可分两种情况：外表凝结：就是在外围护结构外表上出现凝结水,

14、其原因湿由于水蒸气含量较多而温度高的空气遇到冷的外表所致内部凝结：是当水蒸气通过外围护结构时,遇到结构内部某个冷区温度到达或低于露点时,水蒸气即形成凝结水.5.外围护结构中的水分迁移:当材料内部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,从高势位面向低势位面转移.在材料内部可以迁移的只是两种相态：一种是气态的扩散方式迁移又称水蒸气渗透；一种是以液态水分的毛细渗透方式迁移.7 .内部冷凝：冷凝的危害：当水蒸气接触结构外表时,假设外表温度低于露点温度,水汽会在外表冷凝成水.外表冷凝水将有碍室内卫生,某些情况下还将直接影响生产和房间的使用.水蒸气通过围护结构

15、时,在结构内部材料的孔隙中冷凝成水珠或冻结成冰,这种内部冷凝现象危害更大,是一种看不见的隐患.内部出现冷凝水,会使保温材料受潮,材料受潮后,导热系数增大,保温能力降低；此外,由于内部冷凝水的冻融交替作用,抗冻性差的保温材料便遭到破坏,从而降低结构的使用质量和耐久性.判断冷凝现象,可按下进行：根据室内外空气的温度和湿度确定水蒸气分压力eie0,然后计算围护结构各层的水蒸气分压力,并作出e的分布线.对于采暖房屋,设根据室内外空气温度计中取当地采暖期的室外空气的平均温度和平均相对湿度作为室外计算参数.tit0,确定围护结构各层的温度,并作出相应的最大水蒸气分压力E的分布线.根据e和E线相交与否判定围

16、护结构内部是否出现冷凝.假设两者相交那么出现冷凝,反之没有.8 .预防和限制外表冷凝的举措：产生外表冷凝的原因：室内空气湿度过高或壁面温度过低,导致壁面温度低于露点温度而产生外表冷凝.1、正常温度的房间：设计围护结构时要考虑低限热阻的要求,保证内壁面温度高于露点温度,不会出现外表冷凝现象.2、高湿房间：浴室、游泳馆、冷库等.高湿房间：一般指冬季室内相对湿度高于75%,相应室温在180C200C以上的房间.对于高湿房间,容易产生外表冷凝和滴水现象,要预防结构材料的锈蚀和腐蚀等有害的湿气作用.室内气温已接近露点温度如浴室、洗染间等,的高湿房间,应力求预防在外表形成水滴掉下来,并预防外表凝渗入围护结

17、构的深部,使结构受潮.为预防围护结构内部受潮,高湿房间围护结构的内外表应设防水层；对于间歇性处于高湿条件的房间,为预防凝水形成水滴,围护结构内外表可增设吸湿水平强且本身又耐潮湿的饰面层或涂层.对于连续处于高湿条件,又不允许房顶内外表的凝水滴到设备和产品上的房间,可设吊顶吊顶空间应与室内空气流通将滴水有组织地引走,或加强屋顶内外表的通风,预防形成水滴.9 .预防和限制内部的冷凝：1、材料层次布置对结构内部湿状况的影响：同一气象条件下,使用相同材料,但材料层次布置不同,那么会出现不同情况.材料层布置应尽量在水蒸气渗透的通路上做到进难出易.设计中也可据进难出易原那么分析和检3所设计的构造方案的内部冷

18、凝情况.2、设置隔气层：采用隔气层预防或限制内部冷凝是目前设计中应用最普遍的一种举措.为到达良好效果,设计中应保证围护结构内部正常湿状况所必需的蒸汽渗透阻.七、建筑防热1. 室外热环境：构成室外热环境的主要气候因素：太阳辐射、温度、湿度、风、降水等.2. 室内过热的原因：主要是强烈的太阳辐射和较高的室外气温,室外风速、风向,空气湿度及环境特点也在某种程度上起作用.3. 防热途径：1.减弱室外热作用主要方法是正确选择房屋朝向和布局,预防日晒；同时绿化周围环境,降低环境辐射和气温,并对热风起冷却作用；外围护结构外表采用浅色,减少对太阳辐射吸收,从而减少结构的传热量.2.外围护结构的隔热和散热对屋面

19、、外墙特别是西墙进行隔热处理,减少传进室内的热量,降低围护结构的内外表温度.3.房间自然通风自然通风是排除房间余热、改善人体舒适感的主要途径.房屋朝向要力求接近夏季主导风向；选择合理布局形式,正确设计房屋的平面和剖面、房间开口的位置和面积,以及采用各种通风构造设施,以利房间通风散热.4.窗口遮阳主要是阻挡直射阳光从窗口透入,减少对人体的辐射,预防室内墙面、地面和家具外表被晒而导致室温升高.遮阳方式：利用绿化中树或攀缘植物；结合建筑构件处理入出檐、雨蓬、外廊等；采用临时性的布篷和活动的合金百叶；采用专门的遮阳板设施等5.尽量减少室内余热在民用建筑中,室内余热主要是生活余热与家用电器设备散热.前者

20、往往不容易预防,而后者那么应选择发热量小或节能型灯具与设备,并合理布置,以有利于热量迅速排出室内.4. 需要进行夏季防热的气候区：严寒气候区的局部地区满足冬季保温要求,适当兼顾夏季防热夏热冬冷气候区必须满足夏季防热,同时又要考虑冬季保温夏热冬暖气候区充分考虑夏季防热要求,可不考虑冬季保温5. 外围护结构隔热设计的原那么：1.屋顶隔热.外围护结构外外表受到的日晒时数和太阳辐射强度以水平面为最大,东西向其次,东南和西南又次之,南向较小,北向最小,所以屋顶隔热极为重要,其次是西墙和东墙.2.降低室外综合温度.其方法有：1.结构外外表采用浅色平滑的粉刷和饰面材料.如：马赛克、小瓷砖等,以减少对太阳辐射

21、的吸收.2.在屋顶或墙面的外侧设置遮阳设施,可有效降低室外综合温度.3.在外围护结构内部设置通风间层.通风间层与室外或室内相通,利用风压和热压的作用带走进入空气层内的一局部热量,从而减少传热室内的热量.4.合理选择外围护结构的隔热水平.主要根据地区气候特点,房屋的使用性质和结构在房屋中的部位等因素来选择.5.利用水的蒸发和植被对太阳能的转化作用降温.如：蓄水屋顶,植被屋顶.这些屋顶具有很好的隔热水平,但也增加了结构的荷载,而且如果蓄水屋顶防水处理不当,还可能漏水、渗水.6. 外围护结构隔热举措：屋顶隔热：1.实体材料层屋顶隔热2.封闭空气间层隔热通风屋顶：通风屋顶是当室外空气流经间层时,带走局

22、部从面层传下的热量,从而减少透过基层传入室内的热量.间层通风量愈大,带走的热量愈多.通风量大小与空气流动的动力,通风间层高度和通风间层内的空气阻力等因素有关.间层通风组织形式和隔热举措：组织方式：a.从室外进气采用兜风檐口可增强风压作用b.从室内进气c.室内、室外同时进气.另外,有的为提升热压作用,在水平的通风层中间,增设排风帽,造成进、出风口的高度差,并且在帽顶的外表涂上黑色,增强吸收太阳辐射,以提升帽内的气温,有利于排风.阁楼屋顶：在提升阁楼屋顶隔热水平的举措中,增强阁楼通风是一种经济而有效的方法.如加大通风口的面积,合理布置通风口的位置等.通风口可做成开闭式的,夏季开启,冬季关闭；组织阁

23、楼的自然通风也应充分利用风压和热压的作用.阁楼通风形式有：山墙上开口通风,从檐口下进气有屋脊排气,在屋顶设老虎窗通风等.蓄水屋顶：铺土或无土种植屋顶：外墙隔热：7. 自然通风：由于建筑物的开口门、窗、过道等处存在着空气压力差而产生的空气流动.作用：利用室内外气流交换,可降低室温和排除湿气,保证房间正常气候条件与新鲜洁净的空气；同时,房间有一定空气流动,可增强人体的对流和蒸发散热,改善人们的工作和生活条件.8. 造成空气压力差的原因：热压：取决于室内外空气温差所致的空气容重差和进出气口的高度差.风压：风作用在建筑物上而产生的风压差.9. 风向投射角：风向投射线与房屋墙面的法线交角.10. 房屋的

24、间距与建筑群布局：间距和投射角：要根据风向投射角对室内环境的影响程度来选择合理的间距,同时也可结合建筑群体布局方式的改变以到达缩小间距的目的；综合考虑风的投射与房间风速、风流场和旋涡区的关系,选定投射角450左右较恰当,据此,房间间距以1.31.5H为宜.建筑群布局和自然通风的关系：一般的平面布局形式主要有：行列式、错列式、斜列式、周边式等几种.建筑高度对自然通风也有很大的影响,不仅高层建筑对室内通风有利,上下建筑物交错地排列也有利于自然通风.11. 遮阳的目的：为了预防直射阳光,减少透入室内的太阳辐射热量,预防夏季室内过热,以及避免产生眩光和保护物品.12. 设计窗口遮阳的要求：主要预防夏季

25、阳光的直接照射,并尽量预防散射和辐射的影响；其次要有利于窗口的采光、通风和防雨；同时要注意不阻挡从窗口向外眺望的视野以及它与建筑造型处理的协调,并且力求构造简单,经济耐久.13. 遮阳的形式水平式遮阳：能有效遮挡高度角较大的、从窗口上方投射下来的阳光,适用于接近南向的窗口,或北回归线以南低纬地区的北向附近的窗口.垂直式遮阳：能有效遮挡高度角较小的、从窗侧斜射的阳光,但对于高度角较大的、从窗口上方投射的阳光,或接近日出、日没时平射窗口的阳光不起遮挡作用；主要适用于东北、北和西北向附近的窗口.综合式遮阳：能有效遮挡高度角中等的、从窗前斜射下来的阳光,遮阳效果比拟均匀；主要适用于东南或西南向附近的窗

26、口.挡板式遮阳：能有效遮挡高度角较小、正射窗口的阳光；主要适用于东、西向附近的窗口.14. 遮阳的效果：遮阳对太阳辐射热量的阻挡遮阳设施遮挡太阳辐射热量的效果还与遮阳设施的构造处理、安装位置、材料与颜色等因素有关.遮阳对室内气温的影响.遮阳对房间采光的影响从天然采光的观点来看,遮阳设施会阻挡直射阳光,预防眩光,有助于视觉的正常工作.但,遮阳设施有挡光作用,从而会降低室内照度,在阴天更为不利.遮阳对房间通风的影响遮阳设施对房间的通风有一定的阻挡作用,使室内风速有所降低.约为22-470/0.15. 遮阳系数：指在照射时间内,透进有遮阳窗口的太阳辐射量与透进无遮阳窗口的太阳辐射量的比值.7 .例题

27、：试计算某屋顶结构的热阻(夏)阿.田护菇构翔油计用因例I中央必冷MN加/LHd*卜1印*(rmkTni1水上部生父|、4-帖kj|)u.1、由附录4查各种材料的导热系数：钢筋混凝土=1.74(W/mK)加气混凝土=0.19(W/mK)水泥砂浆=0.93(W/mK)油毡防水层=0.17(W/mK)(全部采用国际单位.)2、求各层热阻：831483140.0750.160.14(1)钢筋混凝土空心板热阻R空：取计算单元,沿垂直热流方向分三层计算.R1=R3=0.035/1.74=0.02(m2K/W)空气间层由空气层、钢筋混凝土、填缝组成.空气间层热阻0.16(m2K/W),钢筋混凝土热阻0.13

28、/1.74=0.075(m2K/W)砂浆局部热阻0.13/0.93=0.140(m2K/W)4320.13mK/W106.719328.6R空=0.02+0.13+0.02=0.17(m2K/W)(2)加气混凝土保温层热阻：R气碎=0.08/0.19=0.421(m2K/W)(3)水泥砂浆抹平层热阻：R砂浆=0.02/0.93=0.022(m2K/W)(4)油毡防水层热阻：R油毡=0.01/0.17=0.059(m2K/W)3、屋顶结构总热阻：(1)内外表热转移阻：Ri=0.11(m2K/W)(2)外外表转移阻：Re=0.05(m2K/W)(3)总热阻：R=0.11+0.17+0.421+0.

29、022+0.059+0.05=0.832(m2K/W)8 .平壁内部温度的计算及图解法1 .平壁内部温度的计算：意义：围护结构的外表温度及内部温度也是衡量和分析围护结构热工性能的重要数据.为判断外表和内部是否会产生冷凝水,就需要对所设计的围护结构进行温度核算.n1RiRjRoRi和te是常量,j1,、2 .壁体内部温度的图解法：根据：ntij(tite)其中：tiRo所以n是变量Rn的一次函数,假设以热阻为横坐标画出壁体的截面图,那么温度分布为一直线.R1RR2具体做法:2 .室外综合温度：夏季围护结构外外表存在三种不同方式的热交换,其得热量用下式表示:qqiq2q3(q围护结构外外表在室外热作用下得热量W/m2qi围护结构外外表吸收的太阳辐射热W/m2q2室外空气与