大學建筑物理學課后習題答案

1、建筑物理課后習題參考答案第一篇 建筑熱工學第一章 建筑熱工學基本知識習 題1-1、構成室內熱環(huán)境的四項氣候要素是什么？簡述各個要素在冬（或夏）季，在居室內，是怎樣影響人體熱舒適感的。答：（1）室內空氣溫度：居住建筑冬季采暖設計溫度為18，托幼建筑采暖設計溫度為20，辦公建筑夏季空調設計溫度為24等。這些都是根據人體舒適度而定的要求。（2）空氣濕度：根據衛(wèi)生工作者的研究，對室內熱環(huán)境而言，正常的濕度范圍是30-60%。冬季，相對濕度較高的房間易出現結露現象。（3）氣流速度：當室內溫度相同，氣流速度不同時，人們熱感覺也不相同。如氣流速度為0和3m/s時，3m/s的氣流速度使人更感覺舒適。（4）環(huán)境

2、輻射溫度：人體與環(huán)境都有不斷發(fā)生輻射換熱的現象。1-2、為什么說，即使人們富裕了，也不應該把房子搞成完全的“人工空間”？答：我們所生活的室外環(huán)境是一個不斷變化的環(huán)境，它要求人有袍強的適應能力。而一個相對穩(wěn)定而又級其舒適的室內環(huán)境，會導致人的生理功能的降低，使人逐漸喪失適應環(huán)境的能力，從而危害人的健康。1-3、傳熱與導熱（熱傳導）有什么區(qū)別？本書所說的對流換熱與單純在流體內部的對流傳熱有什么不同？答：導熱是指同一物體內部或相接觸的兩物體之間由于分子熱運動，熱量由高溫向低溫處轉換的現象。純粹的導熱現象只發(fā)生在密實的固體當中。圍護結構的傳熱要經過三個過程：表面吸熱、結構本身傳熱、表面放熱。嚴格地說，

3、每一傳熱過程部是三種基本傳熱方式的綜合過程。本書所說的對流換熱即包括由空氣流動所引起的對流傳熱過程，同時也包括空氣分子間和接觸的空氣、空氣分子與壁面分子之間的導熱過程。對流換熱是對流與導熱的綜合過程。而對流傳熱只發(fā)生在流體之中，它是因溫度不同的各部分流體之間發(fā)生相對運動，互相摻合而傳遞熱能的。1-4、表面的顏色、光滑程度，對外圍護結構的外表面和對結構內空氣間層的表面，在輻射傳熱方面，各有什么影響？答：對于短波輻射，顏色起主導作用；對于長波輻射，材性起主導作用。如：白色表面對可見光的反射能力最強，對于長波輻射，其反射能力則與黑色表面相差極小。而拋光的金屬表面，不論對于短波輻射或是長波輻射，反射能

4、力都很高，所以圍護結構外表面刷白在夏季反射太陽輻射熱是非常有效的，而在結構內空氣間層的表面刷白是不起作用的。1-5、選擇性輻射體的特性，對開發(fā)有利于夏季防熱的外表面裝修材料，有什么啟發(fā)？答：選擇性輻射體又稱非灰體，其輻射光譜與黑體光譜截然不同，甚至有的只能發(fā)射某些波長的輻射線。但是建筑材料多屬于灰體，根據非灰體的性質可開發(fā)非灰體的裝修材料，輻射和吸收某種特定的輻射線。由圖可知，選擇性輻射體的特性，具有間斷性，可將此特性利用起來，將外表面裝飾材料刷白，或進行淺色處理，對夏季反射太陽輻射熱也非常有效。1-6、書中給出的自然對流時計算c的三個公式中，系數分別為2.0，2.5，1.3，試說明系數不同的

5、原因。答：是因為結構和熱源位置不同，高溫密度小的空氣和低溫密度大的空氣之間進行對流換熱。 水平表面（熱流由下而上）有利于對流，所以取2.5水平表面（熱流由上而下）不利于對流，所以取1.3垂直表面 不影響對流，所以取2.01-7、試根據自己的經驗，列舉幾個外墻內表面或地面產生表面結露現象的實例，并說明結露的原因。答：例1、有些戶主由于使用不當，經常使室內出現許多水蒸氣，室內空氣容納不了的水蒸氣就凝結成水珠析出。由于山墻的建筑構造做法不到位，使山墻內表面溫度低于室內的露點溫度，而導致山墻表面出現結露，甚至霉變。例2、有些室內由于溫度降低，而使露點溫度降低，產生結露現象。若在建筑構造無總是的情況下，

6、居民生活方式不同，也會使房間產生結露的現象，居民在居住空間內頻繁進行類似于大蒸汽作業(yè)，就會使室內水蒸氣含量過高，出現結露現象。第二章 建筑圍護結構的傳熱原理及計算習 題2-1、建筑圍護結構的傳熱過程包括哪幾個基本過程，幾種傳熱方式？分別簡述其要點。答：建筑圍護結構傳熱過程主要包括三個過程：表面吸熱、結構本身傳熱、表面放熱。表面吸熱內表面從室內吸熱（冬季），或外表面從事外空間吸熱（夏季）結構本身傳熱熱量由高溫表面?zhèn)飨虻蜏乇砻姹砻娣艧嵬獗砻嫦蚴彝饪臻g散發(fā)熱量（冬季）,或內表面向室內散熱（夏季）2-2、為什么空氣間層的熱阻與其厚度不是成正比關系？怎樣提高空氣間層的熱阻？答：在空氣間層中，其熱阻主要取

7、決于間層兩個界面上的空氣邊界層厚度和界面之間的輻射換熱強度。所以，空氣間層的熱阻于厚度之間不存在成比例地增長關系。要提高空氣間層的熱阻可以增加間層界面上的空氣邊界層厚度以增加對流換熱熱阻；或是在間層壁面上涂貼輻射系數小的反射材料以增加輻射換熱熱阻。2-3、根據圖2-17所示條件，定性地作為穩(wěn)定傳熱條件下墻體內部的溫度分布線，應區(qū)別出各層溫度線的傾斜度，并說明理由。已知312。答：由可知，由于是穩(wěn)定傳熱，各壁面內的熱流都相同，當值越大時，各壁層的溫度梯度就越小，即各層溫度線的傾斜度就越小。2-4、如圖2-18所示的屋頂結構，在保證內表面不結露的情況下，室外外氣溫不得低于多少？并作為結構內部的溫度

8、分布線。已知：ti=22，i=60%，Ri= 0.115m2k/W，Re=0.043 m2k/W。解：由ti=22，i=60% 可查出Ps=2642.4Pa則 可查出露點溫度 要保證內表面不結露，內表面最低溫度不得低于露點溫度1）將圓孔板折算成等面積的方孔板2）計算計算多孔板的傳熱阻有空氣間層的部分（其中空氣間層的熱阻是0.17）無空氣間層的部分3）求修正系數 所以修正系數取0.934）計算平均熱阻5）計算屋頂總的傳熱系數6）計算室外溫度得 te=-24.79由此可得各層溫度是1=3.45 2=-15.923=-17.5 e=-21.84可畫出結構內部的溫度分布線。第三章 建筑保溫習 題3-1

9、、采暖居住房間的密閉程度（氣密化程度）對衛(wèi)生保健、經濟、能源消費等方面，各有什么影響？答：就保溫而言，房間的密閉性越好，則熱損失越少，從而可以在節(jié)約能源的基礎上保持室溫。但從衛(wèi)生要求來看，房間必須要有一定的換氣量。另一方面，過分密閉會妨礙濕氣的排除，使室內濕度升高，從而容易造成表面結露和圍護結構內部受潮。3-2、試從節(jié)約能源的角度分析，在相同面積的情況下，正方形平面與長方形平面何者有利？答：從節(jié)約能源的角度分析，就要控制建筑的體形系數即建筑的外表面積與其所包圍的體積之比。對于同樣的體積的建筑，在各面外圍護結構的傳熱情況均相同時，外表面面積越大，熱損失越多，所以在相同面積的情況下，正方形平面更為

10、有利。3-3、為什么我國規(guī)定圍護結構的總熱阻，不得小于最小總熱阻Rmin？答：規(guī)定圍護結構的總熱阻，不得小于最小總熱阻Rmin主要是因為：保證內表面不結露，即內表面溫度不得低于室內空氣的露點溫度；同時還要滿足一定的熱舒適條件，限制內表面溫度，以免產生過強的冷輻射效應。 3-4、說明允許溫差t的意義，并回答t大或小，哪一種的質量要求高？為什么？答：允許溫差是根據衛(wèi)生和建造成本等因素確定的。按允許溫差設計的圍護結構，其內表面溫度不會太低，一般可保證不會產生結露現象，不會對人體形成過分的冷輻射，同時，熱損失也不會太多。使用質量要求高的房間，允許溫差小一些。因為在同樣的室內外氣象條件下，按較下的允許溫

11、差確定的最小傳熱阻值，顯然要大一些，從而其圍護結構就具有了更大的保溫能力。3-5、試說明一般輕質材料保溫性能都比較好的道理，并解釋為什么并非總是越輕越好？答：影響材料保溫性能因素之一就是材料的密度。材料導熱系數的差別就在于材料的孔隙率的不同，孔隙越多，則孔隙傳熱的影響就越大，材料的導熱系數越小，材料的保溫性能越好。所以說一般輕質材料的保溫性能較好。但當孔隙率增加到一定程度，其孔壁溫差變大，輻射傳熱量加大，同時，大孔隙內的對流傳熱也增多，特別是由于材料骨架所剩無幾，使許多孔隙變成互相貫通的，使對流傳熱量顯著增加。所以說并非越輕越好。3-6、試詳述外保溫構造方法的優(yōu)缺點。答：外保溫的優(yōu)點：1、使墻

12、或屋頂的主要部分受到保護，大大降低溫度應力的起伏，提高結構的耐久性；2、外保溫對結構及房間的熱穩(wěn)定性有利；3、外保溫有利于防止或減少保溫層內部產生水蒸氣凝結；4、外保溫法使熱橋處的熱損失減少，并能防止熱橋內部表面局部結露 5、對于舊房的節(jié)能改造，外保溫處理的效果最好。外保溫的缺點：1、適用于規(guī)模不太大的建筑，才能準確判斷外保溫是否提高房間的熱穩(wěn)定性；2、在構造上較復雜，必須有保護層；3、由于要設保護層，所以造價要高。3-7、倒鋪屋面有哪些好處？目前在推廣應用方面存在什么困難？答：到鋪屋面法不僅可能完全消除內部結露的可能性，又是防水層得到保護，從而大大提高其耐久性。這種方法對保溫材料的要求更高，

13、而求目前都要在保溫層上面設置某種覆蓋層加以保護。對于保溫層，還沒有合適的理想材料，有些材料雖有不吸水、耐火、耐化學侵蝕等優(yōu)點，但英屬于脆性材料不利于施工，所以推廣有一定的困難。3-8、設在哈爾濱地區(qū)有一辦公樓，其屋頂為加氣混凝土條板平屋頂（圖3-26），試校核該屋頂是否滿足保溫要求？已知：ti=18，t=-26，t=-29，t=-31，t=-33。提示：加氣混凝土用在這種構造內時，其值和s值均應修正。a=1.15解：1）計算熱惰性指標，確定墻體類型則屬于II型，取t=-292）計算最低熱阻底限附加熱阻 3）計算屋頂的總熱阻 所以不滿足要求第四章 外圍護結構的濕狀況習 題4-1、圍護結構受潮后為

14、什么會降低其保溫性能，試從傳熱機理上加以闡明。答：材料的導熱系數是固體液體氣體，當圍護結構受潮后原來圍護結構中的水蒸氣就以液態(tài)凝結水的形式存在于圍護結構中，使圍護結構的導熱系數增大，保溫能力降低。4-2、采暖房屋與冷庫建筑在蒸汽滲透過程和隔汽處理原則上有何差異？答：對于采暖房屋蒸汽滲透過程是從室內向室外，而對于冷庫建筑蒸汽滲透過程是從室外向室內的過程。在設置隔汽層時，隔汽層應布置在蒸汽流入的一側，所以對采暖房屋應布置在保溫層內側，對于冷庫建筑應布置在隔熱層外側。4-3、試檢驗圖4-12中的屋頂結構是否需要設置隔汽層。已知：ti=18，i=65%；采暖期室外平均氣溫t=-5；平均相對濕度=50%

15、；采暖期h= 200天，加氣混凝土容重0=500kg/m3。解：1）計算各層的熱阻和水蒸汽滲透阻材料層dR=d/*104H=d/*104二氈三油0.010.170.0590.075水泥砂漿0.020.930.0220.90.02加氣混凝土0.060.190.2751.990.03水泥砂漿0.010.930.0110.90.01鋼筋混凝土板0.031.740.0170.1580.19R=0.384H=0.25*104由此可得：R0=0.11+0.384+0.04=0.534 H0=25002）計算室內外空氣的水蒸汽分壓力ti=18 ps=2062.5pa 則pi=2062.5×65%=

16、1340.6pati=-5 ps=401.3pa 則pi=401.3×50%=200.7pa3）計算圍護結構各層的溫度和水蒸汽分壓力 做出ps和p的分布線，兩線不相交，說明不需設置隔汽層。第五章 建筑防熱習 題5-1、試計算武漢地區(qū)（北緯30°）某廠房卷材屋頂的室外綜合溫度的平均值與最高值。已知：Imax=998W/m2（出現在12點）；326 W/m2；te，max=37（出現于15點）； W/（m2.K）; 解:1）室外平均綜合溫度,取tlr=3.5 2） 所以取修正系數為0.955-2、試計算武漢地區(qū)某廠房在自然通風下屋頂的內表面溫度狀況。其屋頂結構為：（1）鋼筋混凝

17、土板：厚度（2）泡沫混凝土隔熱層：厚度（3）水泥砂漿抹平層：厚度（4）卷村屋面：厚度（水平面的太陽輻射和室外氣溫資料參照習題5-1；其他條件可自行假設）。5-3、設北緯30°地區(qū)某住宅朝南窗口需設遮陽板，求遮擋七月中旬9時到15時所需遮陽板挑出長度及合理形式。已知窗口高1.8米，寬2.4米，窗間墻寬1.6米，厚0.18米。5-4、試從隔熱的觀點來分析：（1）多層實體結構；（2）有封閉空氣間層結構；（3）帶有通風間層的結構；它們的傳熱原理及隔熱的處理原則。答：1、多層實體結構它的傳熱主要是實體結構的導熱，在進行隔熱處理時可通過增加實體結構的熱阻，以降低結構的導熱系數，從而增加隔熱能力；

18、2、有封閉空氣間層結構它的傳熱主要是間層中的輻射傳熱，在進行隔熱處理時可在間層壁面貼輻射系數小的反射材料，以減小輻射傳熱量，從而增加隔熱能力；3、帶有通風間層的結構它的傳熱主要是對流傳熱，當室外空氣流經間層時，帶走部分從面層傳下的熱量，從而減少透過基層傳入室內的熱量。因此，可通過增加間層的通風量，來達到隔熱的目的。5-5、為提高封閉間層的隔熱能力應采取什么措施？外圍護結構中設置封閉空氣間層其熱阻值在冬季和夏季是否一樣？試從外墻及屋頂的不同位置加以分析。答：為提高封閉間層的隔熱能力，可以在間層內鋪設反射系數大、輻射系數小的材料（如鋁箔），以減少輻射傳熱量。由于季節(jié)不同，太陽的高度角和方位角的不同

19、，所以在冬季屋頂的太陽輻射熱較小，而外墻接受的太陽輻射于夏季相比較變化不大。所以對于屋頂冬季的熱阻值比夏季小，而外墻則變化不大。5-6、試從降溫與防止地面泛潮的角度來分析南方地區(qū)幾種室內地面（木地板、水泥地、磨石子地或其他地面）中，在春季和夏季哪一種地面較好？該地面外于底層或樓層時有無區(qū)別？答：采用熱惰性小、表面呼吸性較好的地面材料，較為適宜。所以采用木地板為宜。底層的地面對防潮要求更為嚴格。第六章 建筑日照習 題6-1、用計算法計算出北緯40°地區(qū)四月下旬下午3點的太陽高度角和方位角，日出、日沒時刻和方位角。解：）（）即±時分日出時刻時分時分日落時刻時分時分6-2、試求學

20、校所在地區(qū)或任選一地區(qū)的當地平均太陽時12點，相當于北京標準時間多少？兩地時差多少？解：烏魯木齊的經度是87037時分時分所以，兩地時差為時分6-3、試繪制學校所在地或任選一緯度地區(qū)（如北緯30°、35°、45°等）春秋分的棒影日照圖。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陽光，試求天津（北緯39°06´）和上海（北緯31°12´）兩地，其房屋最小間距各為多少？（提示：先求出兩地冬至中午有太陽高度角，再按棒與影的關系式求得間距）。6-5、北緯40°地區(qū)有一雙坡頂房屋，朝向正南、北，東西長8米，南北

21、寬6米，地面至屋檐高4米，檐口屋屋脊高2米，試用日照棒影圖求該房屋于春（秋）分上午10點投于地面上的日照陰影。6-6、將例5-2用計算法求遮陽板挑出長度和合理形式，改用棒影圖方法解之，并與第五章用計算法所得的結果加以比較。若朝向改為南偏東10°，則遮陽板如何設計。第二篇 建筑光學第七章 建筑光學基本知識習 題7-1波長為540nm的單色光源，其輻射功率為5W，試求（1）這單色光源發(fā)出的光通量；（2）如它向四周均勻發(fā)射光通量，求其發(fā)光強度；（3）離它2米處的照度。解：）對于波長為的查氣光視效率是則有）發(fā)光強度）照度7-、一個直徑為250mm的乳白玻璃球形燈罩，內裝一個光通量為1260l

22、m的白熾燈，設燈罩的透光系數為0.60,求燈罩外表面亮度(不考慮燈罩的內反射)。解：7-、一房間平面尺寸為7×15m，凈空高為5m。在天棚中布置一亮度為500nt的均勻擴散光源，其尺寸為5×13m，求房間正中和四角處的地面照度（不考慮室內反射光）。解：）正中）四角地面7-、有一物件尺寸為0.22mm，視距為750mm，設它與背景的亮度對比為0.25。求達到辨別機率為95%時所需的照度。如對比下降為0.2，需要增加照度若干才能達到相同視度？解：求視角由于查圖可得所需照度若對比度下降為0.則所需照度7-、有一白紙的反光系數為0.8，最低照度是多少是我們才能看見它？達到刺眼時的照

23、度又是多少？解：最低照度達到刺眼的照度7-、式說明光通量與發(fā)光強度，照度與亮度間的區(qū)別和關系？答：光通量是人眼對光的感覺量為基準的單位；發(fā)光強度是光通量的空間密度；照度是被照面光通量的密度；亮度是發(fā)光體在視線方向上單位面積發(fā)出的發(fā)光強度。7-、看電視時，房間完全黑暗好，還是有一定亮度好？為什么？答：房間亮點好。這是因為人眼的感光細胞分為：桿體細胞和椎體細胞。在亮環(huán)境下是錐體細胞起作用，暗環(huán)境下是桿體細胞起作用。當房間亮一些時，不會使桿體細胞和椎體細胞交替起作用，可以減少視覺疲勞。同時，房間亮一點可以避免產生直接眩光。7-、為什么有的商店大玻璃櫥窗能夠象鏡子似地照出人像，卻看不清里面陳列的展品？答：這是由于產生二次反射眩光 采取的措施：提高櫥窗里商品的表面亮度； 將櫥窗玻璃做成傾斜或彎曲。7-、你們教室的黑板上是否存在反射眩光（窗、燈具），怎么形成的？如何消除它？答：存在。是由視野中的光澤表面的反射所產生的。減小