《建筑熱工學(xué)》課件-室內(nèi)外熱環(huán)境

1、建筑熱工學(xué)目 錄緒論 建筑物理概述一、室內(nèi)外熱環(huán)境二、建筑的傳熱與傳濕三、建筑保溫與節(jié)能四、建筑隔熱與通風(fēng)五、建筑日照與遮陽(yáng)一建筑物理概述建筑物理分支學(xué)科研究建筑聲學(xué)、光學(xué)、熱工學(xué)，是建筑學(xué)的組成部分。提高建筑功能質(zhì)量，創(chuàng)造適宜的生活和工作環(huán)境。建筑聲學(xué)建筑光學(xué)建筑熱工學(xué)建筑聲學(xué)建筑聲學(xué)的基本知識(shí)噪聲防治吸聲材料與建筑隔聲室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)建筑光學(xué)建筑光學(xué)的基本知識(shí)天然采光建筑照面建筑熱工學(xué)氣候與熱環(huán)境建筑日照建筑保溫建筑防熱建筑物理是技術(shù)支撐物理環(huán)境品質(zhì)是城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)室內(nèi)外空間環(huán)境功能的基本要求，物理環(huán)境設(shè)計(jì)是城市規(guī)劃與建筑設(shè)計(jì)的技術(shù)支撐?？紤]物理環(huán)境要求的城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)方案，為后續(xù)的物

2、理環(huán)境技術(shù)設(shè)計(jì)創(chuàng)造了相對(duì)有利的條件，從而可大大改善室內(nèi)外物理環(huán)境，并大大減少對(duì)資源和能源的需求。是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)廣義建筑能耗是指從建筑材料制造、建筑施工，一直到建筑使用的全過(guò)程能耗。狹義的建筑能耗，即建筑的運(yùn)行能耗，就是人們?nèi)粘Ｓ媚?，如采暖、空調(diào)、照明、炊事、洗衣等的能耗。綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材） 、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。是綠色建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)室內(nèi)外熱環(huán)境人的心理反應(yīng)冷熱感覺(jué)熱舒適感受+1+2+3+4人體傳熱學(xué)與熱平衡人體散熱量 = 對(duì)流散熱量 + 輻射散熱量 + 蒸發(fā)散熱量 +

3、呼吸散熱量M = C + R + E + Res人對(duì)室內(nèi)環(huán)境有什么要求？對(duì)流換熱流動(dòng)的流體與固體表面接觸，同時(shí)發(fā)生導(dǎo)熱和對(duì)流的傳熱過(guò)程邊界層23cm主流區(qū)v層流 紊流導(dǎo)熱 對(duì)流蒸發(fā)：水吸熱變?yōu)樗羝麛U(kuò)散：水蒸汽向周邊空氣中擴(kuò)散穩(wěn)定時(shí)有：蒸發(fā)量 = 擴(kuò)散量水緊貼水面的飽和空氣水面上空的空氣蒸發(fā)面蒸發(fā)量擴(kuò)散量蒸發(fā)換熱量：蒸發(fā)換熱擴(kuò)散（蒸發(fā)）量：輻射換熱兩個(gè)溫度不同的物體間相互輻射產(chǎn)生傳熱呼吸換熱加熱作用，溫差帶走熱量（顯熱）：加濕作用，濕差帶走熱量（潛熱）：吸入呼出干冷濕熱人體傳熱學(xué)與熱平衡人體散熱量 = 對(duì)流散熱量 + 輻射散熱量 + 蒸發(fā)散熱量 + 呼吸散熱量M = C + R + E + R

4、es熱環(huán)境四參數(shù)空氣溫度：對(duì)流（與呼吸）空氣濕度：蒸發(fā)（與呼吸）風(fēng)速：對(duì)流與蒸發(fā)平均輻射溫度：輻射室內(nèi)環(huán)境跟傳熱有關(guān)的有些什么要素？人體生理熱調(diào)節(jié)體核36.8人體生理熱調(diào)節(jié)皮膚33.7皮膚血流環(huán)境溫度26對(duì)流，輻射蒸發(fā)，呼吸產(chǎn)熱量 = 體核向皮膚傳熱量 = 皮膚向環(huán)境傳熱量毛細(xì)血管正常流量維持3.1體核-皮膚溫差各種散熱正常狀態(tài)維持7.7皮膚-環(huán)境溫差體核36.8人體生理熱調(diào)節(jié)皮膚34.0皮膚血流環(huán)境溫度28對(duì)流，輻射蒸發(fā)，呼吸產(chǎn)熱量 = 體核向皮膚傳熱量 = 皮膚向環(huán)境傳熱量皮膚溫度升高，以維持皮膚-環(huán)境傳熱量不變因體核與皮膚溫差減小，為保證它們的傳熱量，毛細(xì)血管擴(kuò)張血管擴(kuò)張有限度，為此，增

5、加出汗以減緩皮膚溫度上升的趨勢(shì)經(jīng)由以上動(dòng)作，維持熱平衡體核36.8人體生理熱調(diào)節(jié)皮膚34.0皮膚血流環(huán)境溫度28對(duì)流，輻射蒸發(fā)，呼吸產(chǎn)熱量 = 體核向皮膚傳熱量 = 皮膚向環(huán)境傳熱量皮膚溫度升高，以維持皮膚-環(huán)境傳熱量不變因體核與皮膚溫差減小，為保證它們的傳熱量，毛細(xì)血管擴(kuò)張血管擴(kuò)張有限度，為此，增加出汗以減緩皮膚溫度上升的趨勢(shì)經(jīng)由以上動(dòng)作，維持熱平衡體核36.8人體生理熱調(diào)節(jié)皮膚33.4皮膚血流環(huán)境溫度24對(duì)流，輻射蒸發(fā)，呼吸皮膚溫度降低，以維持皮膚-環(huán)境傳熱量不變因體核與皮膚溫差增大，為保證它們的傳熱量，毛細(xì)血管收縮血管收縮有限度，為此，增加產(chǎn)熱以減緩皮膚溫度下降的趨勢(shì)經(jīng)由以上動(dòng)作，維持熱

6、平衡產(chǎn)熱量 = 體核向皮膚傳熱量 = 皮膚向環(huán)境傳熱量PMVPredicted Mean Vote丹麥學(xué)者P. O. Fanger，1970熱舒適1396人（美國(guó)和丹麥人），多種溫濕度組合，嚴(yán)格受控的人工氣候室以人體傳熱學(xué)和生理熱調(diào)節(jié)為基礎(chǔ)熱感覺(jué) 生理調(diào)節(jié)負(fù)荷ISO、美國(guó)、歐洲和我國(guó)系列標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)預(yù)測(cè)平均熱感覺(jué)指數(shù)預(yù)測(cè)平均投票數(shù)PMV（人群熱感覺(jué)均值）空氣溫濕度、風(fēng)速和平均輻射溫度服裝、活動(dòng)量0.4clo 0.5clo 1.0clo1.2met 2.0met 4.0metPMVPPD（人群熱環(huán)境不滿意率，更實(shí)用）10%25%Thermal comfort tool美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校建筑環(huán)境

7、中心編制快速計(jì)算房間各表面角系數(shù)和MRT與美國(guó)ASHRAE熱舒適標(biāo)準(zhǔn)銜接網(wǎng)頁(yè)版：/comforttool/參考標(biāo)準(zhǔn)夏季舒適溫度范圍：2427（50%、0.2m/s、0.5clo、1.2met）操作溫度：空氣溫度與平均輻射溫度的算數(shù)平均輻射的強(qiáng)弱操作溫度/含濕量/g/gGB/T 5701-2008室內(nèi)熱環(huán)境條件熱舒適區(qū)參考標(biāo)準(zhǔn)GB 50736-2012 民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范舒適性空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)：參考標(biāo)準(zhǔn)GB 50736-2012 民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范供暖時(shí)的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度：嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)1824，夏熱冬冷地區(qū)1622南方人比北方人耐冷，有更強(qiáng)適應(yīng)性北京18，上海16北

8、方1822，南方1322參考標(biāo)準(zhǔn)JGJ 75-2012夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算溫度：26冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算溫度：16根據(jù)人的舒適要求而定，是節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)制定的參考依據(jù)保證環(huán)境質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能太陽(yáng)輻射氣溫風(fēng)、降水與濕度氣候建筑室外氣候氣候大氣多年（幾十或幾百年）平均狀態(tài)（氣溫、氣壓、日照、濕度、風(fēng)、降水）形成因素：太陽(yáng)輻射、大氣環(huán)流、地形地貌等建筑氣候氣溫距地面1.5m高背陰處的空氣溫度典型氣象年：歷年平均狀態(tài)128天75天氣溫最熱月七月，平均氣溫28.8最冷月一月，平均氣溫13.9（年較差14.9）外表面吸熱包括外表面與室外空氣對(duì)流換熱和外表面與室外環(huán)境表面間輻射換熱；假

9、定室外環(huán)境表面平均溫度與室外空氣溫度相等，那么：RecRer吸熱外表面吸熱考慮太陽(yáng)輻射：RecRer吸熱建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱室外氣候室內(nèi)環(huán)境氣溫氣溫室外綜合氣溫的年變化31天211天氣溫其它表面參見(jiàn)附錄6典型氣象年數(shù)據(jù)在近30年氣象數(shù)據(jù)中統(tǒng)計(jì)各月氣象數(shù)據(jù)的平均特征在近20年中挑選與平均特征相近月份，拼接成年重要?dú)庀髤?shù)：日總太陽(yáng)輻射8/16，日均氣溫2/16取自： 中國(guó)氣象局氣象信息中心氣象資料室，清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系（著），中國(guó)建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005福州地區(qū)熱工設(shè)計(jì)要求隔熱設(shè)計(jì)要求（1993年以來(lái)）：GB 50176-1993民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范保證自然通風(fēng)

10、條件下的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量在房間自然通風(fēng)情況下，建筑物的屋頂和東、西外墻內(nèi)表面最高溫度低于35.6（廣州地區(qū)）節(jié)能要求（2003以來(lái)）：GB 50189-2005公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 75-2012 夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在保證室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的前提下，通過(guò)墻體、屋面和門(mén)窗的選型設(shè)計(jì)，減少建筑設(shè)備（空調(diào)采暖）耗能，以實(shí)現(xiàn)新建建筑節(jié)能50%的總體目標(biāo)外墻傳熱系數(shù)1.5 W/(m2K) ，屋頂傳熱系數(shù)0.9 W/(m2K) 福州地區(qū)熱工設(shè)計(jì)要求26節(jié)能角度：房間開(kāi)啟空調(diào)，溫度恒定26各圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的熱量形成空調(diào)能耗熱環(huán)境角度：房間自然調(diào)節(jié)，由熱平衡形成房間的溫度房間溫度為各圍護(hù)結(jié)構(gòu)室外綜

11、合溫度按其傳熱系數(shù)和面積的乘積加權(quán)平均福州地區(qū)熱工設(shè)計(jì)要求注：房間33 3m，外墻傳熱系數(shù)1.5W/(m2K) ，計(jì)算日取8月29日，當(dāng)天氣溫2636（平均31）傳熱量與室溫正相關(guān)屋頂傳熱系數(shù)越小，傳入室內(nèi)的熱量越少，節(jié)能量越大，房間室溫越低建筑節(jié)能設(shè)計(jì)與建筑熱環(huán)境設(shè)計(jì)的目標(biāo)相一致中國(guó)氣象科學(xué)共享服務(wù)網(wǎng) 氣象統(tǒng)計(jì)資料/home.do中國(guó)氣象科學(xué)共享服務(wù)網(wǎng) 氣象統(tǒng)計(jì)資料/home.do嚴(yán)寒地區(qū)寒冷地區(qū)夏熱冬冷地區(qū)夏熱冬暖地區(qū)溫和地區(qū)寒冷地區(qū)嚴(yán)寒地區(qū)寒冷地區(qū)嚴(yán)寒地區(qū)建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)圖建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)及設(shè)計(jì)要求分區(qū)名稱一月平均氣溫七月平均氣溫設(shè)計(jì)要求嚴(yán)寒地區(qū)-10滿足冬季保溫，不考慮夏季防熱寒冷地區(qū)

12、-100滿足冬季保溫，兼顧夏季防熱夏熱冬冷地區(qū)0102530滿足夏季防熱，兼顧冬季保溫夏熱冬暖地區(qū)102529滿足夏季防熱，不考慮冬季保溫溫和地區(qū)0131825部分考慮冬季保溫，不考慮夏季防熱福州一月平均氣溫10.9，七月平均氣溫28.9各分區(qū)外墻傳熱系數(shù)限值由福州擴(kuò)展到全國(guó)夏熱冬暖地區(qū)夏熱冬冷地區(qū)寒冷地區(qū)嚴(yán)寒地區(qū)GB 50189-2005 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)各分區(qū)屋頂傳熱系數(shù)限值全國(guó)各地區(qū)屋頂?shù)墓?jié)能設(shè)計(jì)要求夏熱冬暖地區(qū)夏熱冬冷地區(qū)寒冷地區(qū)嚴(yán)寒地區(qū)GB 50189-2005 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)傳熱角度的理解分區(qū)名稱一月平均氣溫冬季采暖溫差（18）七月平均氣溫夏季空調(diào)溫差（26）傳熱系數(shù)限值（W/m2K）嚴(yán)寒地區(qū)-10280.40.5寒冷地區(qū)-10018280.50.6夏熱冬冷地區(qū)0108182530-14（27）1夏熱冬暖地區(qū)102529-13（26）1.5各分區(qū)外墻傳熱系數(shù)限值傳熱角度的理解分區(qū)名稱一月平均氣溫冬季采暖溫差（18）七月平均氣溫夏季空調(diào)溫差（26）傳熱系數(shù)限值（W/m2K）嚴(yán)寒地區(qū)-