建筑物理备课本

1、.：.；备课本绪 论一、学科性质：建筑学学科之建筑技术科学 综合性学科1交叉学科 建筑设计与物理学2综合性学科 包括建筑声学、建筑光学、建筑热工学3技术性学科 不同于纯艺术、纯实际等学科二、研讨的对象和内容1.对象：人与环境的关系 人人的觉得物理 人的觉得心思学 生理学 工效学 行动学 物 理物理特性 实际计量等 2.内容: 物理环境的物理特性 物理量与觉得量的关系3物理环境的评价4资料、构造的物理性质5与建筑学和建筑设计的关系三、详细构成： 一建筑声学建筑物理三个方面：建筑声学、建筑光学、建筑热工学建筑学与声学的交叉学科开展较晚、比较年轻主要研讨内容：1.根本知识：声音与听觉及其传播、声学资

2、料及构造2.厅堂音质室内声学：原理、评价及要求、设计3.噪声控制：危害、现状、评价、测试、防治三、详细构成： 二建筑热工学1根本知识：热及其传送、稳定传热、不稳定传热2湿及其传送：湿空气、冷凝及其防治、设计3建筑保温及隔热：原理、设计三、详细构成： 三建筑光学1光学根本知识：光觉、光度2天然采光：光气候、采光规范、设计原理、设计3人工照明：光源、灯具、设计第一篇 建筑热工学第一章 建筑围护构造的传热原理及计算室外的环境热作用经过建筑物的外围护构造影响着房间的热环境，为保证冬、夏室内的热温馨要求，必需采取相应的保温暖隔热措施。根据建筑保温暖隔热设计中所思索的室内外热作用的特点，可将室内外温度的计

3、算模型归纳为如下两种， (1)恒定的热作用。 (2)周期热作用: 单向周期热作用 双向周期热作用按照建筑热工设计中所取的室内外温度计算模型，本章仅限于讨论经过围护构造主体部分一维的稳定传热和周期性不稳定传热问题。 稳定传热 周期性不稳定传热第一节 稳 定 传 热当围护构造遭到图21所示恒定热作用时，围护构造内部的温度分布和经过围护构造的传热量，即会处于不随时间而变的稳定传热形状。稳定传热是一种最简单和最根本的传热过程，由于其计算简便，在建筑热工计算和估算中，经常是设计者乐于采用的一种计算方法。一、一维稳定传热特征有一厚度为d的单层匀质资料，当宽与高的尺寸比厚度大得多时，那么经过平壁的热流可视为

4、只需沿厚度一个方向，即一维传热，当平壁的内、外外表温度坚持稳定时，那么经过平平壁的传热情况亦不会随时间变化，这种传热称为一维稳定传热，其传热特征可归纳为以下两点：1、经过平壁的热流强度处处相等。只需平壁内无蓄热景象，才干保证温度稳定，因此就平壁内任一截面而言，流进与流出的热量必需相等。2、同一材质的平壁内部各界面温度分布呈直线关系。由可知，当qx常数时，假设视不随温度而变，那么有d/dx常数，各点温度梯度相等，即温度随间隔 的变化规律为直线。二、平壁内的导热过程1、单层匀质平壁的导热ti e q q dx0 d x 图23 一维稳定传热如前所述，一维稳定传热仅产生于物体只在一个方向上有温差，并

5、且温度和热流均不随时间而变的情况下。例如一个面积很大的平壁，其两外表分别维持均匀而恒定的温度1、2，且12，那么热流均匀地从1面流向2面。由于两外表温度均匀不变，在截面上各点温度和单位时间里的热流量也必然稳定不变，如图23。一维稳定传热的计算式可写成： 式中：2-低温外表温度，； 1-高温外表温度，； q-热流密度，即单位面积上的热流量 或热流强度，W/m2 ； d-单一实体资料厚度，m。为消除公式中的负号，可将t1和t2的位置互换，即以高温减低温，那么上式可写成： 或作一类比，我们知道电流强度 I 等于电位差U1U2除以电阻R，即I=(U1U2)/R，此处为热流强度，等于温差除以某一值，我们

6、可将此值定义为热阻，仍用R表示，即：其中，R=d/称为热流经过资料层的热阻，单位为(m2k)/W。它表示资料层对热流的阻挠才干，热阻R愈大那么经过的热流密度q愈小。 冬季采暖房屋外围护构造的保温设计，普通按一维稳定传热计算，从公式中可以看出：平壁所用资料的导热系数愈大，那么经过的热流密度愈大；平壁所用资料厚度愈大，那么经过的热流密度愈小。2、经过多层平壁的导热按照稳定传热计算式，平壁围护构造内各资料层如图24中的1、2、3层在单位时间、单位面积上的传热量为：式中：q1，q2，qn单位时间，单位面积、经过各资料层的传热量，即资料层的热流密度，Wm2； i，1，2，3，e各资料层外表温度，； 1，

7、2 ，3各资料层的导热系数，其值可查附录，W/(mK)； d1，d2，d3各资料层厚度，m。其中d1，2d2，3d3，分别代表围护构造各资料层的传热才干，又称为该资料层的“热导，以符号G表示。它代表这一构件层在其两侧外表温差11K时，单位时间单位面积的传热量。热导的倒数称为“构件热阻，以符号R表示。 构件热阻R表示围护构造中各资料层对热流的阻挠才干，热阻愈大那么经过的热流密度q愈小。多层构造的围护构造，例如有内、外抹灰的砖墙，或具有多层构造的屋顶，那么构件热阻应为各层资料热阻之和，即R1,R2Rn为各资料层热阻，m2K)W。根据稳定传热的特征qq1q2qn可解得：3、经过组合资料层的导热在建筑

8、工程中，常有在围护构造内部个别层次由二种以上资料组合而成的情况。如各种方式的空心砌块、填充保温资料的墙体等。这种构造层在垂直于热流方向已非匀质资料，内部也不是单向传热。在计算热阻时，在平行于热流方向沿着组合资料层中不同资料的界面，将其分成假设干部分，如图25所示。平均热阻按下式计算：图25 组合资料层: 式中: 平均热阻(m2KW)； F0与热流方向垂直的总传热面积(m2)； F1、F2、Fn按平行于热流方向划分的各个传热面积(m2)；R01、R02、R03、各个传热部位的总传热阻(m2KW)；Ri内外表换热阻，取011(m2KW)；Re外外表换热阻，取004(m2KW)；修正系数，按表4取值

9、。表21 修正系数值在按表21选取修正系数值时，应留意以下规定： (A)当围护构造中存在圆孔时，应先将圆孔折算成同面积的方孔，再按上述方法进展计算；(B)当围护构造由两种资料组成时，2应取较小值，1应取较大值，然后求两者的比值； (C)当围护构造由3种资料组成时，值那么按比值求取。三、围护构造的传热过程围护构造包括外门窗、外墙和屋顶等构件，其传热的3个根本过程及每个过程的主要传热方式如以下图：1外表感热 围护构造的内外表主要经过对流和辐射方式从室内得到热量，内外表单位面积上在单位时间从室内得到的热量，即到达围护构造内外表的热流密度可用下式计算： qi=i(tii) (21)式中： qi内外表的

10、热流密度，Wm2； ti，i分别为室内空气及围护构造内外表温度，； i内外表换热系数，W/m2K。内外表换热系数的定义为：当内外表与室内空气之间的温差为1K1时，单位时间内经过单位外表积的传热量。内外表换热系数应为内外表辐射换热系数ri与内外表对流换热系数ci之和。 即： i= ri+ ci 在建筑热工计算中，围护构造内外表换热系数可根据其外表情况直接查表求得见表22)。 内外表换热系数的倒数称为内外表换热阻Ri)。即Ri1/i。这样，公式21)又可写成： qi=(tii) / Ri (22 内外表换热阻的单位为m2KW。其值也可在表22中查出。表22 内外表换热系数i及内外表换热阻Ri值2、

11、平壁资料层的导热根据多层平壁导热的计算公式可直接写出：3外表散热 外表散热和外表感热在传热机理上一样，都是外表与周围环境和空气之间经过辐射和对流进展热交换。它们的计算式也相近似，即： qe=e(ete) (25)式中：qe外外表的热流密度，即单位时间、单位面积向室外分发的热量，Wm2； e外外表换热系数，Wm2K； e，te外外表及室外空气的温度，。 外外表换热系数e的倒数称为外外表换热阻(Re)，即Re1/e或e1/Re 式25也可写为：26普通围护构造的外外表换热系数和外外表换热阻均可查表23求得。表23 外外表换热系数e及外外表换热阻Re值对于一维稳定传热过程，那么应满足：qqiqqe联

12、立方程，可解得：令：RoRiRjRe 及K0 代入 上式可写成： (2-7)或 q=K0(tite) (2-8) 式中“K0称为围护构造的传热系数，它的意义是当围护构造两侧温度差11K时，在单位时间里经过平壁单位面积的传热量W(m2K)。显然，在同样室内外温差条件下，K值愈小,那么在单位时间内经过围护构造的传热量愈少。所以传热系数K可以阐明围护构造在稳定传热条件下的保温性能。物理量Ro为围护构造的传热阻或称为总热阻，是传热系数K的倒数，表示热量从围护构造的一侧空间传至另一侧空间所遭到的总阻力。传热阻Ro愈大，那么经过围护构造的热量愈少。所以，传热阻同样是阐明围护构造保温性能的重要目的，建筑设计

13、者常需运用这一目的。【例21】求图26所示外墙的传热阻Ro和传热系数，及当其面积为5m2，室内外温度各为18及一12时，在单位时间内的传热量。1、抹面层；2、加气混凝土500kg/m2)；3、钢筋混凝土【解】由附录查出各种资料的导热系数： 钢筋混凝土 1.74W/(mK) 加气混凝土500kg/m2 0.19W/(mK) 抹面层石灰、水泥复合砂浆 0.87W/(mK) 求各层热阻： 抹面层 R10.04/0.870.046 加气混凝土 R20.15/0.190.79 钢筋混凝土 R30.18/1.740.103 内外表感热阻 Ri0.11(查表31) 外外表散热阻 Re0.04(查表32)墙体

14、传热阻Ro：Ro0.11+0.046+0.79+0.103+0.04 =1.089(m2 K)/W传热系数K：K1/Ro1/1.0890.918W/(m2 K) 计算单位时间传热量Q：Q0.918(1812)5.74W四、封锁空气间层的热阻空气间层中的传热和在固体资料中不同，它不是以导热为主，而是有辐射、对流、导热3种方式，其中辐射传热约占总传热量的6070而导热只占10左右。 因此，空气间层的热阻主要取决于间层两个外表间的辐射和对流换热的才干；即取决于外表资料的辐射系数、间层外形、厚度、设置方向程度、或垂直向，以及间层所处的环境温度等。图27为几种不同外表的垂直空气间层热阻。其中，曲线1为未

15、加反射资料，曲线2为在一个外表加反射资料，曲线3为在间层两外表都加反射资料。同时由于辐射和对流换热量都随环境温度的不同而有较大变化，在低温环境中辐射换热量比高温环境少，热阻较大。图27所示为冬季低温情况下的热阻。 在工程计算中，空气间层热阻可直接查表得出。书上表24P28为空气层间热阻的计算值。图27 垂直空气间层的热阻适用于冬季情况例22 求钢筋混凝土圆孔板冬季的热阻设热流自上而下例22图 钢筋混凝土圆孔板各部分尺寸【解】1将圆孔折算成等面积正方孔如图示，设正方形边长为b，那么：b0.079m其各部分尺寸如图示。2分别计算各部分的传热阻：第1部分R0,1有空气间层部分；其中0.17为空气间层

16、热阻，由表24查出第2部分R0,2没有空气间层部分。3计算两种不同资料的导热系数比，求修正系数：钢筋混凝土的导热系数11.74w/(mK)空气间层的当量导热系数1 / 20.46/1.740.267查表21得修正系数0.93。4计算圆孔板的平均热阻用公式代入得：平均热阻为0.(m2K)/W。五、围护构造内外表及内部温度计算当围护构造构造确定后，可以进一步根据室内外的温度条件计算出其内外表和内部各层的温度，从而分析其保温效果；如要检查围护构造的内外表及内部在冬季能否产生凝结水，就需求对所设计的围护构造进展温度计算。 以图28所示3层平壁构造为例，内外表及内部温度计算式可由稳定传热根本方程导出。 根据各层传热量相等的原那么，即qiq，得移位，得出壁体内外表温度：第二篇 建筑光学第2.1章 建筑光学根本知识第2.2章 天然采光第2.3章 建筑照明第三篇 建筑声学 引言一、建筑声学与建筑师： 建筑声学是建筑学与声学领域交界的边缘学科。建筑师对它研讨较少，声学家更少过问，以致这门学科开展较晚，它的脚印稀疏。建筑声学可以说是一门年青的学科。建筑声学虽然年青，但由于建筑开展的需求，日益遭到建筑师的注重，开展很快，它曾经系统化，构成了一门独立的学科。建筑声学主要研讨两方面的问题：厅堂音质噪声控制二、建筑师如何研