建筑物理1-1章

1、建筑物理建筑物理建筑熱工學(xué)建筑熱工學(xué) 建筑建筑 光學(xué)光學(xué) 建筑聲學(xué)建筑聲學(xué)教學(xué)安排教學(xué)安排l建筑物理共建筑物理共64學(xué)時。學(xué)時。l教材：教材：建筑物理建筑物理，東南大學(xué)，東南大學(xué) 柳孝圖。柳孝圖。l教學(xué)內(nèi)容以教材為主，適當(dāng)刪減或補(bǔ)充，講課次序不一教學(xué)內(nèi)容以教材為主，適當(dāng)刪減或補(bǔ)充，講課次序不一定全按教材。定全按教材。l考試內(nèi)容以講課和作業(yè)為準(zhǔn)，請同學(xué)適當(dāng)做好筆記。考試內(nèi)容以講課和作業(yè)為準(zhǔn)，請同學(xué)適當(dāng)做好筆記。l考試：閉卷考試?？荚嚕洪]卷考試。物理環(huán)境概論物理環(huán)境概論l建筑熱環(huán)境建筑熱環(huán)境l建筑光環(huán)境建筑光環(huán)境l建筑聲環(huán)境建筑聲環(huán)境建筑熱環(huán)境建筑熱環(huán)境l室內(nèi)溫度、濕度、通風(fēng)如何滿足人的舒適性要求

2、？室內(nèi)溫度、濕度、通風(fēng)如何滿足人的舒適性要求？l圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、防熱機(jī)理和措施？圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、防熱機(jī)理和措施？l墻體內(nèi)部冷凝現(xiàn)象的研究以及預(yù)防措施？墻體內(nèi)部冷凝現(xiàn)象的研究以及預(yù)防措施？l節(jié)能建筑的原則？節(jié)能建筑的原則？l室內(nèi)通風(fēng)？室內(nèi)通風(fēng)？l建筑日照，太陽能的利用？建筑日照，太陽能的利用？建筑光環(huán)境建筑光環(huán)境l光照的度量及視覺特征？光照的度量及視覺特征？l建筑的采光標(biāo)準(zhǔn)及措施？建筑的采光標(biāo)準(zhǔn)及措施？l室內(nèi)照明？室內(nèi)照明？l各類電光源、燈具發(fā)光原理、發(fā)光特性及使用？各類電光源、燈具發(fā)光原理、發(fā)光特性及使用？建筑聲環(huán)境建筑聲環(huán)境l人的聽覺特性（頻率特性、定位、哈斯效應(yīng)人的聽覺特性（頻率特性、定位

3、、哈斯效應(yīng)等）？等）？l建筑內(nèi)音質(zhì)的控制？建筑內(nèi)音質(zhì)的控制？l噪聲控制？噪聲控制？l隔聲？隔聲？第第1.11.1章章 室內(nèi)熱環(huán)境室內(nèi)熱環(huán)境第第1.21.2章章 建筑熱工學(xué)基本知識建筑熱工學(xué)基本知識第第1.31.3章章 建筑保溫建筑保溫第第1.41.4章章 建筑防熱建筑防熱第第1.51.5章章 建筑日照與遮陽建筑日照與遮陽第第1.11.1章章 室內(nèi)熱環(huán)境室內(nèi)熱環(huán)境 室內(nèi)氣候?qū)θ梭w的影響主要表現(xiàn)在冷熱感。冷熱感室內(nèi)氣候?qū)θ梭w的影響主要表現(xiàn)在冷熱感。冷熱感取決于人體新陳代謝產(chǎn)生的熱量和人體向周圍環(huán)境散熱取決于人體新陳代謝產(chǎn)生的熱量和人體向周圍環(huán)境散熱量之間的平衡關(guān)系，如圖。量之間的平衡關(guān)系，如圖。c

4、rmqqqqq000qqq體溫恒定；體溫恒定；體溫上升；體溫上升；體溫下降。體溫下降。qr: 人體與環(huán)境輻射換熱率qw: 人體蒸發(fā)散熱率qm: 人體新陳代謝產(chǎn)熱率qc:人體與環(huán)境對流換熱率室內(nèi)熱環(huán)境室內(nèi)熱環(huán)境 所謂按正常比例散熱，指的是對流換所謂按正常比例散熱，指的是對流換熱約占總散熱量的熱約占總散熱量的25-3025-30 ，輻射散熱約，輻射散熱約為為45-505-50 ，呼吸和無感覺蒸發(fā)散熱約占，呼吸和無感覺蒸發(fā)散熱約占 25-3025-30 ，處于舒適狀況的熱平衡，可稱，處于舒適狀況的熱平衡，可稱之為之為“正常熱平衡正常熱平衡”。室外熱環(huán)境：室外熱環(huán)境：構(gòu)成室外熱環(huán)境的主要氣候因素：構(gòu)成

5、室外熱環(huán)境的主要氣候因素： 太陽輻射、溫度、濕度和風(fēng)等。太陽輻射、溫度、濕度和風(fēng)等。1. 1. 太陽輻射太陽輻射: : 太陽輻射是房屋外部的主要熱源：太陽輻射是房屋外部的主要熱源： 如圖：太陽輻射圖解如圖：太陽輻射圖解 到達(dá)地面的太陽輻到達(dá)地面的太陽輻射又可分為：直接輻射射又可分為：直接輻射和散射輻射。和散射輻射。進(jìn)入大氣上界的進(jìn)入大氣上界的太陽輻射太陽輻射100被氣體分子被氣體分子與塵埃吸收與塵埃吸收15云吸收云吸收 3因散射而反射因散射而反射5云反射云反射21地面反射地面反射 6總反射：總反射：32總吸收：總吸收：68地面吸收地面吸收50 影響太陽輻射強(qiáng)影響太陽輻射強(qiáng)度的因素：太陽高度的因

6、素：太陽高度角、大氣透明度、度角、大氣透明度、地理緯度、云量和地理緯度、云量和海拔高度等。海拔高度等。2. 2. 風(fēng)風(fēng) 風(fēng)：就是大氣的流動。大氣環(huán)流是各地氣候差異風(fēng)：就是大氣的流動。大氣環(huán)流是各地氣候差異的原因。的原因。 風(fēng)的種類：風(fēng)的種類： 季候風(fēng)季候風(fēng)：由大氣環(huán)流形成的風(fēng)，在一年內(nèi)隨季節(jié)不：由大氣環(huán)流形成的風(fēng)，在一年內(nèi)隨季節(jié)不同而有規(guī)律變換方向。例如：我國氣候特點之一就是同而有規(guī)律變換方向。例如：我國氣候特點之一就是季風(fēng)性強(qiáng)。季風(fēng)性強(qiáng)。地方風(fēng)地方風(fēng)：由于地面上水陸分布，地勢起伏，表面覆：由于地面上水陸分布，地勢起伏，表面覆蓋等地方性條件不同而引起小范圍內(nèi)的大氣環(huán)流。蓋等地方性條件不同而引起

7、小范圍內(nèi)的大氣環(huán)流。 如：水陸風(fēng)，山谷風(fēng)，庭院風(fēng)，巷道風(fēng)，這些都是由如：水陸風(fēng)，山谷風(fēng)，庭院風(fēng)，巷道風(fēng)，這些都是由于局部受熱不均而引起的，其特點是日夜交替變向。于局部受熱不均而引起的，其特點是日夜交替變向。 風(fēng)的描述：風(fēng)的描述： 風(fēng)通常是以水平運動為主的空氣運動。風(fēng)的描述風(fēng)通常是以水平運動為主的空氣運動。風(fēng)的描述包括風(fēng)向和風(fēng)速。包括風(fēng)向和風(fēng)速。 風(fēng)玫瑰圖能直觀反映一個地方的風(fēng)速和風(fēng)向。如下圖。風(fēng)玫瑰圖能直觀反映一個地方的風(fēng)速和風(fēng)向。如下圖。( (a)a)為某地夏季七月的風(fēng)向頻率分布；為某地夏季七月的風(fēng)向頻率分布；( (b)b)為各方位的風(fēng)速。為各方位的風(fēng)速。3. 3. 氣溫氣溫: : 氣溫：指

8、空氣的溫度。一般氣象學(xué)上所指氣溫是距地面氣溫：指空氣的溫度。一般氣象學(xué)上所指氣溫是距地面 高處的空氣溫度。高處的空氣溫度。 影響氣溫的主要因素：入射到地面上的太陽輻射熱量，影響氣溫的主要因素：入射到地面上的太陽輻射熱量，地形與地表面的覆蓋以及大氣環(huán)流的熱交換作用等。其中，地形與地表面的覆蓋以及大氣環(huán)流的熱交換作用等。其中，太陽輻射起決定作用。太陽輻射起決定作用。 氣溫變化：四季變化氣溫變化：四季變化（年變化）、日變化和隨（年變化）、日變化和隨地理緯度的變化。地理緯度的變化。m5 . 14. 4. 空氣空氣濕濕度度: : 空氣濕度：表示大氣濕潤程度。一般用相對濕度表示?？諝鉂穸龋罕硎敬髿鉂駶櫝潭?/p>

9、。一般用相對濕度表示。 相對濕度的日變化通常與氣溫的日變化相反：如圖相對濕度的日變化通常與氣溫的日變化相反：如圖11-111-1 我國各地的相對濕度：我國各地的相對濕度：受海洋氣候影響，南方大部分地區(qū)相對濕度一年內(nèi)夏季最大，受海洋氣候影響，南方大部分地區(qū)相對濕度一年內(nèi)夏季最大，秋季最??；華南和東南沿海秋季最?。蝗A南和東南沿海一帶因春季海洋氣團(tuán)入侵，一帶因春季海洋氣團(tuán)入侵，且此時溫度還不高，形成較且此時溫度還不高，形成較大相對濕度，大約以大相對濕度，大約以3-53-5月月為最大，秋季最小，南方地為最大，秋季最小，南方地區(qū)在夏季之交氣候潮濕，室區(qū)在夏季之交氣候潮濕，室內(nèi)地面常出現(xiàn)泛潮現(xiàn)象。內(nèi)地面常

10、出現(xiàn)泛潮現(xiàn)象。5. 5. 降水降水: : 指從地球表面蒸發(fā)出去的大量水汽進(jìn)指從地球表面蒸發(fā)出去的大量水汽進(jìn)入大氣層，經(jīng)凝結(jié)后又降到地面上的液態(tài)入大氣層，經(jīng)凝結(jié)后又降到地面上的液態(tài)或固態(tài)水分。如：雨、雪、冰、雹等?；蚬虘B(tài)水分。如：雨、雪、冰、雹等。l各地區(qū)建筑物的形式、風(fēng)格受氣候條件的影響。各地區(qū)建筑物的形式、風(fēng)格受氣候條件的影響。熱環(huán)境的綜合評價熱環(huán)境的綜合評價l略略第第1.21.2章章 建筑熱工學(xué)基本知識建筑熱工學(xué)基本知識2-1 2-1 傳熱的基本方式傳熱的基本方式2-22-2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程2-32-3 濕空氣的物理性質(zhì)濕空氣的物理性質(zhì)溫度溫度lT=t+273.16l

11、F=32+9/5tl溫度：分子平均平動動能。溫度：分子平均平動動能。l絕對絕對溫標(biāo)溫標(biāo)k，絕對零度，水的三相點，溫度計，絕對零度，水的三相點，溫度計，超導(dǎo)。超導(dǎo)。國際單位制國際單位制SI基本單位基本單位名稱名稱單位單位代號代號單位定義單位定義長度長度米米m質(zhì)量質(zhì)量千克千克Kg時間時間秒秒s電流電流安培安培A熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度開爾文開爾文K物質(zhì)的量物質(zhì)的量摩爾摩爾mol發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度坎德拉坎德拉Cd平面角平面角弧度弧度rad立體角立體角球面度球面度r7-1 傳熱的基本方式傳熱的基本方式l傳熱的特點：傳熱發(fā)生在有溫度差的地方，并且總是傳熱的特點：傳熱發(fā)生在有溫度差的地方，并且總是自發(fā)地由高溫處

12、向低溫處傳遞。自發(fā)地由高溫處向低溫處傳遞。l 實際傳熱過程l 溫度場l傳熱有三種基本方式（如圖傳熱有三種基本方式（如圖7-17-1）：）： 1. 1. 導(dǎo)熱導(dǎo)熱 2. 2. 對流對流 3. 3. 輻射輻射一、導(dǎo)熱：（傳熱）一、導(dǎo)熱：（傳熱）l定義：指溫度不同的物體直接接觸時，靠物質(zhì)微觀定義：指溫度不同的物體直接接觸時，靠物質(zhì)微觀粒子（分子、原子、自由電子等）的熱運動引起的粒子（分子、原子、自由電子等）的熱運動引起的熱能轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。熱能轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。l導(dǎo)熱可在固體、液體、和氣體中發(fā)生，但只有在密導(dǎo)熱可在固體、液體、和氣體中發(fā)生，但只有在密實的固體中才存在單純的導(dǎo)熱過程。實的固體中才存在單純的導(dǎo)熱過程。

13、l在建筑熱工學(xué)中，大量課題涉及非金屬固體材料的在建筑熱工學(xué)中，大量課題涉及非金屬固體材料的導(dǎo)熱，有時也涉及空氣、水分或金屬導(dǎo)熱問題。導(dǎo)熱，有時也涉及空氣、水分或金屬導(dǎo)熱問題。二、對流：二、對流：l定義：對流只發(fā)生在流體中，是因溫度不同的各部分流體定義：對流只發(fā)生在流體中，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。之間發(fā)生相對運動，互相摻合而傳遞熱能的。l促使流體產(chǎn)生對流的原因：促使流體產(chǎn)生對流的原因： 1. 1. 本來溫度相同的流體，因其中某一部分受熱（或冷卻）本來溫度相同的流體，因其中某一部分受熱（或冷卻）而產(chǎn)生溫度差，形成對流運動，稱為而產(chǎn)生溫度差，形成對流運動，稱為

14、“自然對流自然對流”。 2. 2. 因受外力作用（如風(fēng)吹、泵壓等）迫使流體產(chǎn)生對流，因受外力作用（如風(fēng)吹、泵壓等）迫使流體產(chǎn)生對流，稱為稱為“受迫對流受迫對流”。l工程上遇到的一般是流體流過一個固體壁面時發(fā)生的熱量工程上遇到的一般是流體流過一個固體壁面時發(fā)生的熱量交換過程，稱為交換過程，稱為“對流換熱對流換熱”。l單純的對流換熱不存在，總伴隨有導(dǎo)熱發(fā)生。單純的對流換熱不存在，總伴隨有導(dǎo)熱發(fā)生。三、輻射：三、輻射：l定義：輻射指依靠物體表面向外發(fā)射熱射線（能產(chǎn)生顯著定義：輻射指依靠物體表面向外發(fā)射熱射線（能產(chǎn)生顯著效應(yīng)的電磁波）來傳遞能量的現(xiàn)象。效應(yīng)的電磁波）來傳遞能量的現(xiàn)象。l自然界中凡溫度高

15、于絕對零度（自然界中凡溫度高于絕對零度（0 0K K）的物體，都能發(fā)射的物體，都能發(fā)射輻射熱，同時，也不斷吸收其它物體投射來的輻射熱。輻射熱，同時，也不斷吸收其它物體投射來的輻射熱。l特點：輻射換熱時有能量轉(zhuǎn)化：特點：輻射換熱時有能量轉(zhuǎn)化：熱能熱能 - -輻射能輻射能- - 熱能熱能 參與換熱的物體無須接觸。參與換熱的物體無須接觸。l如圖，輻射熱的反射、如圖，輻射熱的反射、 吸收與透射。吸收與透射。 例：普通窗玻璃例：普通窗玻璃 的保溫能力、吸熱玻璃的保溫能力、吸熱玻璃 實際傳熱過程：實際傳熱過程：l例：冬季，室內(nèi)通過外墻向室外傳熱是包含例：冬季，室內(nèi)通過外墻向室外傳熱是包含三種基本傳熱方式的

16、復(fù)雜過程。如圖所示：三種基本傳熱方式的復(fù)雜過程。如圖所示：對流輻射導(dǎo)熱對流輻射 溫度場：溫度場：l熱量傳遞的動力是溫度差，研究傳熱時必須知道物熱量傳遞的動力是溫度差，研究傳熱時必須知道物體的溫度分布。體的溫度分布。l對某一物體或某一空間來說，某一瞬時，物體內(nèi)各對某一物體或某一空間來說，某一瞬時，物體內(nèi)各點的溫度總計叫點的溫度總計叫溫度場溫度場。l物體內(nèi)各點溫度不隨時間變化，稱為物體內(nèi)各點溫度不隨時間變化，稱為穩(wěn)定溫度場穩(wěn)定溫度場；反之，則為反之，則為不穩(wěn)定溫度場不穩(wěn)定溫度場。l在穩(wěn)定溫度場內(nèi)發(fā)生的熱量傳遞過程為在穩(wěn)定溫度場內(nèi)發(fā)生的熱量傳遞過程為穩(wěn)定傳熱過程穩(wěn)定傳熱過程；在不穩(wěn)定溫度場內(nèi)發(fā)生的熱

17、量傳遞過程為在不穩(wěn)定溫度場內(nèi)發(fā)生的熱量傳遞過程為不穩(wěn)定傳熱不穩(wěn)定傳熱過程。過程。2-2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程一、平壁導(dǎo)熱一、平壁導(dǎo)熱二、對流換熱二、對流換熱三、輻射換熱三、輻射換熱一、平壁導(dǎo)熱：一、平壁導(dǎo)熱：l定義：指通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料傳熱。定義：指通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料傳熱。l經(jīng)過單層平壁導(dǎo)熱經(jīng)過單層平壁導(dǎo)熱l經(jīng)過多層平壁導(dǎo)熱經(jīng)過多層平壁導(dǎo)熱經(jīng)過單層平壁導(dǎo)熱：經(jīng)過單層平壁導(dǎo)熱：l設(shè)一單層勻質(zhì)平壁（設(shè)一單層勻質(zhì)平壁（如圖如圖7-27-2），厚），厚 d d 平壁內(nèi)、外溫度為平壁內(nèi)、外溫度為 i i 、 e e （設(shè)（設(shè) i i e e , , 且均不隨時間變化）。且均不隨時間變化）。F

18、dQei)(l單位時間內(nèi)通過單位面積的熱流量，稱為單位時間內(nèi)通過單位面積的熱流量，稱為熱流強(qiáng)度熱流強(qiáng)度。Rddqeieiei)(（7-3）l這是一穩(wěn)定導(dǎo)熱問題，實踐證明，通過這是一穩(wěn)定導(dǎo)熱問題，實踐證明，通過壁體的熱流量壁體的熱流量Q Q 滿足下面關(guān)系式：滿足下面關(guān)系式： l熱阻熱阻 ：在同樣溫差條件下，熱阻越大，通過材料：在同樣溫差條件下，熱阻越大，通過材料層的熱量越少；增加熱阻的方法：加大平壁厚度或選用導(dǎo)層的熱量越少；增加熱阻的方法：加大平壁厚度或選用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料。熱系數(shù)小的材料。說明：說明：dR l導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) ：當(dāng)材料層單位厚度內(nèi)的溫差為：當(dāng)材料層單位厚度內(nèi)的溫差為 10C 時

19、，在時，在 1小時內(nèi)通過小時內(nèi)通過 1m2 表面積的熱量。表面積的熱量。l 影響影響 的最大因素是：的最大因素是：容重容重和和濕度濕度。材料材料導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)W/(mK)特點特點氣體氣體0.0060.6最小最小液體液體0.070.7次之次之金屬金屬2.2420最大最大非金屬非金屬0.33.5常用建材常用建材保溫隔熱材料保溫隔熱材料 e e , , 且均不且均不隨時間變化），可用隨時間變化），可用 2 2 、 3 3 表示層間接觸面的溫表示層間接觸面的溫度。度。l將多層壁視為三個單層將多層壁視為三個單層壁，分別算出通過每層壁，分別算出通過每層壁的熱流強(qiáng)度為：壁的熱流強(qiáng)度為：)(2111idq)

20、(32222dq)(3333edql穩(wěn)定導(dǎo)熱條件下有：穩(wěn)定導(dǎo)熱條件下有：321qqqq321332112RRRdddqeieil由以上四式解得：由以上四式解得： （7-4）ln n層多層壁的導(dǎo)熱計算公式：層多層壁的導(dǎo)熱計算公式： l各層接觸面的溫度：各層接觸面的溫度：l多層壁內(nèi)第多層壁內(nèi)第 層與第層與第 層之間接觸面溫度：層之間接觸面溫度：)(2211122231112ddqdqdqnjjnRq111)(221111jjjdddq j1j作業(yè)作業(yè)l某磚墻某磚墻(=1.1W/mk)厚厚24cm,外側(cè)保溫材料外側(cè)保溫材料(=0.2W/mk)厚厚5cm,內(nèi)側(cè)抹灰內(nèi)側(cè)抹灰(=0.8W/mk)厚厚度度0

21、.5cm。內(nèi)表面溫度。內(nèi)表面溫度25,外表面溫度外表面溫度-10 ,求通過墻體的熱流強(qiáng)度求通過墻體的熱流強(qiáng)度,并圖示溫度分布并圖示溫度分布.l要求在課堂內(nèi)完成要求在課堂內(nèi)完成.二、對流換熱：二、對流換熱：l層流邊界層：由于摩擦力作用，在緊貼固體壁面處有一層流邊界層：由于摩擦力作用，在緊貼固體壁面處有一平行于固體壁面流動的流體薄層，叫平行于固體壁面流動的流體薄層，叫“層流邊界層層流邊界層”。ccccRtattaq1)(l對流換熱過程：（對流換熱過程：（如圖如圖7-47-4） 傾斜直線區(qū)傾斜直線區(qū)層流邊界層層流邊界層； 拋物線區(qū)拋物線區(qū)流體核心部分流體核心部分 ； 水平線區(qū)水平線區(qū)過度區(qū)過度區(qū) 。

22、l對流換熱計算公式：對流換熱計算公式：l確定對流換熱系數(shù)確定對流換熱系數(shù) ： 對流換熱系數(shù)包含了影響對流換熱強(qiáng)度的一切因素。建筑對流換熱系數(shù)包含了影響對流換熱強(qiáng)度的一切因素。建筑熱工學(xué)中常遇到的對流換熱問題都是指固體壁面與空氣間熱工學(xué)中常遇到的對流換熱問題都是指固體壁面與空氣間的換熱，據(jù)具體情況選用表的換熱，據(jù)具體情況選用表7-17-1公式：公式：ca三、輻射換熱：三、輻射換熱：l本質(zhì)：物體表面向外輻射出的電磁波在空間傳播；電磁本質(zhì)：物體表面向外輻射出的電磁波在空間傳播；電磁波的波長可從波的波長可從 到數(shù)公里；不同波長的電磁波落到到數(shù)公里；不同波長的電磁波落到物體上可產(chǎn)生各種不同的效應(yīng)（如圖物

23、體上可產(chǎn)生各種不同的效應(yīng)（如圖7-57-5）；）； 紅外線：波長范圍紅外線：波長范圍 ； 熱射線：波長范圍熱射線：波長范圍 ； 熱輻射：熱射線的傳播過程。熱輻射：熱射線的傳播過程。1、輻射換熱的本質(zhì)和特點：、輻射換熱的本質(zhì)和特點：m610m6008 . 0m404 . 0l特點：特點： （1 1）輻射換熱中伴隨有能量形式的轉(zhuǎn)化：）輻射換熱中伴隨有能量形式的轉(zhuǎn)化： 一物體內(nèi)能一物體內(nèi)能電磁波電磁波另一物體內(nèi)能另一物體內(nèi)能； （2 2）電磁波可在真空中傳播，故輻射換熱不需）電磁波可在真空中傳播，故輻射換熱不需有任何中間介質(zhì)，也不需冷熱物體直接接觸；有任何中間介質(zhì)，也不需冷熱物體直接接觸； （3 3

24、）一切物體，不論溫度高低都在不停地對外）一切物體，不論溫度高低都在不停地對外輻射電磁波，輻射換熱是兩物體互相輻射的結(jié)果。輻射電磁波，輻射換熱是兩物體互相輻射的結(jié)果。高溫高溫低溫低溫l物體對外來射線的反應(yīng)遵循與可見光相同的規(guī)律。物體對外來射線的反應(yīng)遵循與可見光相同的規(guī)律。 設(shè)有能量為設(shè)有能量為I0 的熱射線投射到物體表面，則其中的熱射線投射到物體表面，則其中 Ir 被反射，被反射，Ia 被吸收，被吸收，It 可能透過物體。（如圖可能透過物體。（如圖7-67-6）2、輻射能的吸收、反射和透射：、輻射能的吸收、反射和透射：otarIIII11hhhotoaorIIIIII透射系數(shù)l由能量守恒：由能量

25、守恒： 或或l一般，固體和液體都是不透明的，即一般，固體和液體都是不透明的，即 h =0 l因此因此 h + h = 1 所以，所以， 凡是善于反射的物體一定不善于吸收（磨光的鋁、凡是善于反射的物體一定不善于吸收（磨光的鋁、鎳鎳鉻鉻板、研磨的黃銅板、研磨的黃銅 h 0.020.04 ，反之亦然。，反之亦然。l嚴(yán)格說，物體對不同波長的外來輻射的吸收、反射及透射嚴(yán)格說，物體對不同波長的外來輻射的吸收、反射及透射的性能不同。的性能不同。 l絕對白體絕對白體（簡稱白體）：能將外來輻射全部反射的物體；（簡稱白體）：能將外來輻射全部反射的物體； 絕對黑體絕對黑體（簡稱黑體）：能將外來輻射全部吸收的物體；（

26、簡稱黑體）：能將外來輻射全部吸收的物體； 絕對透明體絕對透明體（透熱體）：能將外來輻射全部透過的物體。（透熱體）：能將外來輻射全部透過的物體。2-3 平壁的穩(wěn)定傳熱計算平壁的穩(wěn)定傳熱計算l傳熱過程傳熱過程：室內(nèi)、外熱環(huán)境通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)而進(jìn)行的熱：室內(nèi)、外熱環(huán)境通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)而進(jìn)行的熱量交換過程，包含導(dǎo)熱、對流及輻射方式的換熱，是量交換過程，包含導(dǎo)熱、對流及輻射方式的換熱，是一種復(fù)雜的換熱過程。一種復(fù)雜的換熱過程。l穩(wěn)定傳熱過程穩(wěn)定傳熱過程：溫度場不隨時間而變的傳熱過程。：溫度場不隨時間而變的傳熱過程。l如圖，設(shè)由三層平壁組成的圍護(hù)如圖，設(shè)由三層平壁組成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，平壁厚度分別為結(jié)構(gòu)，平壁厚度分別為

27、d1 、d d2 2 、d d3 3 ，導(dǎo)熱系數(shù)分別為導(dǎo)熱系數(shù)分別為 1 1、 2 2、 3 3 ，圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣及，圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣及其它物體表面溫度分別為其它物體表面溫度分別為 t ti i、t te e（設(shè)（設(shè) t ti i t te e ），室內(nèi)通過圍），室內(nèi)通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)向室外傳熱的整個過程要護(hù)結(jié)構(gòu)向室外傳熱的整個過程要經(jīng)過三個階段：經(jīng)過三個階段：2 2）平壁材料層的導(dǎo)熱：）平壁材料層的導(dǎo)熱：l1 1）內(nèi)表面吸熱：）內(nèi)表面吸熱：3 3）外表面的散熱：）外表面的散熱：)()(iiiiiiriciricitataaqqq2 2）平壁材料層的導(dǎo)熱：平壁材料層的導(dǎo)熱：)2(332211ddd

28、qeil1 1）內(nèi)表面吸熱：）內(nèi)表面吸熱： 內(nèi)表面吸熱是對流換熱與輻射內(nèi)表面吸熱是對流換熱與輻射換熱的綜合過程。換熱的綜合過程。3 3）外表面的散熱：）外表面的散熱： 外表面的散熱是平壁把熱量以對流及輻射的方式傳給室外外表面的散熱是平壁把熱量以對流及輻射的方式傳給室外空氣及環(huán)境?？諝饧碍h(huán)境。討論的問題屬于一維穩(wěn)定傳熱過程，則有討論的問題屬于一維穩(wěn)定傳熱過程，則有聯(lián)立上面四式得聯(lián)立上面四式得若寫成熱阻形式得若寫成熱阻形式得) 3()(eeeetaq)4(eiqqqq)(110eieieittKadattq0Rttqei表面特征表面特征aiRi(m2.K/W)墻面、地面、表面平整或有肋狀墻面、地面

29、、表面平整或有肋狀突出的頂棚突出的頂棚h/s0.37.60.13內(nèi)表面換熱阻外表面換熱阻適用季節(jié)適用季節(jié) 表面特征表面特征Re(m2.K/W)冬季冬季外墻、屋頂與室外空氣直接接觸的表面外墻、屋頂與室外空氣直接接觸的表面.04冬季冬季樓板樓板0.06冬季冬季悶頂悶頂0.08冬季冬季樓板樓板0.17夏季夏季有肋狀突出的頂棚有肋狀突出的頂棚h/s0.30.052-42-4、封閉空氣間層的熱阻、封閉空氣間層的熱阻：l在空氣間層中的傳熱過程中，在空氣間層中的傳熱過程中，導(dǎo)熱、對流和輻射三種傳熱導(dǎo)熱、對流和輻射三種傳熱方式都存在，其傳熱過程包方式都存在，其傳熱過程包括對流換熱和輻射換熱（如括對流換熱和輻射

30、換熱（如圖圖）空氣間層中的熱阻主要）空氣間層中的熱阻主要取決于間層兩個界面上的邊取決于間層兩個界面上的邊界層厚度和界面之間的輻射界層厚度和界面之間的輻射換熱程度。換熱程度。l在有限空間內(nèi)的對流換熱強(qiáng)度與間層的厚度、間層的設(shè)在有限空間內(nèi)的對流換熱強(qiáng)度與間層的厚度、間層的設(shè)置方向和形狀、間層的密閉性等因素有關(guān)。（如圖置方向和形狀、間層的密閉性等因素有關(guān)。（如圖8-48-4）l通過間層的輻射換熱量與間層表面材料的輻射性能和間層通過間層的輻射換熱量與間層表面材料的輻射性能和間層的平均溫度高低有關(guān)。的平均溫度高低有關(guān)。 圖圖8-58-5，說明空氣間，說明空氣間層內(nèi)，在單位溫差下通層內(nèi)，在單位溫差下通過不

31、同傳熱方式所傳遞過不同傳熱方式所傳遞的各部分熱量的分配情的各部分熱量的分配情況。況。 對于普通空氣間層，對于普通空氣間層，在總的傳熱量中，輻射在總的傳熱量中，輻射換熱占的比例很大。因換熱占的比例很大。因此，要提高空氣間層的此，要提高空氣間層的熱阻，首先要設(shè)法減少熱阻，首先要設(shè)法減少輻射傳熱量。輻射傳熱量。l在實際設(shè)計計算中，空氣間層的熱阻一般采用表在實際設(shè)計計算中，空氣間層的熱阻一般采用表8-28-2和表和表8-38-3所示計算數(shù)據(jù)。所示計算數(shù)據(jù)。 減少輻射換熱量，最有效的是在間層壁面吐貼輻射減少輻射換熱量，最有效的是在間層壁面吐貼輻射系數(shù)小的反射材料，目前采用的主要是鋁箔。系數(shù)小的反射材料，

32、目前采用的主要是鋁箔。例題例題 P108l試計算某屋頂結(jié)構(gòu)的熱阻（冬）試計算某屋頂結(jié)構(gòu)的熱阻（冬）鋼筋混凝土：鋼筋混凝土： =1.74 (W/mK)加氣混凝土：加氣混凝土： =0.19 (W/mK)水泥砂漿：水泥砂漿： =0.93 (W/mK)油氈防水層：油氈防水層： =0.17 (W/mK)注意：注意：全部采用國際單位。全部采用國際單位。l1、由附錄、由附錄4查各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)查各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)2、求各層熱阻、求各層熱阻l(1)鋼筋混凝土空心板熱阻鋼筋混凝土空心板熱阻R空空：取計算單元，沿垂直熱流方向分三層計算。取計算單元，沿垂直熱流方向分三層計算。R1=R3=0.035/1.74=0.

33、02 (m2K/W)空氣間層由空氣層、鋼筋混凝土、填縫組成。空氣間層由空氣層、鋼筋混凝土、填縫組成?？諝忾g層熱阻空氣間層熱阻0.16 (m2K/W),鋼筋混凝土熱阻鋼筋混凝土熱阻0.13/1.74=0.075 (m2K/W)砂漿部分熱阻砂漿部分熱阻 0.13/0.93=0.140 (m2K/W)WKmR/13. 06 .281937 .1064314. 0416. 031075. 08431822R空=0.02+0.13+0.02=0.17 (m2K/W)l (2)加氣混凝土保溫層熱阻加氣混凝土保溫層熱阻 R氣砼氣砼=0.08/0.19=0.421 (m2K/W)l（3）水泥砂漿抹平層熱阻水泥

34、砂漿抹平層熱阻 R砂漿砂漿=0.02/0.93=0.022 (m2K/W)l（4）油氈防水層熱阻）油氈防水層熱阻 R油氈油氈=0.01/0.17=0.059 (m2K/W)3、屋頂結(jié)構(gòu)總熱阻、屋頂結(jié)構(gòu)總熱阻l內(nèi)表面熱轉(zhuǎn)移阻內(nèi)表面熱轉(zhuǎn)移阻 Ri=0.11 (m2K/W)l外表面轉(zhuǎn)移阻外表面轉(zhuǎn)移阻 Re=0.05 (m2K/W)l總熱阻總熱阻 R=0.11+0.17+0.421+0.022+0.059+0.05=0.832 (m2K/W)8-3 平壁內(nèi)部溫度的計算及圖解法平壁內(nèi)部溫度的計算及圖解法一、平壁內(nèi)部溫度的計算一、平壁內(nèi)部溫度的計算二、壁體內(nèi)部溫度的圖解法二、壁體內(nèi)部溫度的圖解法一、平壁內(nèi)

35、部溫度的計算：一、平壁內(nèi)部溫度的計算：l意義：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面溫度及內(nèi)部溫度也意義：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面溫度及內(nèi)部溫度也是衡量和分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的重要數(shù)是衡量和分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的重要數(shù)據(jù)。為判斷表面和內(nèi)部是否會產(chǎn)生冷凝水，據(jù)。為判斷表面和內(nèi)部是否會產(chǎn)生冷凝水，就需要對所設(shè)計的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度核算。就需要對所設(shè)計的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度核算。l以圖以圖8-18-1所示三層平壁結(jié)構(gòu)為例。所示三層平壁結(jié)構(gòu)為例。iqq 據(jù)穩(wěn)定傳熱條件下，通過平壁據(jù)穩(wěn)定傳熱條件下，通過平壁的熱流量與通過平壁各部分的熱流的熱流量與通過平壁各部分的熱流量相等有量相等有 ，即，即)(1)(10iiieitRttR解得壁體內(nèi)表面溫度

36、為解得壁體內(nèi)表面溫度為)(0eiiiittRRt又據(jù)又據(jù) 有有21qqq)()(1)()(1322202110dttRdttReiiei解得解得)()(0213012eiiieiiittRRRRtttRRRt由此推知，對于多層平壁內(nèi)任一層的內(nèi)表面溫度為由此推知，對于多層平壁內(nèi)任一層的內(nèi)表面溫度為)(011eimmmiinttRRRtl在穩(wěn)定傳熱條件下，每一材料層內(nèi)的溫度分布在穩(wěn)定傳熱條件下，每一材料層內(nèi)的溫度分布是直線，在多層平壁中成一條連續(xù)的折線。材是直線，在多層平壁中成一條連續(xù)的折線。材料層內(nèi)的溫度降落程度與各層的熱阻成正比，料層內(nèi)的溫度降落程度與各層的熱阻成正比，材料層的熱阻越大，在該層

37、內(nèi)的溫度降落也越材料層的熱阻越大，在該層內(nèi)的溫度降落也越大。大。312RRR321itet二、壁體內(nèi)部溫度的圖解法：二、壁體內(nèi)部溫度的圖解法：l根據(jù)：根據(jù)：其中：其中： 、 、 和和 是常量，所以是常量，所以 是變量是變量 的一次函數(shù)，若以熱阻為橫坐標(biāo)畫出壁體的截面圖，則的一次函數(shù)，若以熱阻為橫坐標(biāo)畫出壁體的截面圖，則溫度分布為一直線。溫度分布為一直線。)(011einnniinttRRRtit0RiRetnnRbRKnnmRn21R321RR l具體方法：（如圖具體方法：（如圖8-78-7）iR1R2R3ReRC00C0023eiABit0t23eiit0t1d2d3dl實際上，圍護(hù)結(jié)構(gòu)所受

38、到的環(huán)境熱作用，不論實際上，圍護(hù)結(jié)構(gòu)所受到的環(huán)境熱作用，不論是室內(nèi)或室外，都在隨時間變化，因此，圍護(hù)是室內(nèi)或室外，都在隨時間變化，因此，圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度和通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱流量也必結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度和通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱流量也必然隨時間發(fā)生變化。這種傳熱過程叫不穩(wěn)定傳然隨時間發(fā)生變化。這種傳熱過程叫不穩(wěn)定傳熱。若外界熱作用隨著時間呈現(xiàn)周期性的變化，熱。若外界熱作用隨著時間呈現(xiàn)周期性的變化，則出現(xiàn)周期性不穩(wěn)定傳熱。在建筑熱工中研究則出現(xiàn)周期性不穩(wěn)定傳熱。在建筑熱工中研究的變化熱作用，都帶有一定的周期波動性，如的變化熱作用，都帶有一定的周期波動性，如室外氣溫和太陽輻射熱的晝夜、小時變化，在室外氣溫和太陽輻射熱的晝夜、小時變化，在一段時間內(nèi)可以近似地看作每天出現(xiàn)重復(fù)性的一段時間內(nèi)可以近似地看作每天出現(xiàn)重復(fù)性的周期變化；冬天當(dāng)采用間歇采暖時，室內(nèi)氣溫周期變化；冬天當(dāng)采用間歇采暖時，室內(nèi)氣溫也會引起周期性的波動。也會引起周期性的波動。玻璃窗的 特性2-3 濕空氣的物理性質(zhì)濕空氣的物理性質(zhì)一、水蒸氣分壓力一、水蒸氣分壓力二