建筑物理总结11.doc

传热系数空调工程上的K值计算对于空调工程上常采用的换热器而言，如果不考虑其他附加热阻，传热系数K值可以按照如下计算：K=1/(1/Aw+/+1/An)        W/(·°C)其中，An，Aw内、外表面热交换系数，W/(·°C)管壁厚度，m管壁导热系数，W/(m·°C)传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定名为传热系数。传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度（K，），1小时内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米·度（W/·K，此处K可用代替）。 计算公式1、围护结构热阻的计算 单层结构热阻 R=/ (m2.K/w)式中： 材料层厚度（m） 材料导热系数W/(m.k) 多层结构热阻 R=R1+R2+-Rn=1/1+2/2+-+n/n 式中: R1、R2、-Rn各层材料热阻（m2.k/w） 1、2、-n各层材料厚度（m） 1、2、-n各层材料导热系数W/(m.k) 2、围护结构的传热阻 R0=Ri+R+Re 式中: Ri 内表面换热阻（m2.k/w）（一般取0.11） Re外表面换热阻（m2.k/w）（一般取0.04） R 围护结构热阻（m2.k/w） 3、围护结构传热系数计算 K=1/ R0 (w/(m2.k)式中: R0围护结构传热阻 外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数的计算 Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3) 式中: Km外墙的平均传热系数W/（m2.k） Kp外墙主体部位传热系数W/（m2.k） Kb1、Kb2、Kb3外墙周边热桥部位的传热系数W/（m2.k） Fp外墙主体部位的面积 Fb1、Fb2、Fb3外墙周边热桥部位的面积导热系数定义导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,°C）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用表示，单位为瓦/米·度（W/m·K,此处的K可用代替）。 特点导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。通常把导热系数较低的材料称为保温材料(我国国家标准规定，凡平均温度不高于350时导热系数不大于0.12W/(m·K)的材料称为保温材料），而把导热系数在0.05瓦/米摄氏度以下的材料称为高效保温材料。传热系数与导热系数的定义以及区别 核心提示：    传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定名为传热系数。    传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为¹度（K，），¹小时内通过¹平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米·度（W/·K，此处K可用代替）。    导热系数是指在稳定传热条件下，¹m厚的材料，两侧表面的温差为¹度（K,），在¹小时内，通过¹平方米面积传递的热量，单位为瓦/米度 （W/mK，此处为K可用代替）。导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水 率、温度较低时，导热系数较小。    通常把导热系数较低的材料称为保温材料，而把导热系数在0.05瓦/米度以下的材料称为高效保温材料。建筑保温什么是建筑保温动物和植物在我们这个星球上是最能适应寒冷地带的环境条件的。它们有一个不透水的外表层（树是树皮，企鹅是它那象浸过油似的羽毛）。在外表层下面有一层很轻的保温层（树是象软木塞子一样的内皮，冰熊是它的毛发，企鹅是它的羽毛）。生物的外表层是一个能为自身提供保温的复杂的复合体系。生物的身体热量来自于食物。外保温层的任务是把身体的内部温度始终保持在最佳状态，而尽量减少能量损失，即散热。人类身不由已地被大自然置于并不适合于生存的地球的寒冷地带，但是可以运用聪明的才智来弥补自然条件的不足。穿一件“呼吸自如”（透气）的防风外衣作为不透水的外表层以及穿一件保温的鸭绒夹克。建筑物的保温人类最初的住宅是一些原始的洞穴，只是用岩石、泥块来做一些必要的保温，后来人类开始使用木头、砖和混凝土来建造房屋。外保温体系是人类改善居住条件的又一个伟大进步。节能与环保长期以来，人们认为象燃木、煤、天然气和石油这些天然能源是取之不尽的。直至1973年第一次能源危机以前，人们对建筑物需要“保温外套”这一概念还是相当模糊的。外墙外保温体系的发展自60年代开始，那时“保温”、“节能”、“环保对人们还是个陌生的词汇。随着能源的不断开采和利用，新的经济源泉尚未发现，能源必将越来越贵。这时人们认识到：节能是秘须的。当人们考虑到取暖成本占了居室整个能源成本的80%左右时，理所当然的想要节省它。同时，取暖所造成的废气CO2在空气中不断增多，所造成的“温室效应“会使气候发生变化甚至恶化。在德国约有30%的能源被用来取暖，如果给建筑物穿上”保温外套“，能源奖被大量节省尤其对于老房改造。国家政策：节能我国法律对新建筑规定了保温节能措施。1986年我国实施第一个建筑节能标准：民用建筑节能设计标准（JGJ26-85）。1996年7月1日起，我国又实施在原有基础上再节能50%的新的民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）（JGJ26-95），对采暖居住建筑的能耗、建筑热工设计等作出了新的规定。我国第一个节能法规中华人民共和国节约能源法也于1998年1月1日颁布实施，节能成为我国的基本国策。我国建筑能耗的现状据国家有关资料显示，我国化石能源资源中90以上是煤炭，人均储量为世界平均水平的1/2，人均石油储量为世界平均水平的11，天然气仅为4.5；煤炭消耗量占世界总量的40，石油消费仅次法国，位居世界第二，中国对海外能源的依赖程度达50以上。在土地资源方面，我国人均耕地只有世界人均耕地的1/3，水资源仅是世界人均占有量的1/4；而建筑用实心粘土砖每年要毁田12万亩。目前，能源的紧张形势在我国已十分严峻，可能会威胁国家的稳定和安全。 在资源如此紧张的形势下，住宅建筑能耗却占了全国能耗的32。我国既有的近400亿平方米的建筑基本上是高耗能建筑，单位面积采暖能耗相当于气候条件相近发达国家的2-3倍。目前我国每年新建建筑近20亿平方米，超过所有发达国家建设量的总和，但95以上仍是高能耗建筑。预测在未来的15年即到2020年，我国还将建成约200亿平方米建筑。如果再不采取节能措施、不推行建筑节能材料，2020年建筑能耗将达到11亿吨标准煤，相当于目前建筑所消耗能源的三倍。 据专家测算，如果国家从现在起就下决心狠抓建筑节能工作，对新建建筑全面强制实施建筑节能设计和应用，并对已有建筑有步骤地推行节能性改造，到2020年，我国建筑能耗可减少3.35亿吨标准煤，空调高峰负荷可减少约8000万千瓦时（相当于4.5个三峡电站的满负荷出力，减少电力建设投资约6000亿元），能源紧张状况和污染压力必将大为缓解。但如果继续放任自流，错过当前这段大好机遇，不采取坚决有效的措施，则将长期大大加重国家能源负担，对我国经济社会的可持续发展产生严重制约，对能源安全和大气环境造成重大威胁。严峻的现实表明，国家要持续发展，必须加大建筑节能的工作研究，以有效的措施，制定相应的法规，推而广之。 建筑保温材料的发展和种类 建筑保温材料的发展和种类 最近，有关专家重新定义了绿色材料在原料采取、产品制造、使用或者再循环及废料处理等环节中对地球环境负荷为最小和有利于人类健康材料，亦称之为“环境协调材料”。 在建筑和工业中采用良好的保温技术与材料，往往能起到事半功倍的效果。矿物棉及制品矿物棉是一种优质的保温材料，国际上矿物棉制品的产量处于比较平稳的阶段，主要原因是其它保温材料如玻璃棉、泡沫塑料发展加快，加之发达国家发展速度放慢，近年来世界矿物棉制品年产量约800万吨左右，矿物棉在建筑中应用最为广泛硅酸铝纤维硅酸铝纤维也叫耐火纤维，主要用作窑炉保温材料，1971年我国研制成功，目前生产企业200家左右，总生产能力超过4万吨年，年产量近2万吨。品种较多，国内主要有普通硅酸铝纤维、高纯硅酸铝纤维、高铝纤维和含铝纤维及少量制品，均为中、低档产品；多晶莫来石纤维、多晶氧化铝纤维和多晶氧化锆纤维等高档产品。泡沫塑料是以合成树脂为基础制成的，内部具有无数小孔的塑料制品，它具有导热系数低，加工成型等优点，在建筑上刚开始使用。主要用于包装行业（如冰箱）、地下直埋管道保温、冷库保冷。 主要产品为聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料，但建筑领域应用存在问题。近年来用于钢丝网夹芯板材，彩色钢板复合夹心板材，虽然有一定限制，但发展较快，随着建筑防火对材料要求越来越严格，对该材料应用提出了新课题。建筑热环境与建筑节能西安建筑科技大学建筑学院建筑技术本课程的目的是探讨外部热环境的特性,室内热环境的形成原因与特性,以及人对环境的要求,是一门反映人-建筑-自然环境三者之间关系的科学.通过学习这门科学,我们要完成这样的任务:了解人和生产过程需要什么样的室内,外热环境;了解室内,外热环境形成特征和影响因素;掌握改变或控制这些室内,外热环境的基本原理与方法.通过本课程学习使学生了解围护结构传热基础知识,以及如何合理地解决房屋的保温,防热,防潮及节能设计等问题,理解并掌握建筑热工,建筑节能及室内热环境设计所必需的技术基础知识.第三部分 建筑热环境设计本讲主要内容建筑保温设计:建筑保温综合处理原则,外墙和屋顶的保温设计,外窗,外门和地面保温设计,特殊部位保温设计,被动式太阳能利用设计初步建筑隔热设计:建筑防热综合途径,建筑防热控制指标,屋顶和外墙的隔热设计,自然通风,窗口遮阳建筑隔热设计,建筑日照设计,日照基本原理,棒影图的应用.回顾 第一部分 基础知识第一章 绪论建筑热环境分类建筑热工学的任务建筑热工学基本内容第二章 建筑热工学基础知识建筑中的几中传热现象建筑围护结构传热基本方式 湿空气的物理性质 室内热环境及其评价 室外热环境因素 回顾 第二部分 建筑传热,传湿原理第三章 建筑围护结构的传热原理及计算稳定传热一维稳定传热特征平壁内的导热过程平壁的稳定传热过程封闭空气间层的热阻平壁内部温度的计算周期性不稳定传热谐波热作用谐波热作用下的传热特征谐波热作用下材料和围护结构的热特性指标谐波热作用下平壁的传热计算温度波在平壁内的衰减和延迟计算回顾 第二部分 建筑传热,传湿原理第五章 外围护结构的湿状况材料的吸湿外围护结构中的水分转移围护结构的蒸汽渗透内部冷凝的检验防止和控制冷凝的措施防止和控制表面冷凝防止和控制内部冷凝建筑热环境 在建筑学教学计划中的定位分析参考资料建筑保温设计建筑保温设计综合处理的基本原则外墙和屋顶的保温设计外窗,外门和地面的保温设计特殊部位保温设计被动式利用太阳能设计初步保温设计综合处理的基本原则充分利用可再生能源防止冷风的不利影响选择合理的建筑体形与平面形式使房间具有良好的热特性与合理的供热系统外墙和屋顶的保温设计外墙和屋顶是建筑外围护结构的主体部分,对其保温能力的要求,取决于房间的使用性质及技术经济条件.一般从下面几个方面来考虑:保证内表面不结露,即内表面温度不得低于室内空气的露点温度;对于大量的民用建筑,不仅要保证内表面不结露,还需满足一定的热舒适条件,限制内表面温度,以免产生过强的冷辐射效应;从节能要求考虑,热损失应尽可能的小;应具有一定的热稳定性.最小传热阻按我国现行设计规范,保温设计是取阴寒天气作为设计计算基准条件.以下是我国国家标准民用建筑热工设计规范中规定的设计方法-最小热阻法.以上参数的确定原则和选用方法为:冬季室内计算温度titi值因房间使用性质不同而有不同的规定值.对于一般居住建筑取18;对于高级居住建筑,医疗和福利建筑,托幼建筑等,取20 .冬季室外计算温度tete值的选取较为复杂一些,它的取值大小与所设计的外墙或屋顶的热惰性指标值大小有关.一般说来,热惰性指标值大, te取值较高,相反亦然.我国规范对te的选取作了具体规定,见表3-1室内空气与外墙(或屋顶)内表面之间的允许温t允许温差t,根据房间性质及结构,按表3-2取值.温差修正系数n内表面换热阻Ri,按第二章表2-2取值.按上述步骤,在取得各参数值后,便可求得Ro.min .应当注意,求得这个最小传热组,并不意味着外围护结构的实有热阻一定要刚好等于最小传热阻,它只是起码的标准.实际热阻应高于或等于它,但不得低于它.Ro Ro.min此外,在实际设计当中,当居住建筑,医院,幼儿园,办公楼,学校和门诊部等建筑物的外墙为轻质材料时,外墙的最小传热阻应在前述计算求得Ro.min的基础上进行附加,其附加值应按表3-4的规定采用.绝热材料所谓绝热材料是指那些绝热性能比较高,也就是导热系数比较小的材料.通常把导热系数<0.25,并能用于绝热工程的称为绝热材料把用于控制室内热量外流的叫保温材料.防止热量进入室内的叫隔热材料.影响材料导热系数的因素:1.密度;2.湿度;3.温度绝热材料的选择(按热物理性能,强度,耐久性,耐火性及耐侵蚀性等,满足要求)三,选择保温构造方案(一)保温构造的种类1.单设保温层(见图3-6)2.封闭空气间层保温(一般空气间层厚4-5cm)3.保温与承重相结合(见图3-7)4.混合型构造(见图3-8)选择保温构造方案保温构造的种类单设保温层(见图3-6)(一般空气间层厚4-5cm)D保温与承重相结合(见图3-7)d混合型构造(见图3-8)单设保温层复合结构的形式及持点内保温和外保温外保温的优点主要有:保护墙或屋顶,降低温度应力起伏,提高结构的耐久性;有利于房间热稳定性;防止内部产生水蒸汽凝结;消除热桥;有利于旧房节能改造;节约使用空间.防水层不设在保温层上边,而是倒过来设在保温层底下,这种方法,在国外叫作"Upsidedown"构造方法;简称USD构法.外窗,外门和地面的保温设计对一栋建筑物来说,外窗户,外门和地面在外围护结构总面积中占有相当的比例,一般在30-60%之间.从冬季失热量来看,外窗,外门及地面的失热量要大于外墙和屋顶的失热丘,表3-5是西安建筑科技大学一栋住宅楼外围护结构各部分耗热量分布.窗户的保温设计控制窗墙面积比(表3-6)按我国设计规范,窗墙面积比=窗户洞口面积/外墙面积(开间*层高)提高气密性,减少冷风渗透我国的有关标准规定,在窗两侧空气压差为10Pa的条件.单位时间内每米缝长的空气渗透量q1的允许标准如下:在低层和多层建筑中应不大于4.0m3/(m.h)在中,高层建筑中应不大于2.5m3/(m.h)窗缝的处理提高窗户的保温能力改善窗框保温性能改善窗玻璃部分的保温能力合理选择窗户类型外门保温设计这里的外门包括户门(不采暖楼梯间),单元门(采暖楼梯间) 阳台门下部以及与室外空气直接接触的其他各式各样的门.门的热阻一般比窗户的热阻大,而比外墙和屋顶的热阻小,因而也是建筑外围护结构保温的薄弱环节,见表3-8地板的保温设计人体足部与地板直接接触传热地板面层材料的密度,比热容和导热系数值的大小是决定地面的热工指标吸热指数的重要参数.B是与传热阻R不同的另一个热工指标.B越大,则从人脚吸取的热量越多越快.根据B值,我国将地面划分为三类(表3-9).试验研究证明,地面对人体热舒适及健康影响最大的是厚度约3-4mm的面层材料.沿底层外墙周边局部的保温处理我国规范规定,对于严寒地区采暖建筑的底层地面,当建筑物周边无采暖管沟时,在外墙内侧0.51.0m范围内应铺设保温层,其热阻不应小于外墙的热阻.特殊部位保温设计围护结构交角处的保温设计围护结构的交角,包括外墙转角,内外墙交角,楼板或屋顶与外墙的交角等.第五节 被动式利用太阳能设计初步太阳能建筑主动式 运行中需要机械动力被动式 不需要机械动力直接受益式间接受益式集热墙水墙附加日光间第五节 被动式利用太阳能设计初步英国伦敦连排住宅原型第五节 被动式利用太阳能设计初步第五节 被动式利用太阳能设计初步第五节 被动式利用太阳能设计初步第一讲 建筑与气候（转）1.1室外热环境室外热环境是指作用在建筑外围护结构上的一切热物理量的总称；是室外气候的组成部分，是建筑设计的依据；建筑外围护结构的主要功能即在于抵御或利用室外热环境的作用。因此，要做好建筑热环境设计，必须掌握室外气候学的基本知识，熟悉建筑与气候的关系。1.1.1地区性气候及其特征对建筑的影响气候因素（日照、降水、温度、湿度等）直接影响建筑的功能、形式、围护结构。决定了建筑的形式是紧凑的还是疏松的？是封闭的还是开敞的？是厚重的还是轻盈的？是平屋顶还是坡屋顶所有这些构成了乡土建筑的最基本特征。气候与其它相关因素共同影响建筑。例如气候条件决定了一个地区的水源、植被状况，对地质土壤也有一定程度的影响，从而大体上限定了该地区的建筑材料。气候还会影响人、社会审美等方面的差异性，最终间接而又鲜明的影响到建筑本身。1.1.2气候与地方特征的技术策略：.建筑本身适应地域气候；.建筑所使用的材料尽可能的就地取材；.利用本地廉价劳动力，采取一种手工式、劳动密集型的作业方式；.建筑形式多采取低层高密度的模式；.采用一种可逐渐增长的模式，便于改建和扩建；.注重地方文化和民俗习惯，体现人文建筑。1.2 建筑气候分区及对建筑热工设计的基本要求不同的气候条件对房屋建筑提出不同的要求。炎热地区需要通风、遮阳、隔热，以防止室内过热。寒冷地区需要采暖、防寒和保温。为了明确建筑和气候两者的科学联系，使建筑可以充分地利用和适应气候条件，做到因地制宜，我国和世界分别进行了气候分区。1.2.1我国的气候分为五大区：严寒地区寒冷地区夏热冬冷地区夏热冬暖地区温和地区我国民用建筑热工设计规范从建筑热工设计的角度，对我国各地气候作区域划分，具体分区及设计要求见下表建筑热工设计分区及设计要求（表1-1）分区名称分区指标设计要求主要指标辅助指标严寒地区最冷月平均温度-10日平均温度5的天效 145d必须充分满足冬季保温要求，一般可不考虑夏季防热寒冷地区最冷月平均温度0-10日平均温度5的天数90145d应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热夏热冬冷地区最冷月平均温度010最热月平均温度2530日平均温度5的天数090d日平均温度25的天数40110d必须满足夏季防热要求，适当兼顾冬季保温夏热冬暖地区最冷月平均温度>10最热月平均温度2529日平均温度25的天数100200d必须充分满足夏季防热要求，一般可不考虑冬季保温温和地区最冷月平均温度013最热月平均温度1825日平均温度5的天数090d部分地区考虑冬季保温，一般可不考虑夏季防热1.2.2世界气候分区：英国人斯欧克莱（Szokoay)在建筑环境科学手册中根据空气温度、湿度、太阳辐射等项因素，将世界各地划分为4个气候区：湿热气候区干热气候区温和气候区寒冷气候区气候分区及建筑气候策略（表1-2）以气温和降水两个气候要素为基础，并参照自然植被的分布，把全球气候分为五个气候区：赤道潮热性气候区（A）干热性气候区（B）湿润性温和性气候区（C）湿润性冷温型气候区（D）极地气候（E）山地气候（H）其中A、C、D、E为湿润气候，B为干旱气候1.3 多姿多彩的全球气候全球气候分区图圆顶雪屋爱斯基摩小屋安纳沙兹人的“悬崖宫殿”中国传统民居形式陕西窑洞1.4 、影响建筑设计的气候因素我国幅员辽阔，地形复杂，各地区气候差异悬殊，北方的大陆性气候、沿海的海洋性气侯、南方的湿热气候、云南的高原气候、四川的盆地气候、吐鲁番的沙漠性气候等。空气温度、空气湿度、太阳辐射、风、降水、积雪、日照以及冻土等都是气候的要素。结合气候设计的五大要素：.太阳辐射.空气温度.气压与风.大气湿度.凝结与降水A）太阳辐射太阳辐射是来自太阳的电磁波辐射在地球表面上，太阳光谱的波长范围约在0.283.0微米之间。太阳光谱可大致划分为三个区段：紫外线、可见光（可见光的波长：0.38至 0.76微米）、红外线。太阳常数在地球大气层外，太阳与地球的平均距离处，与太阳光线相垂直的表面上、单位面积、单位时间里所接收到的太阳辐射能称为太阳常数。太阳常数值约为1367W/长波辐射与短波辐射凡是起源于太阳的辐射，包括地球上水面、玻璃和混凝土对太阳辐射的反射以及天空和云层的散射均属短波辐射。建筑物这一部分和另一部分之间通常传递的辐射能以及最后辐射输出的能都是长波辐射。直射辐射与散射辐射太阳辐射在透过大气层到地面的过程中又受到大气层中臭氧、水蒸气、二氧化碳等的吸收和反射而减弱。其中一部分穿过大气层直接辐射到地面的称为直射辐射；被大气层吸收后，再辐射到地面的称为散射辐射。B）室外温度室外空气温度取决于地球表面温度室外气温通常指距地面1.5m高、背阴处的空气温度。影响室外气温的主要因素有太阳辐射照度、气流状况、地面覆盖情况以及地形等等。空气温度取决于地球表面温度温度的年变化和日变化室外气温与城市热岛现象在建筑物与人口密集的大城市，由于地面覆盖物吸收的辐射热多，发热体也多，形成市中心的温度高于郊区，即“城市热岛”现象。 热岛现象的存在，使市中心温度较高的空气由于质量轻而向上升，郊区地面的较冷空气则从四面八方流向城市。市区热空气携带的一部分烟尘滞留在城市上空，一部分较重的在郊区沉降，污染地面，因此在城市规划中应减弱或避免产生热岛现象。热岛现象也有明显的日变化和年变化，一般冬季强夏季弱，夜晚强白天弱。避免或减弱热岛现象的措施：在城市中增加水面设置、扩大绿化面积。由于水的热容量大，并且可以通过蒸发吸收热量。绿化则除蒸发吸热外，对日辐射还有一定的反射作用，尤其在夏季日辐射照度很大时，可以显著降低周围的空气温度-绿化可以改善建筑周围小气候。避免方形、圆形城市面积的设计，多采用带形城市设计。C）气压与风三个全球性的风带：信风、西风和极风。季风系，是由于海、陆加热量的年差所造成的。海陆风，发生于山谷之处；沿海一带又有日风和夜风城市高楼风和街道风海陆风在白天，陆上的空气温度较同一纬度海上的空气温度为高，热气上升，海上的冷气流即吹向内陆。在夜间，此过程相反。山谷风在山区，局部的温差会造成局部地风型。风向和风速风主要是由于地球表面接受的日辐射不均匀所引起的空气流动造成的,同时受到地形、地势、地表覆盖、水陆分布等局部分布的影响，对一个地区来说风的变化有一定规律。地区的风向频率图（又称风玫瑰图）表示当地的风向规律。表示风的强弱用风速。气象学上将风分为十二级。（表1-3）风级风速（m/s)风名风的目测标准风级风速（m/s)风名风的目测标准000.5无风缓烟直上，树叶不动712.515.2疾风树干摇摆，大枝弯曲迎风步艰10.61.7软风绥烟一边斜，有风的感觉815.318.2大风大树摇摆，细枝折断21.83.3轻风树叶沙沙作响，风感觉显著918.321.5烈风大枝折断，轻物移动33.45.2微风树叶及细枝微动不息1021.625.1狂风拔树45.37.4和风树叶、细枝动摇1125.229.0暴风有重大损毁57.59.8清风大枝摆动12>29.0飓风风后破坏严重，一片荒凉69.912.4强风粗枝摇摆，电线呼呼作响D)空气湿度空气湿度，是指大气中的水蒸气含量，湿度的表示可以用绝对湿度、相对湿度以及大气中水蒸气分压力来表示。温度的日变化和年变化影响空气湿度如下图水蒸气压力主要随季节而变，通常夏季高于冬季。水蒸气压力在竖向高度上的递减量较气压的递减更快，因此，水蒸气的浓度随着海拔高度而降低。水蒸气压力最大的年变化发生在季风影响的区域内；这些季风从海洋上带来了热的湿空气，又从内陆带来了干燥的空气。 E）凝结与降水当含有一定量水汽的空气冷却时，容湿能力就降低，相对湿度渐渐增值饱和。对应于饱和状态时的空气温度称为露点。当空气因受冷而温度低于露点时，水蒸气含量就超过了空气的湿容量，过剩的水蒸气即发生凝结。第二讲：建筑热环境基础知识（转）2009-01-23 11:012.1 建筑中的传热现象2.1.1 传热：热量的传递在自然界中，只要存在温差就会有传热现象，热能由高温部位传至低温部位。2.1.2传热方式有三种:辐射、对流和导热。建筑物的传热大多是三种方式综合作用的结果.辐射：把热量以电磁波的形式从一个物体传向另一个物体的现象。凡温度高于绝对零度的物体，都可以发射同时也可以接受热辐射。对流：流体与流体之间、流体与固体之间发生相对位移时所产生的热量交换现象。导热：同一物体内部或相互接触的两物体之间由于分子热运动，热量由高温处向低温转移的现象。2.1.3 人的热传递为了保持体温，人体不间断的向周围环境散发热量。人体与室内环境的换热也是同时以辐射、对流、导热三种方式进行。人体的散热量决定于：室内空气温度、风速、围护结构内表面温度。2.2围护结构传热方式2.2.1 建筑中的热平衡建筑的得热和失热主要包括十个方面得热部分有五个方面:1)通过墙和屋顶的太阳辐射得热2)通过窗的太阳辐射得热3)居住者的人体散热4)电灯和其他设备散热5)采暖设备散热失热部分有五个方面:6)通过外围护结构的传热和对流辐射向室外散热7)空气渗透和通风带走热量8)地面传热9)室内水分蒸发，水蒸汽排出室外所带走的热量10)制冷设备吸热为取得建筑中的热平衡，让室内处于稳定的适宜温度中，在室内达到热舒适环境后应以上各项得热总和等于失热总和。即：1+2+3+4+5=6+7+8+9+102.2.2 导热导热：直接接触的物体由于有温度差时，质点作热运动而引起的热能传递过程。在固体、液体、气体中都存在导热现象。其各自的导热机理不同。气体：分子作无规则运动时相互碰撞而导热。液体：通过平衡位置间歇移动着的分子振动引起导热。固体：由平衡位置不变的质点振动引起导热。金属：通过自由电子的转移而导热。绝大多数的建筑材料（固体）中的热传递为导热过程温度场 温度梯度   热流密度A）温度场：在某一时刻物体内各点的温度分布。热量传递与物体内部温度的分布密切相关。温度 t是空间坐标x y z和时间的函数即不稳定温度场：温度分布随时间而变稳定温度场：温度分布不随时间而变一维温度场：温度只沿x一个坐标轴发生变化B）温度梯度等温面：温度场中同一时刻有相同温度各点连成的面。温度梯度：温度差t与沿法线方向两等温面之间距离n的比值的极限。C）热流密度（q）导热不能沿等温面进行，必须穿过等温面。热流密度(q）：单位时间内，通过等温面上单位面积的热量。等温面上面积元dF()，单位时间内通过的热量为dQ(w)导热基本方程傅立叶定律：物体内导热的热流密度的分布与温度分布有密切关系。傅立叶定律内容：匀质材料内各点的热流密度与温度梯度的大小成正比。 或：描述成一个物体在单位时间、单位面积上传递的热量与在其法线方向的温度变化率成正比。用公式表示：q单位时间、单位面积上通过的热量，又称热流密度或热流强度等温面温度在其法线方向上的变化率叫温度梯度表示材料导热能力的系数，称导热系数负号是因为热流有方向性，是以从高温向低温方向流动为正值;温度也是一个向量，以从低到高为正，二者相反。导热系数导热系数：指温度在其法线方向的变化率（温度梯度）为1/m时，在单位时间内通过单位面积的导热量。导热系数大，表明材料的导热能力强。其物理意义：在稳定传热状态下当材料厚度为1m两表面的温差为1时，在一小时内通过1截面积的导热量。各种物质的导热系数，均由实验确定。以金属的导热系数最大，非金属和液体次之，气体最小。各种材料的值大致范围是：气体为0.0060.6；液体为0.070.7；建筑材料和绝热材料为0.0253；金属为2.2420。 导热系数小于0.25的材料叫隔热材料（绝热材料），如石棉制品，泡沫混凝土，不流动的空气等。影响导热系数数值的因素：物质的种类（液体、气体、固体）、结构成分、密度、湿度、压力、温度等。2.2.3 对流和表面对流换热自然对流和受迫对流自然对流:由于流体冷热部分的密度不同而引起的流动。空气的自然对流是由于空气温度愈高密度愈小，当环境中存在空气温差时，低温密度大的空气与高温密度小的空气之间形成压力差（热压），产生自然对流。受迫对流：由于外力作用（如风吹泵压）而迫使流体产生对流。外力愈大，对流速度愈大。对流传热和对流换热对流传热：只发生在流体之间，流体之间发生相对运动传递热能。对流换热：包括流体之间的对流传热，也包括流体与固体之间的导热过程。表面对流换热表面对流换热：在空气温度与物体表面的温度不等时，由于空气沿壁面流动而使表面与空气之间所产生的热交换。表面对流换热量取决因素：温度差、热流方向（从上到下或从下到上，或水平方向）、气流速度、物体表面状况（形状粗糙程度）等。表面对流换热量的表示式：牛顿公式 对平壁表面，当空气温度t与壁表面温度一定时，表面对流换热量取决于“边界层”“边界层”指由壁面到气温恒定区之间的区域，包括层流区、过渡区、紊流区。在层流区内以空气导热传递热量。2.2.4 辐射换热辐射换热的特点:是发射体的热能变为电磁波辐射能，被辐射的物体又将所接受的辐射能转换成热能，温度越高，热辐射愈强烈。一个物体对外来的入射辐射可以有反射、吸收、和透射3种情况，他们与入射辐射的比值分别叫作物体对辐射的反射系数、吸收系数、透射系数。以入射辐射为1，则有不透明的物体则有为了方便研究，在理论上分为黑体、白体、灰体。黑体：对外来辐射全吸收的物体，白体：对外来辐射全反射的物体，透明体：对外来辐射全透过的物体灰体：自然界中介于黑体与白体之间的不透明物体。建筑材料多数为灰体。A）斯蒂芬-波尔兹曼定律黑体不但能将一切波长的外来辐射完全吸收，也能向外发射一切波长的辐射。在单位表面积、单位时间以波长=0的全波段向半球空间辐射的全部能量，称为黑体的全辐射力。黑体的全辐射力：用Eb表示黑体的全辐射力, 单位   W/m2；黑体的温度越高，其最大辐射力的波长愈短，如太阳相当于温度为6000K的黑体辐射，其最大辐射力波长为0.5m ；而16左右的常温物体发射的最大辐射力波长约在10m 。B）灰体   黑度灰体的辐射特性与黑体近似，但在同温度下其全辐射力低于黑体。工程上为了便于计算，将多数建筑材料视为灰体。灰体的全辐射力计算公式：-灰体的辐射系数，-灰体的绝对温度，；-灰体全辐射力，黑度：黑度又称发射率，是物体辐射系数与黑体辐射系数之比。黑体的黑度为1，其他物体黑度均小于1。用公式表示：辐射系数：可以表征物体向外发射辐射的能力。各种物体（灰体）的辐射系数均小于黑体。其数值大小取决于物体表层的化学性质、光洁度、颜色等。各种物体的辐射系数是由实验可确定。在一定温度下，物体对辐射热的吸收系数在数值上与其黑度相等，即物体辐射能力越大，它对外来辐射的吸收能力也越大；反之若辐射能力越小，则吸收能力也越小。C）反射系数对于多数不透明的物体来说，对外来入射的辐射只有吸收和反射，既吸收系数与反射系数之和等于1。吸收系数越大，则反射系数越小。如右图：擦光的铝表面对各种波长的辐射反射系数都很大，黑色表面对各种波长辐射的反射系数都很小；白色表面对波长为2m以下的辐射反射系数很大，波长6 m以上的辐射反射系数又很小，接近黑色表面。这种现象对建筑表面颜色和材料的选用有一定的影响。D）玻璃的温室效应常用的普通玻璃一般为透明材料，它只对波长为0.22.5m的可见光和近红外线有很高的透过率，而对波长为4m以上的远红外辐射的透过率却很低。玻璃对太阳辐射中大部分波长的光可以透过，而对一般常温物体所发射的辐射（多为远红外线）则透过率很低。这样通过玻璃获取大量的太阳辐射，使室内构件吸收辐射而温度升高，但室内构件发射的远红外辐射则基本不能通过玻璃再辐射出去，从而可以提高室内温度。在利用太阳能的建筑设计中，常用这一效应为节能服务。2.3 描述湿空气的物理量湿空气：指的是干空气与水蒸气的混合物，室内外的空气都是含有一定水分的湿空气。空气湿度：指空气中水蒸气的含量。水蒸气主要来自于水面、植物的蒸发 和其它潮湿表面，经风的携带遍布于空气中。描述湿空气的物理量有五个量：饱和水蒸气分压力()：在一定温度和气压下空气中所能容纳的水蒸气量有一定的限度，水蒸气量达到最高限度的空气称饱和空气，这时的水蒸气分压力称饱和水蒸气分压力。用表示，未饱和的水蒸气分压力用p表示。标准大气压下（气压相同时），空气温度愈高它所能容纳的水蒸气量也愈多。不同温度时的见建筑物理书后附录。空气的实际水蒸气分压力：在整个大气压力中有水蒸气所造成的那部分压力，单位为 (帕)绝对湿度（f）：每立方米湿空气中所含水蒸气的量。单位为g/m3相对湿度（）：在一定的温度和气压下空气中实际水蒸气分压力量与饱和水蒸气分压力量之比。=p