建筑环境学第三章热湿环境1

1第三章

建筑热湿环境2根本概念与术语得热的来源围护构造的热工特性与经过围护构造的热传导3.1经过非透光围护构造的传热过程3.2经过透光围护构造的传热过程冷负荷与热负荷4.1根本原理，与得热之间的关系4.2负荷的计算方法内容提要〔三次课〕31.根本概念与术语4建筑热湿环境是如何构成的?是建筑环境中最重要的内容主要成因是外扰和内扰的影响和建筑本身的热工性能外扰：室外气候参数，邻室的空气温湿度内扰：室内设备、照明、人员等室内 热湿源 5根本概念围护构造的热作用过程：无论是经过围护构造的传热传湿还是室内产热产湿，其作用方式包括对流换热〔对流质交换〕、导热〔水蒸汽浸透〕和辐射三种方式。对流换热(对流质交换)围护构造传热传湿室内产热产湿辐射导热(水蒸汽浸透)6根本概念得热(HeatGainHG)：某时辰在内外扰作用下进入房间的总热量叫做该时辰的得热。假设得热<0，意味着房间失去热量。围护构造热过程特点：由于围护构造热惯性的存在，经过围护构造的得热量与外扰之间存在着衰减和延迟的关系。得热潜热显热辐射得热对流得热72.得热的来源

(HeatGain)8得热的来源与室内形状无关，只取决于热源的得热室内产热与产湿，得热量＝热源发热量室内设备与照明室内人员经过围护构造的空气浸透导致的得热透过透光围护构造的太阳辐射得热与热源和室内热形状〔空气温度、壁面温度〕都有关的得热经过非透光围护构造的热传导经过透光围护构造的热传导9室内显热热源包括照明、电器设备、人员显热热源散热的方式辐射：进入墙体内外表、空调辐射板、透过玻璃窗到室外、其它室内物体外表〔家具、人体等〕；对流：直接进入空气。显热热源辐射散热的波长特征可见光和近红外线：灯具、高温热源〔电炉等〕长波辐射：人体、常温设备取决于热源的得热

——室内产热与产湿，得热量＝发热量10室内产热与产湿〔续〕室内湿源包括人员、水面、产湿设备散湿方式：直接进入空气围护构造和家具会有一定的蓄湿功能湿源与空气进展质交换同时普通伴随显热交换有热源湿外表：水分被加热蒸发，向空气参与了显热和潜热，显热交换量取决于水外表积无热源湿外表：等焓过程，室内空气的显热转化为潜热蒸汽源：可仅思索潜热交换11取决于热源的得热：人体散热散湿请见第四章12取决于热源的得热

——空气浸透带来的得热夏季：室内外温差小，风压是主要动力冬季：室内外温差大，热压作用往往强于风压，呵斥底层房间热负荷偏大。因此冬季冷风浸透往往不可忽略。实际求解方法：网络平衡法，数值求解<流体网络原理>课程将引见参考文献：朱颖心，水力网络流动不稳定过程的算法，<清华大学学报>,1989年,第5期工程运用：缝隙法、换气次数法13网络平衡法原理节点平衡：AG＝0回路压力平衡：BP＝0各支路和节点均编号。网络关联矩阵A元素aij：由i点到j点为1，反之为-1，无关为0。根本回路矩阵B元素bij：由j支路与i回路同向为1，反之为-1，无关为0。14经过围护构造的显热得热经过围护构造的显热得热经过非透光围护构造的得热经过透光围护构造的得热外外表对流换热外外表日射经过墙体的导热两种得热方式机理不同经过透光围护构造的日射得热经过透光围护构造的热传导153.围护构造的热工特性与经过围护构造的热传导3.1经过非透光围护构造的传热过程3.2经过透光围护构造的传热过程16非透光围护构造外外表所吸收的太阳辐射热不同的外表对辐射的波长有选择性，黑色外表对各种波长的辐射几乎都是全部吸收，而白色外表可以反射几乎90％的可见光。围护构造的外表越粗糙、颜色越深，吸收率就越高，反射率越低。反射吸收17太阳辐射在透光围护构造中的传送吸收率＋反射率＋透射率＝1反射吸收透射18太阳辐射在透光围护构造中的传送玻璃对辐射的选择性——普通玻璃的光谱透射率0.8可见光近红外线长波红外线透射率,％19太阳辐射在透光围护构造中的传送将具有低发射率、高红外反射率的金属〔铝、铜、银、锡等〕，运用真空堆积技术，在玻璃外表堆积一层极薄的金属涂层，这样就制成了Low-e(Low-emissivity)玻璃。对太阳辐射有高透和低透不同性能。低透low-e玻璃20low-e玻璃的透光选择性

一层low-e玻璃＋一层普通玻璃透射率反射率21太阳辐射在透光围护构造中的传送玻璃的吸收百分比a0:22太阳辐射在透光围护构造中的传送阳光照射到单层半透明薄层时，半透明薄层对于太阳辐射的总反射率、吸收率和透射率是阳光在半透明薄层内进展反射、吸收和透过的无穷次反复之后的无穷多项之和。23太阳辐射在透光围护构造中的传送阳光照射到双层半透明薄层时，还要思索两层半透明薄层之间的无穷次反射，以及再对反射辐射的透过。假定两层资料的吸收百分比和反射百分比完全一样，两层的吸收率一样吗？24室外空气综合温度

Solar-airTemperature太阳直射辐射大气长波辐射太空散射辐射对流换热地面反射辐射环境长波辐射地面长波辐射壁体得热2560℃！35℃！室外空气综合温度

Solar-airTemperature思索了太阳辐射的作用对外表换热量的加强，相当于在室外气温上添加了一个太阳辐射的等效温度值。是为了计算方便推出的一个当量的室外温度。假设思索围护构造外外表与天空和周围物体之间的长波辐射： 假设忽略围护构造外外表与天空和周围物体之间的长波辐射： 26室外空气综合温度

Solar-airTemperature人们常说的太阳下的“体感温度〞是什么？室外空气综合温度与什么要素有关？高反射率镜面外墙和红砖外墙的室外空气综合温度能否一样？请试算一下盛夏太阳下的室外空气综合温度比空气温度高多少？27围护构造外外表与环境的长波辐射换热QL包括大气长波辐射以及来自地面和周围建筑和其他物体外外表的长波辐射。假设仅思索对天空的大气长波辐射和对地面的长波辐射，那么有：思索题白天有天空辐射吗？试算一个夜间的室外空气综合温度是多少？天空辐射

(夜间辐射，有效辐射)283.1经过非透光围护构造的传热过程29经过非透光围护构造的热传导由于热惯性存在，经过围护构造的传热量和温度的动摇幅度与外扰动摇幅度之间存在衰减和延迟的关系。衰减和滞后的程度取决于围护构造的蓄热才干30经过非透光围护构造的热传导非均质板壁的一维不稳定导热过程：边境条件：初始条件： t(x,0)=f(x)内外表长波辐射31利用室外空气综合温度简化外边境条件：实践经过围护构造传入室内的热量为：

x=0x=Qwall,cond经过非透光围护构造的热传导这部分热量将以对流换热和长波辐射的方式向室内传播。只需对流换热部分直接进入了空气。32经过非透光围护构造的热传导板壁各层温度随室外温度的变化33经过非透光围护构造的热传导

根本物理过程分析根本表达式板壁内外表温度t同时受室内气温、室内辐射热源和其它外表的温度影响，从而影响总传热量气候和室内气温对板壁传热过程的影响比较确定，容易求得内外表辐射对传热过程的影响较复杂，涉及角系数和各外表温度34Qoutta,in()室内其他内外表温度如何影响板壁的传热？虽然内外表对流换热量添加了，但Qout和Qwall,cond却是减少的。Q’wall,cond|x=t(x,)ta,out()Qwall,cond|x=假设室内辐射特别剧烈……Qwall,cond35经过非透光围护构造的热传导

根本物理过程分析结论即使室外气候参数与室内空气温度是确定的，实践经过非透光围护构造进入到室内的热传导量也是不确定的受其他壁面温度高低与室内辐射热源方向的影响。虽然经过围护构造的热传导量不确定，但有时又需求用“得热〞的概念，那怎样定义经过围护构造的热传导得热呢？36经过非透光围护构造的得热为了定义经过非透光围护构造的得热HGwall，采用了以下假定条件假定除所调查的围护构造内外表以外，其他各室内外表的温度均与室内空气温度一致室内没有任何其他短波辐射热源发射的热量落在所调查的围护构造内外表上，即Qshw＝0。此时，经过该围护构造传入室内的热量就被定义为经过非透光围护构造的得热。主要反映了室外气候参数和室内气温相对固定的影响，剔除了内外表辐射等复杂要素的影响：HGwall=HGwall,conv＋HGwall,lw37经过非透光围护构造的得热

内外表辐射导致的传热量差值将内边境条件线性化，那么可利用线性叠加原理将气候与室内气温决议的得热部分与其它部分分别出来 t=t1+t2围护构造实践传热量与“得热〞的差值为：假设室内各外表温度高于空气温度，且有短波辐射，那么Qwall是正值，即实践条件下经过围护构造导热传到室内的热量小于上述定义下的经过围护构造的得热量。气候与室温决议部分外加辐射呵斥的增量38经过非透光围护构造的得热“经过非透光围护构造的得热〞实践上是一个假设的量量级上与“经过非透光围护构造的热传导量〞相当，但把受其他壁面温度与室内辐射热源影响部分忽略了，存在数值上的偏向。经过非透光围护构造的热传导经过非透光围护构造的得热VS?39经过非透光围护构造的得热前者是思索在内外扰动以及整个房间一切围护构造相互作用下经过一堵墙体的实践传热量后者是把一堵墙体割裂开来，仅思索在内外扰动作用下经过一堵墙体的传热量目的在于把房间每一堵墙体的得热求出来，然后进展叠加，以求得经过整个房间围护构造的总得热量。是一些简化手工工程算法的需求。经过非透光围护构造的热传导经过非透光围护构造的得热VS40经过围护构造的湿传送

——潜热得热湿传送的动力是水蒸气分压力的差。墙体中水蒸气的传送过程与墙体中的热传送过程相类似：w=Kv(Pout-Pin)kg/sm2水蒸汽浸透系数，kg/(Ns)或s/m：41饱和水蒸汽分压力温度实践水蒸汽分压力经过围护构造的湿传送

——潜热得热当墙体内实践水蒸汽分压力高于饱和水蒸汽分压力时，就能够出现凝结或冻结，影响墙体保温才干和强度。423.2经过透光围护构造的传热过程43玻璃窗的种类与热工性能窗框型材有木框、铝合金框、铝合金断热框、塑钢框、断热塑钢框等玻璃层数有单玻、双玻、三玻等玻璃层间可充空气、氮、氩、氪等或有真空夹层玻璃类别有普统统明玻璃、有色玻璃、低辐射(Low-e)玻璃等玻璃外表可以有各种辐射阻隔性能的镀膜，如反射膜、low-e膜、有色遮光膜等，或在两层玻璃之间的空间中架一层对近红外线高反射率的热镜膜。44玻璃窗的种类与热工性能住宅建筑我国住宅建筑最常见的是铝合金框或塑钢框配单层或双层普统统明玻璃，双层玻璃间为空气夹层，北方地域很多建筑装有两层单玻窗。兴隆国家冰冷地域的住宅那么多装有充惰性气体的多层玻璃窗。大型公共建筑我国大型公共建筑多采用有色玻璃或反射镀膜玻璃。部分新建筑采用low-e玻璃。兴隆国家大型公共建筑多采用高绝热性能的low-e玻璃。45玻璃窗的种类与热工性能不同构造的窗有着不同的热工性能U即传热系数Kglass气体夹层和玻璃本身均有热容，但较墙体小。46玻璃窗的种类与热工性能无色玻璃外表覆