建筑物理热工学复习重点

1、构成室内热湿环境的因素 包括：室内空气温度、空气湿度、气流速度、环境辐射温度。 室内环境分类：1. 舒适的一一正常热平衡 多靠空调；2. 可忍受的一一负热平衡（评价室内热环境的最低标准）；3. 不可忍受的； 正常比例散热：对流换热约占总量2530% 辐射散热约占45%50% 呼吸和无感觉蒸发散热约占25%30% 城市气候的基本特征表现为：1. 空气温度和辐射温度2. 城市风和紊流3. 湿度和降水4. 太阳辐射与日照城市气候成因：1. 高密度的建（构）筑物改变了地表（下垫面）的性态。2. 高密度的人口分布改变了能源与资源消费结构。建筑热工设计分区及设计要求分区名称主要指标辅助指标设计要求严寒地区

2、最冷月平均温度W-10C日平均温度w5 C的天数145d必须充分满足冬季保温要求，一般可不考虑夏季防热寒冷地区最冷月平均温度0-10C日平均温度w5 C的天数90145d应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热夏热冬冷地区最冷月平均温度0-10C日平均温度w5 C的天数090d必须满足夏季防热要求，最热月平均温度2530C日平均温度25 C的天数40110d适当兼顾冬季保温夏热冬暖地区最冷月平均温度10C日平均温度25 C的天数必须充分满足夏季防热要求，最热月平均温度2529 C100200d一般可不考虑冬季保温温和地区最冷月平均温度1013C日平均温度w5 C的天数090d部分地区考虑冬季保

3、温，最热月平均温度1825C一般可不考虑夏季防热由导热的机理我们知道，导热是一种微观运动现象。但在宏观上它将表现出一定的规律性来，人 们把这一规律称为傅立叶定律，因为它是由法国数学物理学家傅立叶于 1822年最先发现并提出 的。傅立叶定律指出：均质物体内各点的热流密度与温度梯度的大小成正比。导热系数：在稳定条件下，1m厚的物体，两侧表面温差为 C时，在1h内通过1卅面积所传导的传导的热 量。空气沿护围结构表面流动时，与壁面之间所产生的热交换过程既包括由空气流动所引起的对流传 热过程，同时也包括空气分子间和空气分子与壁面之间的导热过程。这种对流与导热的综合过程，称为表面的对流换热。辐射传热的特点

4、：1. 发射体的热能变为电磁波辐射能，被辐射体又将所接收的辐射能转换成热能;2. 不需要和其他物体直接接触，也不需要任何中间媒介；3. 辐射传热是物体之间相互辐射的结果； 围护结构的传热过程：1. 表面吸热（冬季室内温度高于墙面温度）；2. 结构本身传热；3. 表面放热；室内外温度的计算模型：1恒定的热作用2. 周期热作用一维稳定传热的传热特征：1. 通过平壁的热流强度q处处相等；幅丁-于垂直蚪斶亨岂何辰内 啊恃协越程2. 同一材质的平壁内部各界面温度分布呈直线关系；封闭空气间层一一的热阻（理解）P29静止的空气介质导热性甚小，因此在建筑设计中常利用封闭空期间层 作为围护结构的保温层。在空气间

5、层中的传热过程，与固体材料不同。固体材料层内是以导热方式传递热量的。程,而在空气间层中，导热、对流和辐射三种传热方式都明显地存在着, 其传热过程实际上是在一个有限空气层的两个表面之间的热转移过包括对流换热和辐射换热，如右图所示若外界热作用随着时间变化呈现周期性变化，则叫做周期性不稳定传热。谐波热作用下的传热特征：1. 室外温度和平壁表面温度、内部任一截面处的温度都是同一周期的谐波动；2. 温度波动衰减一一从室外空间到平壁内部，温度波动振幅逐渐减小；3. 温度波动相位推迟一一从室外空间到平壁内部，温度波动的相位逐渐向后推延； 材料的蓄热系数：把某一匀质半无限大壁体（即足够厚度的单一材料层）一侧受

6、到谐波作用时，迎波面（即直接受 到外界热作用的一侧表面）上接受的热流波幅 Aq，与该表面的温度波幅 Ao之比。材料的热惰性指标：表征材料层或围护结构收到波动热作用后，背波面上对温度波衰减快慢程度的无量纲指标，也就 是说明材料层抵抗波动能力的一个特性指标，用“ D”表示。表面蓄热系数Y单位W/ （卅.K）：在周期热作用下，物体表面温度升高或降低 1K时，在1h内1卅表面积贮存或释放的能量。 太阳辐射的“等效高温”或“当量温度”：=围护结构外表面对太阳辐射热的吸收系数 p s 太阳辐射强度1/外表面换热系数ae隔热设计标准：按照（民用建筑热匸设计规范CB 50176-93 求.I然通凤房用的外围护

7、结构 应当满足如下的隔热控制福标：（J）通常怡况下耶顶和西（东）外墙内衣面最岛恥度仇耳应満足卜亠式藍求：0A r lF r MJ!成山0外園结构内表而最奇温度兀；匚皿良解室外i|算温度披岛值汇°C2）对于R喘特别炎煥地区（如南京、存肥、芜湖、儿江、南鬥”武汉，长沙、 璽庆尊）比z应满定下式耍求匕（3）当外墙和屋B!采用轻厦结构（血加气混醸七）时,亠应満足下式要求:（4）艸外墙和届加内侧复合轻质材料（如混凝七墳內傅复介轻混蛊曽棉、泡 沫埶料、石奔惋等）时*耳""应满圮F式：（5）对干箜乍既届炎热地IK.冬乍乂属集冷地区的K域其建筑设计既应柠虑防 塞乂应号虑防热.外墙

8、和墟顶设计则应同时满足冬季保温和更孝隔热的要求，建筑保温与节能设计策略：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与平面形式；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；体形系数S:建筑物与室外大气接触的外表面积 Fo （不包括地面和不采暖楼梯间隔墙与户门的面积）与所其包 围的体积Vo之比非透明围护结构的保温与节能：1. 建筑保温与最小传热阻法；2. 建筑节能与传热系数限值法；3. 建筑能耗控制与围护结构热工性能权衡判断法；地面对人体热舒适感及健康影响 最大的是厚度约为34mm的面层材料周边地面：距外墙内表面

9、2m以内的地面，其他地面均为非周边地面。影响材料导热系数的因素：密度、湿度、温度保温构造的类型：1. 单设保温层；2. 封闭空气间层；3. 保温与承重相结合；4. 混合型构造；外保温的优点：1. 使外墙或屋顶的主要结构部分受到保护，大大降低温度应力的起伏；层頂的年间温度变化<«) nKMr (M外惺温图耳雷混合型保温构造例1I.； 2 BttWJIJ； 3累轼爾剋沫璽料：4 - I V1< . 3 即和;即脱；h切隅駅做:1它气倔层 胶许板涂汕滦2. 由于承重材料的热容量一般都远大于保温层，所以，外保温对结构及房间的热稳定性有利；3. 外保温层对防止或减少保温层内部产生水

10、蒸气凝结，是十分有利的，但具体效果则要看环境 气候、材料及防水层位置等实际条件；4. 外保温法使热桥处的热损失减少，并能防止热桥内表面局部结露；5. 对于旧房的节能改造，外保温处理的效果最好；3( 6 1*1 3 - 10暖热桥与冷热桥的热件能(n)外保温暧蝕桥：(b)山保温冷热樁外窗与透明幕墙的热保温措施：1. 控制外窗(包括透明幕墙)的面积;2. 提高气密性，减少冷风渗漏；3. 提高窗框保温性能；4. 改善玻璃的保温能力；围护结构中的水分转移 ：当材料中存在压力差（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。水蒸气渗漏系数 ：1m厚的物体，两侧水蒸气

11、分压力差为 1Pa, 1h内通过1川面积渗漏的水蒸气量。内部冷凝的检验：1做各层的实际水蒸气分压力 P曲线；2. 做各层的饱和水蒸气分压力 Ps曲线；3. 两曲线相交则冷凝，反之不冷凝； 若材料的水蒸气渗透系数出现由大变小的界面，因水蒸气至此遇到较大的阻力，最易发生冷凝现 象，习惯上把这个最易出现冷凝，而且凝结最严重的界面，叫做围护结构内部的“ 冷凝界面 防止和控制表面冷凝：1. 正常湿度的房间；2. 高湿房间 防止和控制内部冷凝：1. 合理布置材料层的相对位置；2. 设置隔汽层；3. 设置通风间层或泄气沟道；4. 冷侧设置密闭空气层；差迟凝结： 春末室外空气温度和湿度都骤然增加时，建筑物中的

12、物体表面温度由于热容量的影响而上升缓 慢，滞后若干时间而低于室外的空气的露点温度，以致高温高湿的室外空气流过室内低温表面时 必然发生大强度的表面凝结。建筑防热主要内容： 在城市规划中，正确选择建筑物的布局形式和建筑物的朝向；在建筑设计中，选用适宜的有效的 围护结构隔热方案；采用合理的窗户遮阳方式；充分利用自然通风；注意建筑环境的绿化等以创 造舒适的室内生活、工作环境。防热的被动式措施：1. 减弱室外的热作用；2. 外围护结构的隔热；3. 房间的自然通风和电扇调风；4. 窗口遮阳；5. 利用自然能；6. 尽量减少室内余热；通风量 与造成空气流动的动力、通风面积和间层的阻力等 因素 有关。间层高度

13、以 2024cm 左右为好。外墙隔热：1. 空心砌块墙；2. 钢筋混凝土空心大板墙；3. 轻骨料混凝土砌块墙；4. 复合轻质墙体； 遮阳形式：1. 水平式遮阳-适用于接近南向的窗口，或北回归线以南低纬度地区的北向附近的窗口；2. 垂直式遮阳-适用于东北、北、和西北向附近的窗口；3. 综合式遮阳-适用于东南或西南向附近的窗口；4. 挡板式这样-适用于东、西向附近的窗口；建筑外遮阳系数：透过有外遮阳构造的外窗的太阳辐射得热量与透过没有外遮阳构造的相同外窗的太阳辐射得热 量的比值。房间要取得良好的自然通风最好穿堂入室直通室内假设将风向投射线与房屋墙面的法线的交角称为 风向投射角。风向投射角与流场的影

14、响风向投射角a0°30°45°60°室内风速降低值（%）0133050屋后漩涡区深度3.75H3H1.5H1.5H为了更好地组织自然通风，在建筑设计时应着重考虑：正确选择建筑的朝向和间距，合理地布置建筑群，选择合理建筑平、剖面形式； 合理地确定开口的面积与位置、门窗装置的方法及通风的构造措施。建筑群平面布置方式：行列式、错列式、斜列式、周边式等。从通风的角度看，以错列、斜列较行列、周边为好。（周边式不宜夏季通风，适宜冬季保温）建筑平面布置与剖面处理基本原则（从通风角度考虑）：1. 建筑布局采用交错排列或前低后高，或前后逐层加高的布置。2. 正确选择平面的

15、组合形式，主要使用漏空隔断、屏门、推窗、格窗、旋窗等；在屋顶上设置 撑开式或拉动式天窗，水平或垂直翻转的老虎窗等，都可以起导风、透风的作用。3. 利用天井、楼梯间等增加建筑内部的开口面积，并利用这些开口引导气流，组织自然通风。4. 开口位置的布置应使室内流场分布均匀。5. 改进门窗及其他构造，使其有利于导风、排风和调节风量、风速等。 建筑防热设计中可资利用的自然能源：1. 太阳辐射能2. 有效长波辐射能3. 夜间对流4. 水的蒸发能5. 地冷能日照时数：表示太阳照射的时数。日照率：实际日照时数与同时间内（如年、月、日等）的最大可照时数的百分比。太阳高度角：太阳光线与地平面间的夹角hs。太阳方位

16、角：太阳光线在地平面上的投射线与地平面正南线所夹的角As。影响太阳高度角hs和方位角As的因素：1. 赤纬角S，它表明季节（即日期）的变化；2. 时角Q ,它表明时间的变化；3. 地理纬度书，它表明观察点所在地方的差异；日照设计所用的时间，均为地方平均太阳时。棒影图步骤：1. 由计算法或图解法求出该地冬至日各时刻的方位角和高度角，并据此求出影长及方位角。2. 在图上做水平线和垂直线交与 0,在水平线上按1: 100比例以1cm代表1m的高度。 截取若干段（也可以其他比例代表棒高实长） 。由 0 点按时刻方位角作射线（用量角器量出） ,并标明射线的钟点数。再按t cot hs值在相应的方位角线上

17、截取若干段影长，即有1cm棒高的日照图后，也可根据棒长加倍,影长随之加倍的关系,将影长沿方位射线截取而获得棒高为2cm、3cm 等的影长,依此类推。并在图上标明 1 ， 2， 3, 标记。然后把各射线同以棒高的影长各点连接，即成棒影日照图。棒影日照图上应注明纬度、季节日期、比例及指北方向等。 计算题：求热阻：p他【例2-1】 求钢筋孔板冬季的热阳（设迪流为自下而上儿【解】 （H将倜孔折殊成等面积正方孔，设正方形边K为伉贝心b2 -于屮二于 x 0.089- =0.00622m16=0. 079 niJt各部分尺寸见图2-8（2）分别汁算各部分的传热阳第1部分| （有空气间层部分）:（其中4 17为空气间层热阳.由表2_4査叫O H和d 04分别为内外表面换热 也俪卩嗨組.由我2-2和翟2-3賢出儿得：平均热阻为139 （m- K）/Wc计算题：室外最低气温:用公式0.079J-0.033 _n 0?079O7O33 0. 0349 * 0. 225第2部分尺心（没TF宇气阎层部仆XA 1 1K- =174+0" 11 +0,04 =0.225 (m1 - K)/W 计算两种不同材料的导热系数比.求修正系数爭钢筋混凝土的寻热系数A. = L74W/（mI空气间层的当园导热系数A: = y = y =(L 46W