大学建筑物理学课后习题答案

建筑物理课后习题参考答案

第一篇建筑热工学

第一章建筑热工学根本知识

习题

1-1、构成室内热环境的四项气候要素是什么？简述各个要素在冬(或

夏)季，在居室内，是怎样影响人体热舒适感的。

答：(1)室内空气温度：居住建筑冬季采暖设计温度为18℃,托幼建筑

采暖设计温度为20C,办公建筑夏季空调设计温度为24c等。这些都是根据

人体舒适度而定的要求。

(2)空气湿度：根据卫生工作者的研究，对室内热环境而言，正常的

湿度范围是30-60%。冬季，相对湿度较高的房间易出现结露现象。

(3)气流速度：当室内温度相同，气流速度不同时，人们热感觉也不

相同。如气流速度为。和3m/s时;3m/s的气流速度使人更感觉舒适。

(4)环境辐射温度：人体与环境都有不断发生辐射换热的现象。

1-2、为什么说，即使人们富裕了，也不应该把房子搞成完全的“人工

空间〃？

答：我们所生活的室外环境是一个不断变化的环境，它要求人有袍强的

适应能力。而一个相对稳定而又级其舒适的室内环境，会导致人的生理功能

的降低，使人逐渐丧失适应环境的能力，从而危害人的健康。

1_3、传热与导热(热传导)有什么区别？本书所说的对流换热与单纯

在流体内部的对流传热有什么不同？

答：导热是指同一物体内部或相接触的两物体之间由于分子热运动，热

量由高温向低温处转换的现象。纯粹的导热现象只发生在密实的固体当中。

围护结构的传热要经过三个过程：外表吸热、结构本身传热、外表放热。

严格地说，每一传热过程部是三种根本传热方式的综合过程。

本书所说的对流换热即包括由空气流动所引起的对流传热过程，同时也

包括空气分子间和接触的空气、空气分子与壁面分子之间的导热过程。对流

换热是对流与导热的综合过程。

而对流传热只发生在流体之中，它是因温度不同的各局部流体之间发生

相对运动，互相掺合而传递热能的。

1-4,外表的颜色、光滑程度，对外围护结构的外外表和对结构内空气

间层的外表，在辐射传热方面，各有什么影响？

答：对于短波辐射，颜色起主导作用；对于长波辐射，材性起主导作用。

如：白色外表对可见光的反射能力最强，对于长波辐射，其反射能力那么与

黑色外表相差极小。而抛光的金属外表，不管对于短波辐射或是长波辐射，

反射能力都很高，所以围护结构外外表刷白在夏季反射太阳辐射热是非常有

效的，而在结构内空气间层的外表刷白是不起作用的。

1-5、选择性辐射体的特性，对开发有利于夏季防热的外外表装修材料,

有什么启发？

答：选择性辐射体又称非灰体，其辐射光谱与黑体光谱截然不同，甚至

有的只能发射某些波长的辐射线。但是建筑材料多属于灰体，根据非灰体的

性质可开发非灰体的装修材料，辐射和吸收某种特定的辐射线。

由图可知，选择性辐射体的特性，具有间断性，可将此特性利用起来，

将外外表装饰材料刷白，或进行浅色处理，对夏季反射太阳辐射热也非常有

效。

1・6、书中给出的自然对流时计算ac的三个公式中，系数分别为2.0,

2.5,1.3,试说明系数不同的原因。

答：是因为结构和热源位置不同，高温密度小的空气和低温密度大的空

气之间进行对流换热。

水平外表（热流由下而上）有利于对流，所以取2.5

水平外表（热流由上而下）不利于对流，所以取1.3

垂直外表不影响对流，所以取2.0

1-7、试根据自己的经验，列举几个外墙内外表或地面产生外表结露现

象的实例，并说明结露的原因。

答：例1、有些户主由于使用不当，经常使室内出现许多水蒸气，室内

空气容纳不了的水蒸气就凝结成水珠析出。

由于山墙的建筑构造做法不到位，使山墙内外表温度低于室内的露点温

度，而导致山墙外表出现结露，甚至霉变。

例2、有些室内由于温度降低，而使露点温度降低，产生结露现象。

假设在建筑构造无总是的情况下，居民生活方式不同，也会使房间产生

结露的现象，居民在居住空间内频繁进行类似于大蒸汽作业，就会使室内水

蒸气含量过高，出现结露现象。

第二章建筑围护结构的传热原理及计算

习题

2・1、建筑围护结构的传热过程包括哪几个根本过程，几种传热方式？

分别简述其要点。

答：建筑围护结构传热过程主要包括三个过程：外表吸热、结构本身传

热、外表放热。

外表吸热一一内外表从室内吸热（冬季），或外外表从事外空间吸热（夏

季）

结构本身传热一一热量由高温外表传向低温外表

外表放热一一外外表向室外空间散发热量（冬季），或内外表向室内散

热（夏季）

2-2、为什么空气间层的热阻与其厚度不是成正比关系？怎样提高空气

间层的热阻？

答：在空气间层中，其热阻主要取决于间层两个界面上的空气边界层厚

度和界面之间的辐射换热强度。所以，空气间层的热阻于厚度之间不存在成

比例地增长关系。

要提高空气间层的热阻可以增加间层界面上的空气边界层厚度以增加

对流换热热阻；或是在间层壁面上涂贴辐射系数小的反射材料以增加辐射换

热热阻。

2.3、根据图2-17所示条件，定性地作为稳定传热条件下墙体内部的温

度分布线，应区别出各层温度线的倾斜度，并说明理由。入3〉XI）入2。

答：由q=也可知，由于是稳定传热，各壁面内的热流都相同，当几

dx

值越大时，各壁层的温度梯度㈣就越小，即各层温度线的倾斜度就越小。

dx

2-4、如图2.18所示的屋顶结构，在保证内外表不结露的情况下，室外

外气温不得低于多少？并作为结构内部的温度分布线。：ti=22℃,iDi=60%,

Ri=0.115m2*kAV,Re=0.043m2・k/Wg

解：由ti=22℃,力产60%可查出Ps=2642.4Pa

那么p=psx（p.=2642.4x0.6=1585.44/pa

可查出露点温度13.88℃

要保证内外表不结露，内外表最低温度不得低于露点温度

1）将圆孔板折算成等面积的方孔板

2）计算计算多孔板的传热阻

有空气间层的局部（其中空气间层的热阻是0.17）

无空气间层的局部

3）求修正系数

所以修正系数取0.93

4）计算平均热阻

5）计算屋顶总的传热系数

6）计算室外温度

得te=-24.79℃

由此可得各层温度是

0尸3.45℃02=-15.92℃

03=-17.5℃0e=-21.84℃

可画出结构内部的温度分布线。

第三章建筑保温

习题

3、外保温有利于防止或减少保温层内部产生水蒸气凝结；

4、外保温法使热桥处的热损失减少，并能防止热桥内部外表局部结露

5、对于旧房的节能改造，外保温处理的效果最好。

外保温的缺点：

1、适用于规模不太大的建筑，才能准确判断外保温是否提高房间的热

稳定性；

2、在构造上较复杂，必须有保护层；

3、由于要设保护层，所以造价要高。

3-7、倒铺屋面有哪些好处？目前在推广应用方面存在什么困难？

答：到铺屋面法不仅可能完全消除内部结露的可能性，乂是防水层得到

保护，从而大大提高其耐久性。

这种方法对保温材料的要求更高，而求目前都要在保温层上面设置某种

覆盖层加以保护。对于保温层，还没有适宜的理想材料，有些材料虽有不吸

水、耐火、耐化学侵蚀等优点，但英属于脆性材料不利于施工，所以推广有

一定的困难。

3-8,设在哈尔滨地区有一办公楼，其屋顶为加气混凝土条板平屋顶（图

3-26）,试校核该屋顶是否满足保温要求？：ti=18℃,ti=-26℃,t„=-29℃,t

m=-31℃,tiv=-33℃o

提示：加气混凝土用在这种构造内时，其入值和s值均应修正。a=1.15

解：1）计算热惰性指标，确定墙体类型

那么属于n型，取t0产-29℃

2）计算最低热阻

底限附加热阻Ro.min=L3X=1.3x1.148=1.494

3）计算屋顶的总热阻

所以不满足要求

第四章外围护结构的湿状况

习题

4-1、围护结构受潮后为什么会降低其保温性能，试从传热机理上加以

说明。

答：材料的导热系数是固体〉液体〉气体，当围护结构受潮后原来围护

结构中的水蒸气就以液态凝结水的形式存在于围护结构中，使围护结构的导

热系数增大，保温能力降低。

4-2、采暖房屋与冷库建筑在蒸汽渗透过程和隔汽处理原那么上有何差

异？

答：对于采暖房屋蒸汽渗透过程是从室内向室外，而对于冷库建筑蒸汽

渗透过程是从室外向室内的过程。

在设置隔汽层时，隔汽层应布置在蒸汽流入的一侧，所以对采暖房屋应

布置在保温层内侧，对于冷库建筑应布置在隔热层外侧。

4-3、试检验图4-12中的屋顶结构是否需要设置隔汽层。：ti=18℃,3

i=65%；采暖期室外平均气温ta=-5°C；平均相对湿度力a=50%；采暖期Z

h=200天，加气混凝土容重Y0=500kg/m3。

解：1）计算各层的热阻和水蒸汽渗透阻

材料层d\R=d/XH*10‘H=d/u*10’

二毡三油0.010.170.0590.075

水泥砂浆0.020.930.0220.90.02

加气混凝土0.060.190.2751.990.03

水泥砂浆0.010.930.0110.90.01

钢筋混凝土

0.031.740.0170.1580.19

板

R=0.384H=0.25*10,

由此可得：Ro=O.11+0.384+0.04=0.534Ho=25OO

2)计算室内外空气的水蒸汽分压力

ti=18℃ps=2062.5pa那么pi=2062.5X65%=1340.6pa

ti=-5℃ps=401.3pa那么pi=401.3X50%=200.7pa

3)计算围护结构各层的温度和水蒸汽分压力

-18—2LLLX(I8+5)=13.3℃

'0.534

180,11+0.017x25r

0.534

a=18--------------------x(18+5)=12.1C

0.534

0.011+0.017+0.275+0.11

6>4=18-x(18+5)=0.2℃

0.534

0.534-0.059-0.022

4=18-x(18+5)=-1.5℃

0.534

0.534-0.059

4=18x(18+5)=-2.5℃

0.534

做出ps和p的分布线，两线不相交，说明不需设置隔汽层。

第五章建筑防热

习题

5-1、试计算武汉地区（北纬30°）某厂房卷材屋顶的室外综合温度的

平均值与最高值。

：Imax=998W/m2（出现在12点）；7=326W/m2；U.max=37℃（出现于

2

15点);te=32.2℃；a=\9W/(m.K);ps=0.88

解:1)室外平均综合温度，取ti尸3.5℃

匚=匚+夕,7/4,—%=32.2+0.88x32^/19-3.5=43.80℃

2)4=(人海一7)%/%，=(998-326)x0.88/19=31.12

2==6.48所以取修正系数为0.95

At>4.8

Lmax=q+A&=43.8+34.12=77.92℃

5-2、试计算武汉地区某厂房在自然通风下屋顶的内外表温度状况。其

屋顶结构为：（1）钢筋混凝土板：厚度

（2）泡沫混凝土隔热层：厚度

（3）水泥砂浆抹平层：厚度

（4）卷村屋面：厚度（水平面的太阳辐射和室外气温资料参照习题5-1；

其他条件可自行假设）。

5-3、设北纬300地区某住宅朝南窗口需设遮阳板，求遮挡七月中旬9

时到15时所需遮阳板挑出长度及合理形式。

窗口高1.8米，宽2.4米，窗间墙宽1.6米，厚0.18米。

5-4、试从隔热的观点来分析：（1）多层实体结构；（2）有封闭空气间

层结构；（3）带有通风间层的结构；它们的传热原理及隔热的处理原那么。

答：1、多层实体结构它的传热主要是实体结构的导热，在进行隔热处

理时可通过增加实体结构的热阻，以降低结构的导热系数，从而增加隔热能

力；

2、有封闭空气间层结构它的传热主要是间层中的辐射传热，在进行隔

热处理时可在间层壁面贴辐射系数小的反射材料，以减小辐射传热量，从而

增加隔热能力；

3、带有通风间层的结构它的传热主要是对流传热，当室外空气流经间

层时，带走局部从面层传下的热量，从而减少透过基层传入室内的热量。因

此，可通过增加间层的通风量，来到达隔热的目的。

5-5、为提高封闭间层的隔热能力应采取什么措施？外围护结构中设置

封闭空气间层其热阻值在冬季和夏季是否一样？试从外墙及屋顶的不同位置

加以分析。

答：为提高封闭间层的隔热能力，可以在间层内铺设反射系数大、辐射

系数小的材料（如铝箔），以减少辐射传热量。

由于季节不同，太阳的高度角和方位角的不同，所以在冬季屋顶的太阳

辐射热较小，而外墙接受的太阳辐射于夏季相比拟变化不大。所以对于屋顶

冬季的热阻值比夏季小，而外墙那么变化不大。

5-6、试从降温与防止地面泛潮的角度来分析南方地区几种室内地面（木

地板、水泥地、磨石子地或其他地面）中，在春季和夏季哪一种地面较好？

该地面外于底层或楼层时有无区别？

答：采用热惰性小、外表呼吸性较好的地面材料，较为适宜。所以采用

木地板为宜。底层的地面对防潮要求更为严格。

第六章建筑日照

习题

6.1、用计算法计算出北纬40。地区四月下旬下午3点的太阳高度角和

方位角，日出、日没时刻和方位角。

解：1）e=40"

。=15（15—12）=45°

小、4sinh-COS69-sinsin42.33-cos40-sin13.13八

2）cosAs=-------------=------------------------=0.44

coshjcos。cos42.33-COS13.13

Sinl3J3

3）hs=0cosA,==0.2966

sCOS40

即±6时45分

日出时刻一6时45分+12=6时15分

日落时刻+6时45分+12=18时45分

6-2、试求学校所在地区或任选一地区的当地平均太阳时12点，相当于

北京标准时间多少？两地时差多少？

解：乌鲁木齐的经度是87°37'

7；=Tm+4（L0-Lm）=12+4（120°-87°37）=12时+129.5分

=14时9分

所以，两地时差为2时9分

6-3、试绘制学校所在地或任选一纬度地区（如北纬30。、35。、45°

等）春秋分的棒影日照图。

6-4、有正南此朝向的一群房屋，要求冬至日中午能充分利用阳光，试

求天津（北纬39°06'：和上海（北纬31。12'）两地，其房屋最小间距各为

多少？

（提示：先求出两地冬至中午有太阳高度角，再按棒与影的关系式求得

间距）。

6-5、北纬40。地区有一双坡顶房屋，朝向正南、北，东西长8米，南

北宽6米，地面至屋檐高4米，檐口屋屋脊高2米，试用日照棒影图求该房

屋于春（秋）分上午10点投于地面上的日照阴影。

6-6、将［例5-2］用计算法求遮阳板挑出长度和合理形式，改用棒影图方

法解之，并与第五章用计算法所得的结果加以比拟。假设朝向改为南偏东

10°,那么遮阳板如何设计。

第二篇建筑光学

第七章建筑光学根本知识

习题

7-1波长为54（）n田的单色光源，其辐射功率为5W,试求（1）这单色光

源发出的光通量；（2）如它向四周均匀发射光通量，求其发光强度；（3）离

它2米处的照度。

解：1）对于波长为540mm的查气光视效率是0.98

那么有①S4o=683x5x0.98=3346.7bn

2）发光强度/=虫=类也=266.3cd

3）照度石=虫=变孚=66.6lx

A4成2

7-2,一个直径为250mm的乳白玻璃球形灯罩，内装一个光通量为

12601m的白炽灯，设灯罩的透光系数为0.60,求灯罩外外表亮度（不考虑灯罩

的内反射）。

由」.O1250.

解：I=—=----=99.5cd

7-3.一房间平面尺寸为7义15m,净空高为5m。在天棚中布置一亮度

为500nt的均匀扩散光源，其尺寸为5X13m,求房间正中和四角处的地面照

度（不考虑室内反射光）。

解：1）正中Q=gcosa=5XJ3%]=2.6

r252

2）四角地面Q=-------5=0359

I—,符+（”

7-4,有一物件尺寸为0.22mm,视距为750mm,设它与背景的亮度比照

为0.25。求到达区分机率为95%时所需的照度。如比照下降为0.2,需要增

加照度假设干才能到达相同视度？

解：求视角cr=3440-=3440x^=1

/750

由于c=0.25查图7—22可得

所需照度E=701x

假设比照度下降为0.2那么所需照度E=1251x

7-5、有一白纸的反光系数为0.8,最低照度是多少是我们才能看见它？

到达刺眼时的照度又是多少？

in-5

解：最低照度E=-----=1.25x105ash

0.8

到达刺眼的照度E=—=20sb

0.8

7-6.式说明光通量与发光强度，照度与亮度间的区别和关系？

答：光通量是人眼对光的感觉量为基准的单位；

发光强度是光通量的空间密度；

照度是被照面光通量的密度；

亮度是发光体在视线方向上单位面积发出的发光强度。

7-7.看电视时，房间完全黑暗好，还是有一定亮度好？为什么？

答：房间亮点好。

这是因为人眼的感光细胞分为：杆体细胞和椎体细胞。在亮环境下是锥

体细胞起作用，暗环境下是杆体细胞起作用。当房间亮一些时，不会使杆体

细胞和椎体细胞交替起作用，可以减少视觉疲劳。同时.，房间亮一点可以防

止产生直接眩光。

7-8.为什么有的商店大玻璃橱窗能够象镜子似地照出人像，却看不清

里面陈列的展品？

答：这是由于产生二次反射眩光

采取的措施：提高橱窗里商品的外表亮度；

将橱窗玻璃做成倾斜或弯曲。

7-9.你们教室的黑板上是否存在反射眩光（窗、灯具），怎么形成的？

如何消除它？

答：存在。是由视野中的光泽外表的反射所产生的。

减小或消除方法：

1、尽量使视觉作业的外表为无光泽外表，以减弱镜面反射而形成的反

射眩光；

2、应使视觉作业避开和远离照明光源同人眼形成的镜面反射区域；

3、使用发光外表面积大、亮度低的光源；

4、使引起镜面反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减少，从而

减少反射眩光的影响。

第八章天然采光

习题

8・1、从图8.5中查出重庆7月份上午8：30时散射光照度和总照度。

答：从图上可查出总照度为3850