建筑物理课件

1、建筑物理建建 筑筑 物物 理理 2013 2013 年年 1 1 月月建筑物理l 建筑热工学篇主要内容建筑热工学篇主要内容 本篇介绍建筑热工的基本知识，围本篇介绍建筑热工的基本知识，围护结构传热的基本原理，不同气候条件护结构传热的基本原理，不同气候条件下建筑物的保温、防热和防潮原理及综下建筑物的保温、防热和防潮原理及综合处理措施，建筑日照的基本原理，建合处理措施，建筑日照的基本原理，建筑日照间距的概念。筑日照间距的概念。 建筑物理第一章第一章 建筑热工学基础知识建筑热工学基础知识基本内容：基本内容：1、室内、外热湿作用的基本概念，建筑热工环境影响因素，室内、外热湿作用的基本概念，建筑热工环境影

2、响因素， 人体热平衡和热舒适概念。人体热平衡和热舒适概念。2、建筑围护结构传热基本方式和过程。建筑围护结构传热基本方式和过程。3、建筑围护结构传热特性和影响因素建筑围护结构传热特性和影响因素。4、建筑热工设计分区和有关设计规范要求。建筑热工设计分区和有关设计规范要求。 建筑物理l11 室内热湿环境室内热湿环境l室内热湿环境构成要素室内热湿环境构成要素：室内空气温度室内空气温度、空气、空气相对湿度、气流速度、环境辐射温度相对湿度、气流速度、环境辐射温度 l 人体热舒适影响：人体热舒适影响： 热平衡热平衡q=0;正常比例正常比例散热。散热。l室内热湿环境热舒适评价方法室内热湿环境热舒适评价方法：（

3、新）：（新）ET法、法、 PMV法法l湿空气物理性质，相对湿度，露点湿空气物理性质，相对湿度，露点，例，例1-1。建筑物理l12 室外热湿环境室外热湿环境l地区性气候及特征地区性气候及特征：空气温度空气温度、空气湿度、太阳、空气湿度、太阳辐射、风。辐射、风。l 建筑气候分区及设计基本要求：建筑气候分区及设计基本要求： 严寒、寒冷、严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖、温和。夏热冬冷、夏热冬暖、温和。l城市气候及成因城市气候及成因：空气温度和辐射温度、城市风空气温度和辐射温度、城市风和紊流、湿度和降水、太阳辐射与日照。和紊流、湿度和降水、太阳辐射与日照。l城市热岛及成因，热岛强度城市热岛及成因，热岛强

4、度。建筑物理分区名称分区名称主要指标主要指标辅助辅助指标指标设计要求设计要求严寒地区严寒地区累年最冷月平均温度累年最冷月平均温度-10必须充分满足冬季保温，一般可不考必须充分满足冬季保温，一般可不考虑夏季放热虑夏季放热寒冷地区寒冷地区累年最冷月平均温度累年最冷月平均温度0-10应满足冬季保温，部分地区兼顾夏季应满足冬季保温，部分地区兼顾夏季放热放热夏热冬冷地区夏热冬冷地区累年最冷月平均温度累年最冷月平均温度010，最热月平均温度最热月平均温度2530必须满足夏季放热，适当兼顾冬季保必须满足夏季放热，适当兼顾冬季保温温夏热冬暖地区夏热冬暖地区累年最冷月平均温度累年最冷月平均温度10，最热月平均温

5、度最热月平均温度2529必须充分满足夏季放热，一般可不考必须充分满足夏季放热，一般可不考虑冬季保温虑冬季保温温和地区温和地区累年最冷月平均温度累年最冷月平均温度013，最热月平均温度最热月平均温度1825部分地区考虑冬季保温，一般可不考部分地区考虑冬季保温，一般可不考虑夏季放热虑夏季放热l 建筑热工设计分区及设计要求建筑热工设计分区及设计要求建筑物理建筑物理l13 建筑围护结构传热基础知识建筑围护结构传热基础知识 l导热和付立叶导热定律导热和付立叶导热定律 ：围护结构传热：围护结构传热 Q=qF，热流强度，热流强度q= /d。l 导热系数导热系数 及影响因素：及影响因素： 材料种类、材料容材料

6、种类、材料容重或密度、材料含湿量、环境温度。重或密度、材料含湿量、环境温度。l围护结构传热围护结构传热：对流、辐射、：对流、辐射、导热。导热。l围护结构传热过程围护结构传热过程： 表面吸、放热，结构本身从高温表面吸、放热，结构本身从高温处向低温处传热处向低温处传热。建筑物理第二章第二章 建筑围护结构的传热计算与应用建筑围护结构的传热计算与应用 基本内容：基本内容：1、稳定传热下围护结构热工计算，顺序布置方式下的热阻计算稳定传热下围护结构热工计算，顺序布置方式下的热阻计算2、周期性传热特征和指标周期性传热特征和指标3、建筑保温与节能的计算、建筑保温与节能的计算4、建筑围护结构隔热标准建筑围护结构

7、隔热标准5、室外综合温度和围护结构内表面最高温度的计算室外综合温度和围护结构内表面最高温度的计算 建筑物理l21 稳定传热稳定传热l稳定传热稳定传热：平壁的内、外表面：平壁的内、外表面温度保持稳定时，则温度保持稳定时，则通过平壁的传热情况通过平壁的传热情况亦不会随时间变化。亦不会随时间变化。 l稳定传热特征稳定传热特征：q 处处相等处处相等;同一材质温度分布呈直同一材质温度分布呈直线关系，即温度随距离分布斜率不变；不同材质中，线关系，即温度随距离分布斜率不变；不同材质中，即不同导热系数下的温度随距离分布斜率与该层的即不同导热系数下的温度随距离分布斜率与该层的导热系数成反比。导热系数成反比。l围

8、护结构热阻围护结构热阻：R=R1+R2+R3+= d1 / 1 + d2/2 + d3/3 + l围护结构内、外表面热阻围护结构内、外表面热阻：Ri、Rel围护结构的总热阻围护结构的总热阻： R0=Ri+R+Re，例例2-2建筑物理l22 建筑保温与节能计算建筑保温与节能计算 l建筑保温与节能主要用于严寒和寒冷地区围护结构热工建筑保温与节能主要用于严寒和寒冷地区围护结构热工性能权衡判断的依据，也是评价采暖建筑节能设计的一性能权衡判断的依据，也是评价采暖建筑节能设计的一个重要指标。个重要指标。 l建筑物耗热量计算：单位建筑面积通过围护结构的传热建筑物耗热量计算：单位建筑面积通过围护结构的传热耗热

9、量耗热量qH T，总建筑面积、围护结构临空总面积或外表，总建筑面积、围护结构临空总面积或外表面积；单位建筑面积的空气渗透耗热量面积；单位建筑面积的空气渗透耗热量qINF；单位建筑；单位建筑面积的建筑内部得热面积的建筑内部得热qI H l建筑物耗热量指标计算：建筑物耗热量指标计算： qH = qH T + qINF qI Hl建筑采暖耗煤量计算：建筑采暖耗煤量计算： qC =24 Z qH / HC 1 2 ，例例2-3建筑物理l23 周期性不稳定传热周期性不稳定传热 l谐波热作用及特征谐波热作用及特征： 同周期性、振幅衰减性、相位延同周期性、振幅衰减性、相位延迟性迟性。 l谐波热作用的有关热工

10、指标谐波热作用的有关热工指标：蓄热系数：蓄热系数S、热惰性、热惰性指标指标D、材料层表面、材料层表面Yf、总衰减度、延迟时间。、总衰减度、延迟时间。l热惰性指标热惰性指标D 计算计算： D=D1+D2+D3+= R1 S1 + R2 S2 + R3 S3 + l围护结构性质围护结构性质：薄层结构：薄层结构D1.01.0、厚层结构、厚层结构D1.0 ，例例2-4建筑物理l24 建筑隔热设计控制指标计算建筑隔热设计控制指标计算 l室外综合温度室外综合温度：tsa = te + S S I /e tI rl太阳辐射等效温度或当量温度：太阳辐射等效温度或当量温度： ts = S S I /e 。l隔热

11、设计标准：隔热设计标准： i,max te,maxl围护结构内表面最高温度围护结构内表面最高温度i,max=i + Aif，例例2-5、例、例2-6建筑物理第三章第三章 建筑保温与节能建筑保温与节能基本内容：基本内容：1、建筑保温设计要求、依据和构造、建筑保温设计要求、依据和构造2、采暖建筑室内热环境质量分析、采暖建筑室内热环境质量分析3、保温构造类型和特点、保温构造类型和特点 4、保温材料的分类、保温材料的分类 5、被动式太阳能在建筑中的利用、被动式太阳能在建筑中的利用 建筑物理l31 建筑保温与节能设计策略建筑保温与节能设计策略 l充分利用太阳能充分利用太阳能 l防止冷风的不利影响防止冷风

12、的不利影响l选择合理的建筑体形与平面形式选择合理的建筑体形与平面形式 l房间具有良好的热工特性、建筑具有整体保温房间具有良好的热工特性、建筑具有整体保温和蓄热能力和蓄热能力l建筑保温系统科学、节点构造设计合理建筑保温系统科学、节点构造设计合理l建筑物具有舒适、高效的供热系统建筑物具有舒适、高效的供热系统建筑物理l32 非透明围护结构的保温与节能非透明围护结构的保温与节能 l建筑保温的最小传热阻建筑保温的最小传热阻： R0,min = （ ti te） n Ri / tl建筑节能与传热系数限值建筑节能与传热系数限值： 居住建筑；公共建筑居住建筑；公共建筑l建筑能耗控制与围护结构热工性能权衡判断法

13、建筑能耗控制与围护结构热工性能权衡判断法 ： 参照建筑；计算参照建筑和所设计建筑的全年参照建筑；计算参照建筑和所设计建筑的全年采暖和空调能耗；做出权衡判断采暖和空调能耗；做出权衡判断l楼地面的保温节能与热舒适性楼地面的保温节能与热舒适性建筑物理l33 保温材料与构造保温材料与构造 l建筑保温材料建筑保温材料： 密度对导热系数的影响；湿度对导热系数的影响；保密度对导热系数的影响；湿度对导热系数的影响；保温材料的选择温材料的选择l保温构造类型保温构造类型 ： 单设保温层；封闭空气间层；保温与承重相结合；混单设保温层；封闭空气间层；保温与承重相结合；混合型构造合型构造l单设保温层复合构造形式及特点单

14、设保温层复合构造形式及特点： 温度应力；蓄热性；内部冷凝；旧房节能改造；倒铺温度应力；蓄热性；内部冷凝；旧房节能改造；倒铺屋面屋面USD建筑物理l34 透明围护结构的保温与节能透明围护结构的保温与节能 l建筑外窗与透明幕墙的保温与节能：建筑外窗与透明幕墙的保温与节能： 提高气密性，减少冷风渗透；提高窗框保温性提高气密性，减少冷风渗透；提高窗框保温性能；改善玻璃的保温能力能；改善玻璃的保温能力l外门的保温与节能：外门的保温与节能： 满足热阻或传热系数限值满足热阻或传热系数限值l透明围护结构的节点构造设计透明围护结构的节点构造设计： 密封、弹性、防潮、保温、遮阳密封、弹性、防潮、保温、遮阳 建筑物

15、理l35 被动式太阳能利用设计被动式太阳能利用设计 l直接受益式：直接受益式： 直接、简单、方便，蓄热性差、眩光直接、简单、方便，蓄热性差、眩光l集热墙式：集热墙式： 蓄热性好、热稳定性好，采光受限蓄热性好、热稳定性好，采光受限l附加日光间式附加日光间式： 综合效果好，结合景观、娱乐多功能性综合效果好，结合景观、娱乐多功能性l被动式太阳能采暖与建筑设计相结合被动式太阳能采暖与建筑设计相结合 例例3-1 建筑物理 第四章第四章 建筑围护结构的传湿与防潮建筑围护结构的传湿与防潮 基本内容：基本内容：1、建筑围护结构的传湿过程和特点、建筑围护结构的传湿过程和特点2、湿状况原因和防止措施，围护结构表面

16、、湿状况原因和防止措施，围护结构表面 及内部的传湿控制及内部的传湿控制 3、水蒸汽渗透和内部冷凝概念，凝结产生、水蒸汽渗透和内部冷凝概念，凝结产生 的条件及防控措施的条件及防控措施 建筑物理l41 建筑围护结构的传湿建筑围护结构的传湿 l材料吸湿特性：材料中的水分主要为液态形式材料吸湿特性：材料中的水分主要为液态形式，材料与环境热湿平衡，吸湿湿度，平衡湿度材料与环境热湿平衡，吸湿湿度，平衡湿度。图图4-1。 l围护结构中的水分迁移：气态扩散方式；液态围护结构中的水分迁移：气态扩散方式；液态毛细渗透方式。有时会产生内部冷凝，内部冷毛细渗透方式。有时会产生内部冷凝，内部冷凝判断；冷凝界面。图凝判断

17、；冷凝界面。图4-3。 l围护结构水蒸气渗透强度围护结构水蒸气渗透强度：= （ Pi Pe）/ H0l围护结构的总水蒸气渗透阻围护结构的总水蒸气渗透阻： H0=H1+H2+H3 +=d1 /1 + d2/ 2 + d3/ 3 + ，例例4-1 。建筑物理l42 围护结构的防潮围护结构的防潮 l防止和控制表面结露：表面温度；相对防止和控制表面结露：表面温度；相对湿度；露点；通风除湿。湿度；露点；通风除湿。 l防止和控制内部冷凝：合理布置材料层防止和控制内部冷凝：合理布置材料层的相对位置；设置隔气层；设置通风间的相对位置；设置隔气层；设置通风间层或泄气沟道；冷侧设置密闭空气层。层或泄气沟道；冷侧设

18、置密闭空气层。图图4-12、图、图4-13 。 建筑物理l43 夏季结露与防止措施夏季结露与防止措施 l夏季结露及其危害：热舒适；室内卫生；生理作用；心理夏季结露及其危害：热舒适；室内卫生；生理作用；心理影响。影响。 l夏季结露成因：差迟凝结。室外空气高温高湿；室内某些夏季结露成因：差迟凝结。室外空气高温高湿；室内某些表面热惰性大，使其温度低于露点温度；室外高温高湿空表面热惰性大，使其温度低于露点温度；室外高温高湿空气与室内低温表面接触。气与室内低温表面接触。l防止夏季结露措施：架空层、空气层、材料层、呼吸、密防止夏季结露措施：架空层、空气层、材料层、呼吸、密闭、通风、空调闭、通风、空调l防止

19、夏季地面泛潮：蓄热系数小、黄梅期材料、垫层、门防止夏季地面泛潮：蓄热系数小、黄梅期材料、垫层、门槛腰门防湿空气进入、视空气湿度关窗或开窗槛腰门防湿空气进入、视空气湿度关窗或开窗建筑物理 第五章第五章 建筑防热与节能建筑防热与节能基本内容：基本内容：1、夏季室内过热原因和防热途径、夏季室内过热原因和防热途径2、围护结构隔热设计和构造，房屋自然、围护结构隔热设计和构造，房屋自然 通风通风 3、自然能源在防热降温和空调节能中的、自然能源在防热降温和空调节能中的 应用应用建筑物理l51 热气候特征与防热途径热气候特征与防热途径 l热气候特征与我国炎热地区的范围：系指累年最热月热气候特征与我国炎热地区的

20、范围：系指累年最热月平均气温高于或等于平均气温高于或等于25的地区；分干热区、湿热区。的地区；分干热区、湿热区。 l热气候特征与建筑设计原则：规划布局；建筑平面；热气候特征与建筑设计原则：规划布局；建筑平面；建筑措施；建筑形式；材料选择；被动技术利用。建筑措施；建筑形式；材料选择；被动技术利用。l室内过热原因：围护结构向室内传热；透进的太阳辐室内过热原因：围护结构向室内传热；透进的太阳辐射热；通风带入的热量；室内产生余热。射热；通风带入的热量；室内产生余热。l防热措施：防热措施：被动式措施，被动式措施，减弱室外热作用；外围护结减弱室外热作用；外围护结构隔热；房间自然通风和电扇调风；窗口遮阳；利

21、用构隔热；房间自然通风和电扇调风；窗口遮阳；利用自然能。自然能。主动式措施，主动式措施，机械通风降温；空调设备降温机械通风降温；空调设备降温 建筑物理l52 屋顶与外墙的隔热设计屋顶与外墙的隔热设计 l外围护结构隔热设计的原则：重点屋面，其次西墙和外围护结构隔热设计的原则：重点屋面，其次西墙和东墙；降低室外综合温度；外围护结构内部设置通风东墙；降低室外综合温度；外围护结构内部设置通风间层；合理选择外围护结构的隔热能力；利用水蒸发间层；合理选择外围护结构的隔热能力；利用水蒸发和植被对太阳能的转化降温；充分利用自然能源；屋和植被对太阳能的转化降温；充分利用自然能源；屋顶和东、西墙进行隔热计算；空调

22、建筑围护结构的传顶和东、西墙进行隔热计算；空调建筑围护结构的传热系数应符合国标。热系数应符合国标。l屋顶和外墙的隔热设计：屋顶和外墙的隔热设计：屋顶隔热，屋顶隔热，实体材料层和带实体材料层和带封闭空气间层；通风屋顶；阁楼屋顶；植被隔热屋顶；封闭空气间层；通风屋顶；阁楼屋顶；植被隔热屋顶；蓄水屋顶；加气混凝土蒸发屋面；淋水玻璃屋顶；成蓄水屋顶；加气混凝土蒸发屋面；淋水玻璃屋顶；成品隔热板屋顶。品隔热板屋顶。l外墙隔热，外墙隔热，空心砌块墙；钢筋混凝土空心大板墙；轻空心砌块墙；钢筋混凝土空心大板墙；轻骨料混凝土砌块墙；复合墙体。骨料混凝土砌块墙；复合墙体。建筑物理建筑物理建筑物理建筑物理l53 窗

23、口遮阳窗口遮阳 l遮阳的目的与要求：目的为防止室内过热；室内眩光；过遮阳的目的与要求：目的为防止室内过热；室内眩光；过强紫外线伤物。遮阳要求夏天防热，但不影响冬天日照；强紫外线伤物。遮阳要求夏天防热，但不影响冬天日照；晴天遮直射光，阴天保证房间照度；减少遮阳构件的挡风晴天遮直射光，阴天保证房间照度；减少遮阳构件的挡风作用，最好能起导风入室作用；兼做防雨；不妨碍观景视作用，最好能起导风入室作用；兼做防雨；不妨碍观景视野；构造简单、经济耐久；与建筑造型协调统一。野；构造简单、经济耐久；与建筑造型协调统一。l遮阳形式和效果：遮阳形式和效果：水平式，水平式，遮挡南向或北回归线以南低纬遮挡南向或北回归线

24、以南低纬地区北向窗口正午时分。地区北向窗口正午时分。垂直式，垂直式，遮挡东北向窗口日出时遮挡东北向窗口日出时分或西北向窗口日没时分。分或西北向窗口日没时分。综合式，综合式，遮挡东南向窗口上午遮挡东南向窗口上午或西南向窗口下午。或西南向窗口下午。l外遮阳系数外遮阳系数SD： SD QSQN， SD小，遮阳效果好。小，遮阳效果好。l遮阳构造形式和计算遮阳构造形式和计算建筑物理l54 房间的自然通风房间的自然通风 l自然通风的机制：风压；热压；自然通风的机制：风压；热压；l自然通风的效果：自然通风的效果：风向投向角，背风向漩涡区；风向投向角，背风向漩涡区；穿穿堂风气流路线应流过人的活动范围；室内风速

25、达到堂风气流路线应流过人的活动范围；室内风速达到0.3m/s以上。以上。l建筑朝向、间距与建筑群布局：建筑朝向、间距与建筑群布局： 朝向主导风向；朝向主导风向；适宜风向投向角和间距；行列式，包括并列、错列、适宜风向投向角和间距；行列式，包括并列、错列、斜列；自由式；周边式。斜列；自由式；周边式。l房间适宜的开口和气流组织、门窗通风、绿化改善、房间适宜的开口和气流组织、门窗通风、绿化改善、建筑平、剖面处理建筑平、剖面处理建筑物理l55 自然能源利用与防热降温自然能源利用与防热降温 l建筑防热设计中可利用的自然能源：太阳辐射能；有建筑防热设计中可利用的自然能源：太阳辐射能；有效长波辐射能；夜间对流

26、；水的蒸发能；地冷能。效长波辐射能；夜间对流；水的蒸发能；地冷能。l有效长波辐射散热：加强夜间房间外表面通过长波辐有效长波辐射散热：加强夜间房间外表面通过长波辐射向天空散热；白天铺反射系数大的覆盖层减少太阳射向天空散热；白天铺反射系数大的覆盖层减少太阳短波辐射，夜间收起。也可以屋面涂刷选择性涂料，短波辐射，夜间收起。也可以屋面涂刷选择性涂料，使屋面短波辐射吸收小而长波辐射本领强，如刷白浅使屋面短波辐射吸收小而长波辐射本领强，如刷白浅色面砖，适于日夜温差较大的地区降温。色面砖，适于日夜温差较大的地区降温。l被动蒸发冷却：外表面涂刷吸湿材料，如氯化钙。被动蒸发冷却：外表面涂刷吸湿材料，如氯化钙。l

27、地冷空调：地下人防空间、山体岩洞等巨大蓄冷量地冷空调：地下人防空间、山体岩洞等巨大蓄冷量建筑物理l56 空调建筑节能设计空调建筑节能设计 l合理确定空调建筑的室内热环境标准合理确定空调建筑的室内热环境标准l合理设计建筑平面与体形合理设计建筑平面与体形l改善和强化围护结构的热工性能改善和强化围护结构的热工性能l窗户隔热和遮阳窗户隔热和遮阳l空调房间热环境的联动控制空调房间热环境的联动控制( (自然通风自然通风电扇通风空调器降温电扇通风空调器降温) )建筑物理l第六章第六章 建筑日照建筑日照基本内容：基本内容：1、日照的基本原理、日照的基本原理2、建筑日照间距和规范的有关要求、建筑日照间距和规范的

28、有关要求 3、太阳位置的影响因素、太阳位置的影响因素建筑物理l61 日照的基本原理日照的基本原理 l日照的作用和建筑对日照的要求：提高热舒适；有利于日照的作用和建筑对日照的要求：提高热舒适；有利于保温、节能；卫生健康；生理作用；心理影响；视觉效保温、节能；卫生健康；生理作用；心理影响；视觉效果。果。 l地球绕太阳的运行规律：公转；黄道面；近日点；远日地球绕太阳的运行规律：公转；黄道面；近日点；远日点；椭圆面；自转；地轴；偏角点；椭圆面；自转；地轴；偏角6633、2327 ；地；地心；赤道；南半球；北半球；季节；北回归线；南回归心；赤道；南半球；北半球；季节；北回归线；南回归线；经度；纬度，太阳

29、赤纬角线；经度；纬度，太阳赤纬角。l太阳高度角太阳高度角hs和方位角和方位角As： 与地理纬度、季节、时间有与地理纬度、季节、时间有关。关。l地方时与标准时：北京时间属于东八区；例地方时与标准时：北京时间属于东八区；例6-16-4。建筑物理l62 棒影图的原理及其应用棒影图的原理及其应用l棒影日照图基本原理：太阳光视为平行光；准棒影日照图基本原理：太阳光视为平行光；准确的几何关系；棒高、影长和落点反映了或反确的几何关系；棒高、影长和落点反映了或反推出太阳相对地球的方位、高度角。推出太阳相对地球的方位、高度角。 l棒影日照图基本应用：阴影区、日照区、日照棒影日照图基本应用：阴影区、日照区、日照时

30、间、日照面积或范围、日照间距；各种日照时间、日照面积或范围、日照间距；各种日照软件。软件。l住宅日照标准：冬至日；大寒日；多层；高层；住宅日照标准：冬至日；大寒日；多层；高层；满窗日照；满窗日照；1小时；小时；2小时；国标和地标。小时；国标和地标。建筑物理l建筑光学篇主要内容建筑光学篇主要内容 本本篇介绍人眼基本视觉特性，基本篇介绍人眼基本视觉特性，基本的光度单位，眩光成因和材料的光学特的光度单位，眩光成因和材料的光学特性；天然采光，采光标准，各种采光口性；天然采光，采光标准，各种采光口形式和特点，采光计算概念，基本的采形式和特点，采光计算概念，基本的采光设计；各种电光源的特性，光环境设光设计

31、；各种电光源的特性，光环境设计和室内照明设计，室外夜景照明的设计和室内照明设计，室外夜景照明的设计方法。计方法。 建筑物理l第七章第七章 建筑光学基本知识建筑光学基本知识基本内容：基本内容：1、光及人视觉的基本特性，可见度及影、光及人视觉的基本特性，可见度及影 响因素响因素 2、基本光度单位和规律、基本光度单位和规律 3、材料的光学特性、材料的光学特性建筑物理l71 视觉视觉 l人眼基本视觉生理构造：瞳孔、水晶体、视网膜、人眼基本视觉生理构造：瞳孔、水晶体、视网膜、视神经、锥状细胞、杆状细胞。视神经、锥状细胞、杆状细胞。 l人眼视觉感受：亮暗；最低亮度阈人眼视觉感受：亮暗；最低亮度阈10-5a

32、sb；杆状；杆状细胞；颜色；细胞；颜色；380780nm，锥状细胞；，锥状细胞；l光谱光视效率：光谱光视效率：V（）不同波长或颜色给人视觉）不同波长或颜色给人视觉感受的灵敏程度不同。明视觉峰值感受的灵敏程度不同。明视觉峰值555nml普尔金耶效应：暗视觉下，普尔金耶效应：暗视觉下， V（）曲线峰值偏）曲线峰值偏向短波，峰值向短波，峰值507nm，长波灵敏度下降；短，长波灵敏度下降；短波灵敏度上升。波灵敏度上升。建筑物理l72 基本光度单位及应用基本光度单位及应用 l辐射通量和光通量辐射通量和光通量 ：光能量客观量；光能：光能量客观量；光能量主观感受量，例量主观感受量，例7-1，单位，单位lm

33、l发光强度发光强度：某方向单位立体角内的光通量分：某方向单位立体角内的光通量分布；单位布；单位cd；1cd 1lm/srl照度照度E：被照面单位面积上获得的光通量；单：被照面单位面积上获得的光通量；单位位lx，1lx 1lm/l亮度亮度L：人眼视看物体亮暗，单位：人眼视看物体亮暗，单位cd/，1sb 104 cd/， 1asb 1/ cd/ 。建筑物理l72 基本光度单位及应用基本光度单位及应用 l距离平方反比定律距离平方反比定律 ：发光强度：发光强度、照度、照度E关系，关系， E /r2cos，例例7-3l立体角投影定律：立体角投影定律： E Lcosi，例例7-4 或或 E Ls/r2，s

34、是发光面在被照面是发光面在被照面上的二次投影面积。上的二次投影面积。建筑物理l73 材料的光学性质材料的光学性质 l反光类反光类 ：定向；扩散又分漫射或均匀扩散；：定向；扩散又分漫射或均匀扩散；混合反射。漫射或均匀扩散类混合反射。漫射或均匀扩散类L E asb 或或 1/E cd/l透光类透光类 ：定向；扩散又分漫射或均匀扩散；：定向；扩散又分漫射或均匀扩散；混合透射。漫射或均匀扩散类混合透射。漫射或均匀扩散类L t tE asb 或或 1/t tE cd/l朗伯余弦定律和配光曲线：朗伯余弦定律和配光曲线： 0cosi建筑物理l74 可见度及其影响因素可见度及其影响因素 l可见度可见度 ：人眼

35、辨认物体存在或形状的难：人眼辨认物体存在或形状的难易程度易程度l影响因素影响因素 ：亮度；物件尺寸；亮度对比；：亮度；物件尺寸；亮度对比；识别时间；眩光识别时间；眩光l视功能曲线视功能曲线建筑物理l75 颜色颜色 l颜色特性颜色特性 ：形成；光源色；物体色；显：形成；光源色；物体色；显色。色。l颜色分类属性颜色分类属性 ：彩色；色调；三基色；：彩色；色调；三基色；颜色相加、相减颜色相加、相减lCIE标准色度系统标准色度系统l光源色温和显色性光源色温和显色性建筑物理l第八章第八章 天然采光天然采光基本内容：基本内容：1、光气候和我国光气候概况、光气候和我国光气候概况2、采光标准及采光系数概念、采

36、光标准及采光系数概念3、各种形式的采光口及其采光特性、各种形式的采光口及其采光特性4、采光计算的物理思想和过程、采光计算的物理思想和过程 建筑物理l81 光气候和采光系数光气候和采光系数 l光气候：天然光的组成：直射光、漫射光；影响因素：光气候：天然光的组成：直射光、漫射光；影响因素：晴天、阴天。阴天地面照度取决于：太阳高度角；云晴天、阴天。阴天地面照度取决于：太阳高度角；云状、云量；地面反射能力；大气透明度。亮度分布状、云量；地面反射能力；大气透明度。亮度分布 ： L （1 2sin 2sin）Lz /3，地面照度地面照度E 7/9 Lz，或或L42l光气候概况和光气候分区：五个分区，光气候

37、概况和光气候分区：五个分区， ；临界；临界照度分别照度分别6000lx、5500lx、5000lx、4500lx、4000lx。l采光系数采光系数C：描述建筑房间获取天然光的本领或能力。：描述建筑房间获取天然光的本领或能力。全阴天漫射光照射下，室内给定平面上某一点由天空全阴天漫射光照射下，室内给定平面上某一点由天空漫射光所产生的照度漫射光所产生的照度En与同时刻、同地点室外无遮挡与同时刻、同地点室外无遮挡水平面上由天空漫射光所产生的照度水平面上由天空漫射光所产生的照度Ew的比值。的比值。C En / Ew 100建筑物理l82 窗洞口窗洞口 l窗洞口形式：侧窗；高侧窗，低侧窗。天窗；矩形天窗洞

38、口形式：侧窗；高侧窗，低侧窗。天窗；矩形天窗、锯齿形天窗、平天窗。窗、锯齿形天窗、平天窗。l窗洞口采光特点：窗洞口采光特点：l侧窗；侧窗； 纵向衰减快，有效采光进深不超过纵向衰减快，有效采光进深不超过23倍的窗倍的窗高；横向均匀度取决于窗宽与窗间墙宽。高；横向均匀度取决于窗宽与窗间墙宽。l天窗；矩形天窗、锯齿形天窗、平天窗平均采光系数天窗；矩形天窗、锯齿形天窗、平天窗平均采光系数分别是分别是5 、7 、8，满足一般精密、中等精密、，满足一般精密、中等精密、特别精密视觉作业需要。矩形天窗构造简单，还有通特别精密视觉作业需要。矩形天窗构造简单，还有通风、排烟、除尘等热工作用；锯齿形天窗适于恒温恒风

39、、排烟、除尘等热工作用；锯齿形天窗适于恒温恒湿车间；平天窗眩光强烈，热辐射强。湿车间；平天窗眩光强烈，热辐射强。建筑物理l83 采光设计采光设计 l采光标准：采光等级、采光系数最低值、采光采光标准：采光等级、采光系数最低值、采光系数平均值。系数平均值。l采光质量：采光均匀度；指最低值与平均值之采光质量：采光均匀度；指最低值与平均值之比，采光等级比，采光等级 时，不宜小于时，不宜小于0.7。窗眩。窗眩光；光； 光反射比。光反射比。l采光设计步骤：了解对象；确定等级；选择采采光设计步骤：了解对象；确定等级；选择采光口；窗地比光口；窗地比Ac/Ad；采光口面积、尺寸估算；采光口面积、尺寸估算；构造确

40、定。表构造确定。表8-5、8-6，8-8。建筑物理l84 采光计算采光计算 l采光计算模式：模型修正法。采光计算模式：模型修正法。建筑物理l第九章第九章 建筑照明建筑照明基本内容：基本内容：1、电光源和各种灯具类型、特点、电光源和各种灯具类型、特点2、工作照明方式，环境照明设计方法、工作照明方式，环境照明设计方法3、室外建筑夜景照明、室外建筑夜景照明4、绿色照明工程概念、绿色照明工程概念 建筑物理l91 电光源电光源 l电光源的分类：热辐射光源：白炽灯、卤钨灯、电光源的分类：热辐射光源：白炽灯、卤钨灯、碘钨灯、溴钨灯等。气体放电光源：荧光灯、碘钨灯、溴钨灯等。气体放电光源：荧光灯、紧凑型荧光灯

41、、金属卤化物灯、钠灯、紧凑型荧光灯、金属卤化物灯、钠灯、LED灯、灯、节能灯。节能灯。l电光源的特性：发光效率、使用寿命、环境条电光源的特性：发光效率、使用寿命、环境条件、光色、显色性、频闪效应、光源色温、冷件、光色、显色性、频闪效应、光源色温、冷暖色调暖色调建筑物理l92 灯具灯具l灯具光特性：配光曲线；空间光强、照灯具光特性：配光曲线；空间光强、照度分布。遮光角；灯具效率。度分布。遮光角；灯具效率。l灯具分类：按灯具发出光通量在灯具上、灯具分类：按灯具发出光通量在灯具上、下半球分布的比例，六个分类：下半球分布的比例，六个分类： 直接型、直接型、半直接型、扩散型、直接间接型、半半直接型、扩散

42、型、直接间接型、半间接型、间接型。间接型、间接型。建筑物理l93 室内工作照明室内工作照明l室内工作照明目的：以满足视觉作业为主室内工作照明目的：以满足视觉作业为主l室内工作照明方式：一般照明、分区一般照明、室内工作照明方式：一般照明、分区一般照明、局部照明、混合照明。局部照明、混合照明。l照明标准：照明质量；照明数量，选择合适的照明标准：照明质量；照明数量，选择合适的照明方式。照明方式。l视觉作业要求场所不允许单独使用局部照明；视觉作业要求场所不允许单独使用局部照明；局部照明起提示、警示、引导、标识等照明作局部照明起提示、警示、引导、标识等照明作用；高精密视觉作业宜采用混合照明方式。用；高精

43、密视觉作业宜采用混合照明方式。建筑物理l94 环境照明设计环境照明设计 l室内环境照明目的：以满足艺术装饰、视觉审室内环境照明目的：以满足艺术装饰、视觉审美为主美为主l室内环境照明方式和处理方法：以单个灯具的室内环境照明方式和处理方法：以单个灯具的艺术装饰为主；吊灯、壁灯、暗灯和吸顶灯。艺术装饰为主；吊灯、壁灯、暗灯和吸顶灯。以简单灯具的图案组合为主；藻井格、满天星。以简单灯具的图案组合为主；藻井格、满天星。建筑化的大面积照明；发光天棚、光梁、光带、建筑化的大面积照明；发光天棚、光梁、光带、光墙。光墙。l室外环境照明方式和处理方法，夜景照明：泛室外环境照明方式和处理方法，夜景照明：泛光照明、轮

44、廓照明、内透光照明。光照明、轮廓照明、内透光照明。建筑物理l95 绿色照明工程绿色照明工程 l绿色照明内容：照明节能、采光节能、绿色照明内容：照明节能、采光节能、管理节能、污染防止、安全舒适照明管理节能、污染防止、安全舒适照明l 照明功率密度值：符合标准照明功率密度值：符合标准l 照明节能设计：光源、灯具、照明方式照明节能设计：光源、灯具、照明方式l 管理节能：最为关键的是责任感管理节能：最为关键的是责任感! !建筑物理l建筑声学篇主要内容建筑声学篇主要内容 本篇介绍建筑声学中，声音的基本特性，本篇介绍建筑声学中，声音的基本特性，常用计量方法和简单的室内声场理论；厅堂的常用计量方法和简单的室内

45、声场理论；厅堂的音质设计和计算方法，主观、客观的音质评价；音质设计和计算方法，主观、客观的音质评价；常用的声学材料、结构的吸声特性，噪声控制常用的声学材料、结构的吸声特性，噪声控制的一般计量和方法，相关的标准规范要求，隔的一般计量和方法，相关的标准规范要求，隔声设计概念声设计概念 。建筑物理l第十章第十章 建筑声学基本知识建筑声学基本知识基本内容：基本内容：1、声波的物理特性和建筑声学计量单位、声波的物理特性和建筑声学计量单位 2、人耳的听觉特性、人耳的听觉特性3、户外声场和室内声场规律、户外声场和室内声场规律 建筑物理l101 声音的基本性质声音的基本性质l声音产生与传播：频率声音产生与传播

46、：频率 f、波长、波长 、声速、声速 c；空；空气声、固体声或撞击声；频带；绕射、反射、气声、固体声或撞击声；频带；绕射、反射、散射和折射；透射与吸收；一种干涉现象或效散射和折射；透射与吸收；一种干涉现象或效果驻波，果驻波，l = n/2，或，或 f = nc/2 l。l基本关系：基本关系：c = f，空气中取，空气中取c=340m/s，频，频率率f：人耳可听范围：人耳可听范围20 20000Hz，建筑声学，建筑声学计量计量 100 4000Hz，特殊，特殊8000Hz。建筑物理l102 声音的计量声音的计量l声音物理或计量量：声功率声音物理或计量量：声功率 w、声强、声强 、声压、声压p；声

47、能密；声能密度度D倍频带（程）中心频率倍频带（程）中心频率 l “级级”的引入和迭加计算：的引入和迭加计算： “级级”引入原因；引入原因；“级级”迭迭加计算按对数运算，例加计算按对数运算，例10-1l基本关系：基本关系： = w/4r2， = p2/0 0c，D= /c，总声压，总声压级级Lp=10lg100.1L1 100.1L2 100.1L3 100.1Ln dB，当，当n个相同的声压级，个相同的声压级，总声压级总声压级Lp= L1 10lgn dB建筑物理l102 声音的计量声音的计量l声音的响度级：纯音等响曲线；模拟声音的响度级：纯音等响曲线；模拟40phon纯音等响曲线，纯音等响曲

48、线，A声级声级; 模拟模拟70phon纯音等响纯音等响曲线，曲线，B声级声级; 模拟模拟85phon以上纯音等响曲线，以上纯音等响曲线，C声级声级; 图图10-10l声音的总声级：声音的总声级： 复合声的大小计量，建筑声复合声的大小计量，建筑声环境常用环境常用A声级，记为声级，记为dB（A）建筑物理l103 声音的频谱与声源的指向性声音的频谱与声源的指向性 l声音的频谱：声音的频谱：2倍频带（程）中心频率倍频带（程）中心频率 63、125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz；较精细划分；较精细划分1/3倍频带（程）中心频率倍频带（程）中心频率 31.5、40、50、63

49、、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、8000 。l声音频谱中心频率关系：声音频谱中心频率关系：f2 / f1 =2n，截至频率，截至频率fu、fl和和中心频率中心频率fc 有：有：fc 2 = fufl。表。表10-4l声音的指向性：声音的指向性： 点声源；高频指向性强；低频指向性点声源；高频指向性强；低频指向性弱；图弱；图10-14建筑物理l104 人的主观听觉特性人的主观听觉特性 l人耳听觉器官基本构造：耳壳、听道、耳鼓、外耳、中耳、内耳、耳蜗、人耳

50、听觉器官基本构造：耳壳、听道、耳鼓、外耳、中耳、内耳、耳蜗、听觉传导神经。听觉传导神经。l听觉范围与听音特性：听觉范围与听音特性： 最小可闻阈、最小可辨阈（差阈）最小可闻阈、最小可辨阈（差阈） ：人耳中频：人耳中频范围可察觉范围可察觉0.3 dB的声压级变化。的声压级变化。l 哈斯（哈斯（Hass）效应：表现回声效果、声像定位，条件：时差大于）效应：表现回声效果、声像定位，条件：时差大于50ms；强差不大于强差不大于10 dBl掩蔽效应：人耳对一个声音的听觉灵敏度因另外一个声音的存在而降低掩蔽效应：人耳对一个声音的听觉灵敏度因另外一个声音的存在而降低的现象叫掩蔽效应。的现象叫掩蔽效应。 建筑物

51、理l第十一章第十一章 室内声学原理室内声学原理基本内容：基本内容：1、室内声场的基本规律、室内声场的基本规律2、混响时间和室内声压级的计算、混响时间和室内声压级的计算3、房间共振和简并的预防措施、房间共振和简并的预防措施 建筑物理l111 室内声场室内声场l室内声场声音类型：直达声、反射声、室内声场声音类型：直达声、反射声、定向反射、扩散反射。定向反射、扩散反射。l几何声学和波动声学条件几何声学和波动声学条件 ：障碍物几何：障碍物几何尺寸、声波波长。尺寸、声波波长。建筑物理l112 室内声音的增长、稳态和衰减室内声音的增长、稳态和衰减 l室内声音的分布和声能密度：扩散声场；室内声音的分布和声能

52、密度：扩散声场；声能密度均匀分布，室内任一点来自各声能密度均匀分布，室内任一点来自各个方向的声能强度相等。个方向的声能强度相等。= cD/4l室内声音的增长、稳态和衰减室内声音的增长、稳态和衰减 ：按指数：按指数增长和衰减。图增长和衰减。图11-4、11-5建筑物理l113 混响和混响时间计算公式混响和混响时间计算公式 l混响是室内声音的特有现象和规律。混响是室内声音的特有现象和规律。l室内混响时间：赛宾公式：室内混响时间：赛宾公式： T60= kV/A 伊林公式：伊林公式： T60= kV/S（1 ） 伊林努特生公式：伊林努特生公式： T60= kV/S（1 ）4V建筑物理l114 室内声压

53、级计算与混响半径室内声压级计算与混响半径 l室内声压级：室内声压级： Lp=Lw 10lgQ/ 4r2 4/R dB，或，或 Lp=10lgw 10lgQ/ 4r2 4/R 120 dB，房间常数：，房间常数： R R =S / （1 ） 。l混响半径混响半径rc ： rc=0.14（Q R ）1/2，物理意义，物理意义表示当表示当r rc时，以直达声为主；当时，以直达声为主；当r rc时，时，以混响声为主以混响声为主 。例。例11-1建筑物理l115 房间共振和共振频率房间共振和共振频率 l房间共振频率：房间共振频率：fnx,ny,nz与振动方式、房与振动方式、房间三维尺寸有关。间三维尺寸有

54、关。l简并简并 ：振动方式不同，共振频率却相等：振动方式不同，共振频率却相等的现象。的现象。l简并危害：频率畸变；音质失真简并危害：频率畸变；音质失真l简并防止：房间形状不规则；吸声材料简并防止：房间形状不规则；吸声材料结构选择布置结构选择布置建筑物理l第十二章第十二章 材料和结构的声学特性材料和结构的声学特性 基本内容：基本内容：1、材料和结构的吸声类型、特点、材料和结构的吸声类型、特点2、材料和结构的隔声构造、材料和结构的隔声构造3、隔声特性和质量定律，吻合效应，反射、隔声特性和质量定律，吻合效应，反射 体的布置体的布置 建筑物理l121 吸声材料和吸声结构吸声材料和吸声结构 l吸声系数吸

55、声系数和吸声量和吸声量A：除回到原入射声所在的空间的：除回到原入射声所在的空间的反射声之外，均视为吸声计。例反射声之外，均视为吸声计。例12-1l简并：振动方式不同，共振频率却相等的现象。简并：振动方式不同，共振频率却相等的现象。l吸声结构做法和分类：多孔材料；板状材料；穿孔板；吸声结构做法和分类：多孔材料；板状材料；穿孔板；成型顶棚吸声板；膜状材料；柔性材料成型顶棚吸声板；膜状材料；柔性材料l材料的吸声特性：多孔材料吸声机制；板状共振吸声材料的吸声特性：多孔材料吸声机制；板状共振吸声 f0=c/2 （P/L(t) ）1/2l 其它：空间吸声体其它：空间吸声体 (可能可能 1)，强吸声结构，强

56、吸声结构-尖劈，尖劈，帘幕，洞口，人和家具，空气吸收帘幕，洞口，人和家具，空气吸收建筑物理l122 隔声和构件的隔声特性隔声和构件的隔声特性 l隔声系数隔声系数t和吸声量和吸声量R ： R =10lg1/t dB。l隔声评价：隔声基准曲线和基准值。隔声评价：隔声基准曲线和基准值。l质量定律和吻合效应：质量定律和吻合效应：R=20lgmf48 dBl其它构件隔声其它构件隔声l撞击声隔声：弹性面层；弹性垫层；浮筑式楼撞击声隔声：弹性面层；弹性垫层；浮筑式楼板；分离式吊顶，图板；分离式吊顶，图12-36、12-37、12-41建筑物理l123 反射和反射体反射和反射体 l反射体目的：反射体的布置是为

57、获得室内音质反射体目的：反射体的布置是为获得室内音质的某种效果的某种效果 。l反射体种类：定向反射；扩散反射。反射体种类：定向反射；扩散反射。QRD-二二次剩余扩散面；次剩余扩散面；MLS-最大长度序列扩散体。最大长度序列扩散体。l应用举例：中央电视台录音控制室应用举例：中央电视台录音控制室QRD扩散面；扩散面；中国国家大剧院戏剧院中国国家大剧院戏剧院MLS扩散面扩散面建筑物理l第十三章第十三章 室内音质设计室内音质设计 基本内容：基本内容：1、室内音质评价主、客观标准、室内音质评价主、客观标准2、音质设计的基本方法与步骤，观演空间、音质设计的基本方法与步骤，观演空间 的体积设计、体型设计、混

58、响设计，吸的体积设计、体型设计、混响设计，吸 声材料和结构的选择布置声材料和结构的选择布置3、室内电声设计、室内电声设计 建筑物理l131 音质的主观评价与客观指标音质的主观评价与客观指标 l音质的主观评价：合适的响度、较高的音质的主观评价：合适的响度、较高的清晰度、足够的丰满度、无先天性音质清晰度、足够的丰满度、无先天性音质缺陷缺陷 。l音质评价的客观指标音质评价的客观指标 ：时序脉冲响应；：时序脉冲响应；声压级；混响时间；反射声空间分布声压级；混响时间；反射声空间分布-刺刺猬图；清晰度指标；明晰度指标；房间猬图；清晰度指标；明晰度指标；房间响应；双耳互相关函数响应；双耳互相关函数IACC。

59、建筑物理l132 音质设计的方法与步骤音质设计的方法与步骤 l体积设计：观众厅体积大小由使用性质或功能、体积设计：观众厅体积大小由使用性质或功能、使用规模或席位确定。使用规模或席位确定。l体形设计：保证直达声；充分利用前次反射声；体形设计：保证直达声；充分利用前次反射声；合理控制混响声；虚声源法确定反射面。合理控制混响声；虚声源法确定反射面。l混响设计：最佳混响时间由使用性质或功能、混响设计：最佳混响时间由使用性质或功能、观众厅体积确定；其余频率的混响时间由频率观众厅体积确定；其余频率的混响时间由频率特性曲线确定。特性曲线确定。l吸声材料、结构选则布置，例吸声材料、结构选则布置，例13-1、1

60、3-2建筑物理l133 室内电声设计室内电声设计 l电声系统的种类与用途：广播通讯系统；电声系统的种类与用途：广播通讯系统；扩声系统；重放系统扩声系统；重放系统 。l扬声器布置方式：集中式；分散式；混扬声器布置方式：集中式；分散式；混合式。合式。建筑物理l134 各类建筑的音质设计各类建筑的音质设计 l音乐厅；剧院；电影院；多功能大厅；音乐厅；剧院；电影院；多功能大厅；大教室、讲堂；体育馆；录音室、广播大教室、讲堂；体育馆；录音室、广播室、演播室；报告厅；审判厅；声学实室、演播室；报告厅；审判厅；声学实验室。应用举例，图验室。应用举例，图13-63 13-121 。建筑物理l第十四章第十四章