建筑热学总复习

建筑物理热学---总复习资料考试安排考试时间：2023-01-10(15:00-17:00)考试地点：开元公教5-502考试必备：带水笔、铅笔、橡皮，学生证、一卡通等学院：建筑学院班级：建筑学111班姓名：学号：总复习题型单选（4*10=40）名词解释（6*3=18）简答（12+15+15=42）重点考察对知识的理解和综合运用能力复习框架：1.人、建筑、气候2.传热基本知识3.建筑保温4.自然通风5.绿色建筑热舒适影响人体热舒适性的因素人的热舒适性受到环境因素的影响，涉及环境物理状况和人的衣着状态与活动状态。环境物理状况与人的热舒适密切相关的环境因素涉及空气温度、空气湿度、空气流动（风速）和平均辐射温度。空气温度对人体的舒适感最为重要。室内最适宜的温度是20℃~24℃。在人工空调环境下，冬季控制在16℃~22℃，夏季控制在24℃~28℃，能耗比较经济，同时又比较舒适。空气湿度空气湿度是指空气中具有水蒸气的量。在舒适性方面，湿度直接影响人的呼吸器官和皮肤出汗，影响人体的蒸发散热。一般认为最适宜的相对湿度为50%~60%。空气流动（风）改变风速是改善热舒适的有效方法。舒适的风速随温度变化而变化。在一般情况下，令人体舒适的气流速度应小于0.3m/s。（夏季自然通风房间和高温高湿地区建筑较大平均辐射温度周边环境中的各种物体与人体之间都存在辐射热互换，可以用平均辐射温度来评价。人通过辐射从周边环境得热或失热。当人体皮肤温度低时，可以从高温物体辐射得热，而低温物体将对人体产生“冷辐射”。室外气候因素我国太阳辐射、大气透明度、温度等因素随地区的变化了解本地的气候特点（如风玫瑰图）城市规划和建筑设计都要考虑风的影响。思考题为了避免城市重大火灾的发生，城市中的燃气供应站的布局有什么规定？为什么？建在城市的边沿且在最小风频的上风向，并与相邻单位或居民点有足够的间距。这样布局一是外来的可燃物和火种进入燃气供应站的概率较小；二是一旦起火，由于缺少蔓延成灾的客观条件，对四邻的威胁较小，可以避免出现“火烧连营”的现象。城市气候的基本特性太阳辐射减弱（大气污染大气透明度差）城区气温偏高——城市热岛城区降水增多——城市雨岛城区蒸发弱，空气湿度小——城市干岛城区的风速小，风向不稳定城区的雾日增多城市上空积聚的暖空气团，在天气静稳（晴朗无风或微风）情况下得以维持，形成城、郊气温有明显差异，该现象称为“城市热岛”。夏季，城市局部地区的气温，能比郊区高4℃甚至更多，形成高强度的热岛。热岛效应提高气温，可缩短寒冷地区冬季采暖期，有利节能，但总体来说弊大于利。我国气候分区在城市规划和建筑设计时，必须考虑所在地的气候区域，使所做设计很好地适应本地的气候，并且不给“城市气候”增长承担。我国、乃至世界不同地区建筑形式各异，知道我国南北方建筑特点，并清楚其主线决定因素是各地气候不同。北方严实墩厚、立面平整、封闭低矮、内向封闭南方峻峭斜屋面、通透轻巧、可拆卸的围护结构、底部架空传热基本知识三种传热方式的特点，注意辐射与其他两种方式的不同导热系数、热阻辐射热辐射：温度高于绝对零度（-273℃）的物体不断将热量以辐射的方式发出。辐射换热：两个温度不同的物体间互相辐射产生传热的过程。辐射换热的特点热辐射可以在真空中传播，不需要任何中间介质，也不需要冷、热物体的直接接触。如太阳光。辐射是通过电磁波来传递热量的。一切物体，不管温度高低都在不断地发射辐射热。当两个物体温度不同时，高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量，从而使高温物体的能量传递给了低温物体。：发射率，表征单个物体发射和吸取热辐射的能力。黑与白、亮表面与暗表面αr：辐射换热系数，表征两个物体之间辐射换热的能力，与两物体的发射率成正比。Rr：辐射换热热阻，Rr＝1/αr物体发射的电磁波以波长来辨认：太阳辐射——短波辐射（＜3000nm）常温物体的辐射——长波辐射（≥3000nm）发射率表征物体发射和吸取其它物体热辐射的能力保温原理有三：做成镀银镜面杜绝辐射热传导；做成双层杜绝直接热传导；抽真空杜绝空气对流传导；高度抛光的铝表面：0.04黑色油漆：0.95，白色油漆：0.92高度抛光的铜表面：0.03，失去光泽的铜表面：0.75太阳辐射吸取率表征物体吸取太阳辐射热量的能力高度抛光的铝表面：0.15黑色油漆：0.96，白色油漆：0.12高度抛光的铜表面：0.18失去光泽的铜表面：0.65善吸取太阳辐射≠善吸取物体辐射物体对不同波长的辐射热的吸取、反射及透射性能不同，这不仅取决于材质、材料的分子结构、表面光洁度等因素，对于短波辐射热还与物体表面的颜色有关。白色表面：对短波辐射反射能力强（围护结构外饰面）抛光的金属铝表面：对各种波长辐射热的反射能力都很强黑色表面：对各种波长辐射热的反射能力都很小玻璃~温室、太阳房：对太阳辐射的吸取率很低（0.05），对物体辐射的吸取率（发射率）很高（0.90~0.95）既透明（对太阳辐射）又不透明（对物体辐射）材料导热系数的影响因素：材料的导热系数l值的大小直接关系到导热传热量，是一个非常重要的热物理参数，这一参数通常由专门的实验获得。（导热系数测定仪）

气体导热系数最小：空气在常温常压下的导热系数为0.029W／(m·K)；液体一般大于气体：水在常温常压下的导热系数为0.58W/(m·K)，是空气的20倍；金属导热系数最大：非金属固体材料如大多数建筑材料的导热系数介于0.023~3.49W／(m·K)，一般均低于金属材料。1）材质的影响

不同材料的导热性能各不相同，甚至相差悬殊。工程上常把l值小于0.3W／(m·K)（清华书上为0.23）的材料称为绝热材料，作保温、隔热之用。常见材料的导热系数：W/(m·K)钢筋混凝土：1.74砖砌体：0.76水泥砂浆：0.93矿棉、岩棉、玻璃棉板：0.05加气混凝土：0.19~0.22聚乙烯泡沫塑料：0.042~0.047胶合板：0.17夯实粘土：1.16花岗岩：3.49平板玻璃：0.76别忘了尚有空气同一材料的导热系数重要受温度、含湿量和密度的影响。2）温度的影响温度升高时，分子运动加强，使实体部分的导热能力提高，同时材料孔隙中的对流、导热和辐射都加强，从而使材料的导热系数增长。经实验验证，大多数建筑材料在一定范围内导热系数与温度间呈线性关系。3）材料含湿量的影响

在自然条件下，一般非金属建筑材料经常并非绝对干燥，而是在不同限度上具有水分。一般情况下水的导热系数约为0.58W/(m·K)，冰的导热系数约为2.33W/(m·K)，都远大于空气，因此水或冰取代孔隙中的空气必然使得材料导热系数加大。对于建筑围护结构所用材料，特别是绝热材料，应特别注意其内部湿度状况，控制材料内的含湿量。4）材料密度（干密度）的影响

密度即单位体积的材料质量，密度小的材料内部孔隙多，由于空气导热系数很小，故密度小的材料一般导热系数也小。良好的保温材料多数是孔隙多、密度小的轻质材料。需要注意的是：当密度小到一定限度后，假如再加大孔隙率，其导热系数不仅不会减少，反而会增大。（空隙中对流作用增强）因此，轻质材料，特别是纤维材料存在一个最佳密度，在该密度时，其导热系数最小。知道常见墙体材料，如粘（黏）土砖、灰砂砖、混凝土、混凝土空心砌块、加气混凝土的导热系数导热系数随材料孔隙率的增大而减小，多孔、空心、加气等做法营造出封闭空气孔洞，增长了孔隙率，减少了材料的导热系数。代表空气间层的热阻值，它与间层位置（垂直/水平/倾斜）热流状况（向上/向下）材料特性（是否贴铝箔）、及间层厚度、季节等因素有关，查表得到。围护结构周期性不稳定传热在多层材料组成的围护结构中，由于建筑材料自身的蓄热特性，前一层材料所接受的热量并非立即、所有传递到后一层材料，而是一方面是自身升温，再通过热传导将部分热量传递给后一层。蓄热系数：与材料的比热、密度和导热系数成正比：秋冬季节，赤脚在大理石地板和松木地板上走，感觉有什么不同，为什么？会议室：使用时，希望室内各表面的温度能在短时间内加热或者升温，那么，室内各表面应选择（较大or较小）蓄热系数的饰面材料？思考：对于室内空气温度波动有严格限制的建筑，如档案馆，其围护结构选择方案？（重型结构or轻型结构？）应把蓄热系数大的材料材料放室内一侧or室外一侧？分析：不仅采用重型围护结构，且蓄热系数大的材料放室内一侧，这样，围护结构既可以大量地蓄积空调系统所提供的冷量或热量，做到空调系统运营上的节能，又可以有效限制内表面上的温度波动，从而保持室内空气温度有良好的稳定性。蓄热系数与材料密度有关。密度大的材料，蓄热性能好；密度小的蓄热性能差。因此重型围护结构的热稳定性好，而轻型围护结构的热稳定性差。建筑保温河南省处在两个热工分区，北边寒冷，南边夏热冬冷，洛阳、郑州属于寒冷地区。建筑保温的途径：（1）建筑体型的设计，应减少外围护结构的总面积（2）围护结构应具有足够的保温性能（3）争取良好的朝向和适当的建筑间距（4）增强围护结构的密闭性，防止冷风渗透的不利影响。（5）避免潮湿，防止内壁产生冷凝。墙体的选型依据和规定：保温设计规范——最小传热阻Ro.min节能设计规范——平均传热系数K的限值基本指标~最小传热阻Ro.min《民用建筑热工设计规范》GB50176-93规定：设立集中采暖设备的建筑，其围护结构的保温性能应满足围护结构最小传热阻的规定。最小传热阻：在热工设计规范中，从控制围护结构内表面温度不低于室内露点温度，保证内表面不致结露的起码规定出发，为满足使用者的最基本卫生规定，提出围护结构的总热阻不能小于某个最低限度值，该限值称为“最小传热阻”。它是设立集中采暖设备建筑物围护结构保温性能的最低规定。最小传热阻只能基本满足内表面不结露的起码卫生规定，按此热阻拟定的外围护结构节省建造费但增长采暖费；另一方面，无限增长热阻，节省采暖费但浪费建造费，故存在最佳经济热阻。围护结构保温构造分类及特点：内保温：保温层在承重层的内侧——适合间歇性供热（公共建筑）外保温：保温层在承重层的外侧——应用广泛特点：①基本上可消除热桥②使墙或屋顶的重要部分受到保护，提高结构的耐久性。（倒铺屋面，对减少防水层的破坏，也是有利的）。③室温较稳定，热舒适性好④墙体内表面不发生结露中保温：保温层在承重层中间围护结构的蒸汽渗透和冷凝水蒸气分压力P与饱和水蒸气分压力Ps空气中所含的水分愈多，水蒸汽分压力愈大。在一定的温度和压力条件下，一定容积的空气所能容纳的水蒸汽量有一定的限度，该极限值即相应饱和。随着温度的增长，饱和水蒸气分压力Ps增大。在一定的大气压力下，空气的温度愈高，一定容积中所能容纳的水蒸汽愈多，因而其呈现的压力也愈大。温度升高，Ps变大，P﹤Ps，空气不饱和，仍可吸取水分；温度减少，Ps变小，当达成P=Ps时，空气中有水汽凝结空气湿度绝对湿度：f=mq/V（不能直接说明空气的干、湿限度）相对湿度：是指一定温度及大气压力下，空气的绝对湿度与同温同压下饱和湿空气的绝对湿度的比值。(相对湿度反映了空气在某一温度时所含水蒸汽分量接近饱和的限度。)当相对湿度为0时，表达空气中全是干空气，即绝对干燥；当相对湿度为100％时，则表达空气已经达成饱和.依相对湿度值的大小就可直接判断空气的干、湿限度。在一定温度条件下，空气中的水蒸汽的含量与水蒸汽分压力成正比，因此，相对湿度也可用空气中的水蒸汽分压力P与同温度下的水蒸汽饱和蒸汽压Ps之比的百分数来表达。隔热建筑不同隔热措施：如浅色外饰面、遮阳、喷淋水、借助植物等的隔热原理植被隔热屋面原理：借助植物蒸腾和光合作用、叶面对太阳辐射的遮挡、及其栽培介质隔热。几个重要概念露点温度定义：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达成100％时所相应的温度，称为该状态下空气的露点温度。(假如继续降温，空气中的水蒸汽就有一部分液化成水珠析出，温度降得愈低，析出的水愈多。这种由于温度降到露点温度以下，空气中水蒸汽液化析出的现象称为冷凝。)建筑物体形系数S：建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。（外表面积不涉及地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积）自然通风风之成因:大气环流：导致全球各地差异(赤道和两极的温差及地转偏向力导致)季风：导致季节差异，以年为周期(海陆间季节温差导致)地方风：导致局部差异，以一昼夜为周期(如海陆风、山谷风、庭院风、巷道风等.地方性地貌条件不同引起温差导致)风~温差建筑间距——风向投射角的合理运用为保证后一排房屋的良好通风，两排房屋的间距一般要达成前幢建筑物高度的4倍左右，但这与节约用地的原则相矛盾，解决方法，常将建筑朝向偏转一定角度，使风向对建筑物产生一投射角σ（风向与房屋外墙面法线夹角）合理运用风向投射角，可以有效减小风影区的影响，缩短建筑间距。知道什么是风向投射角--风在建筑物内穿行之流线建筑单体设计:三间两廊（广府民居）——运用热压通风白天：天井受太阳照射，温度高，冷巷直射少，温度低，形成空气温差和流动：①→②→③→④→⑤夜晚：天井向大气散热快，温度低，冷巷散热慢，温度高，形成温差和流动：⑤→④→③→②→①烟囱效应:是指户内空气沿着有垂直坡度的空间向上升或下降，导致空气加强对流的现象。烟囱效应的产生：在有共享中庭、竖向通风（排烟）风道、楼梯间等具有类似烟囱特性——即从底部到顶部具有通畅的流通空间的建筑物、构筑物（如水塔）中，空气（涉及烟气）靠密度差的作用，沿着通道不久进行扩散或排出建筑物的现象，即为烟囱效应。水之运用~季风、海陆风树之运用树因光合、蒸腾和遮阳作用，其周边空气温度较低；运用绿化导风引风，可将低温空气引入室内，增强通风效果。文丘里效应(Venturieffect)——风压通风常应用,也称文氏效应。是指在高速流动的气体附近会产生低压，从而产生吸附作用。(例：柏林GSW总部大厦，双层皮幕墙为竖井式（上下贯通），屋顶上方设计架起一个翅膀样的造型，运用负气压来促进双层玻璃之间的热流动。根据“文丘里效应”，只要室内外的气温有些许微差，一年之中的任何季节，在翅膀下方的风力都会将室内的排气向上吸起。同时，假如竖井邻近房间的压力大于竖井内压力，则将室内空气也吸出。)绿色建筑、可连续发展观建筑热环境设计的目的：舒适、健康、高效。现代室内热环境技术，特别是空调塑造的人工环境，虽然带来了舒适感，但往往使人类抵抗力下降，引发各种“空调综合症”。所以舒适并不代表健康。贴近自然的日照和自然通风给人带来的才是真正的健康。可连续发展建筑（又称绿色建筑）是世界建筑发展的一个趋势。建筑热环境与建筑能源消耗关系密切，而能源问题关系到人类的未来。运用最少的能源提供最舒适和健康的环境是建筑热环境的设计目的。了解建筑能耗概念全生命周期能耗:涉及建筑材料生产运送用能、施工建造用能、建筑物运营能耗、维护和拆卸用能运营能耗:采暖、空调、照明、电梯、办