建筑熱學(xué)總復(fù)習(xí)

建筑物理熱學(xué)---總復(fù)習(xí)資料考試安排考試時(shí)間：2023-01-10(15:00-17:00)考試地點(diǎn)：開元公教5-502考試必備：帶水筆、鉛筆、橡皮，學(xué)生證、一卡通等學(xué)院：建筑學(xué)院班級：建筑學(xué)111班姓名：學(xué)號：總復(fù)習(xí)題型單選（4*10=40）名詞解釋（6*3=18）簡答（12+15+15=42）重點(diǎn)考察對知識的理解和綜合運(yùn)用能力復(fù)習(xí)框架：1.人、建筑、氣候2.傳熱基本知識3.建筑保溫4.自然通風(fēng)5.綠色建筑熱舒適影響人體熱舒適性的因素人的熱舒適性受到環(huán)境因素的影響，涉及環(huán)境物理狀況和人的衣著狀態(tài)與活動(dòng)狀態(tài)。環(huán)境物理狀況與人的熱舒適密切相關(guān)的環(huán)境因素涉及空氣溫度、空氣濕度、空氣流動(dòng)（風(fēng)速）和平均輻射溫度?？諝鉁囟葘θ梭w的舒適感最為重要。室內(nèi)最適宜的溫度是20℃~24℃。在人工空調(diào)環(huán)境下，冬季控制在16℃~22℃，夏季控制在24℃~28℃，能耗比較經(jīng)濟(jì)，同時(shí)又比較舒適?？諝鉂穸瓤諝鉂穸仁侵缚諝庵芯哂兴魵獾牧?。在舒適性方面，濕度直接影響人的呼吸器官和皮膚出汗，影響人體的蒸發(fā)散熱。一般認(rèn)為最適宜的相對濕度為50%~60%。空氣流動(dòng)（風(fēng)）改變風(fēng)速是改善熱舒適的有效方法。舒適的風(fēng)速隨溫度變化而變化。在一般情況下，令人體舒適的氣流速度應(yīng)小于0.3m/s。（夏季自然通風(fēng)房間和高溫高濕地區(qū)建筑較大平均輻射溫度周邊環(huán)境中的各種物體與人體之間都存在輻射熱互換，可以用平均輻射溫度來評價(jià)。人通過輻射從周邊環(huán)境得熱或失熱。當(dāng)人體皮膚溫度低時(shí)，可以從高溫物體輻射得熱，而低溫物體將對人體產(chǎn)生“冷輻射”。室外氣候因素我國太陽輻射、大氣透明度、溫度等因素隨地區(qū)的變化了解本地的氣候特點(diǎn)（如風(fēng)玫瑰圖）城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)都要考慮風(fēng)的影響。思考題為了避免城市重大火災(zāi)的發(fā)生，城市中的燃?xì)夤?yīng)站的布局有什么規(guī)定？為什么？建在城市的邊沿且在最小風(fēng)頻的上風(fēng)向，并與相鄰單位或居民點(diǎn)有足夠的間距。這樣布局一是外來的可燃物和火種進(jìn)入燃?xì)夤?yīng)站的概率較?。欢且坏┢鸹?，由于缺少蔓延成災(zāi)的客觀條件，對四鄰的威脅較小，可以避免出現(xiàn)“火燒連營”的現(xiàn)象。城市氣候的基本特性太陽輻射減弱（大氣污染大氣透明度差）城區(qū)氣溫偏高——城市熱島城區(qū)降水增多——城市雨島城區(qū)蒸發(fā)弱，空氣濕度小——城市干島城區(qū)的風(fēng)速小，風(fēng)向不穩(wěn)定城區(qū)的霧日增多城市上空積聚的暖空氣團(tuán)，在天氣靜穩(wěn)（晴朗無風(fēng)或微風(fēng)）情況下得以維持，形成城、郊?xì)鉁赜忻黠@差異，該現(xiàn)象稱為“城市熱島”。夏季，城市局部地區(qū)的氣溫，能比郊區(qū)高4℃甚至更多，形成高強(qiáng)度的熱島。熱島效應(yīng)提高氣溫，可縮短寒冷地區(qū)冬季采暖期，有利節(jié)能，但總體來說弊大于利。我國氣候分區(qū)在城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮所在地的氣候區(qū)域，使所做設(shè)計(jì)很好地適應(yīng)本地的氣候，并且不給“城市氣候”增長承擔(dān)。我國、乃至世界不同地區(qū)建筑形式各異，知道我國南北方建筑特點(diǎn)，并清楚其主線決定因素是各地氣候不同。北方嚴(yán)實(shí)墩厚、立面平整、封閉低矮、內(nèi)向封閉南方峻峭斜屋面、通透輕巧、可拆卸的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、底部架空傳熱基本知識三種傳熱方式的特點(diǎn)，注意輻射與其他兩種方式的不同導(dǎo)熱系數(shù)、熱阻輻射熱輻射：溫度高于絕對零度（-273℃）的物體不斷將熱量以輻射的方式發(fā)出。輻射換熱：兩個(gè)溫度不同的物體間互相輻射產(chǎn)生傳熱的過程。輻射換熱的特點(diǎn)熱輻射可以在真空中傳播，不需要任何中間介質(zhì)，也不需要冷、熱物體的直接接觸。如太陽光。輻射是通過電磁波來傳遞熱量的。一切物體，不管溫度高低都在不斷地發(fā)射輻射熱。當(dāng)兩個(gè)物體溫度不同時(shí)，高溫物體輻射給低溫物體的能量大于低溫物體輻射給高溫物體的能量，從而使高溫物體的能量傳遞給了低溫物體。：發(fā)射率，表征單個(gè)物體發(fā)射和吸取熱輻射的能力。黑與白、亮表面與暗表面αr：輻射換熱系數(shù)，表征兩個(gè)物體之間輻射換熱的能力，與兩物體的發(fā)射率成正比。Rr：輻射換熱熱阻，Rr＝1/αr物體發(fā)射的電磁波以波長來辨認(rèn)：太陽輻射——短波輻射（＜3000nm）常溫物體的輻射——長波輻射（≥3000nm）發(fā)射率表征物體發(fā)射和吸取其它物體熱輻射的能力保溫原理有三：做成鍍銀鏡面杜絕輻射熱傳導(dǎo)；做成雙層杜絕直接熱傳導(dǎo)；抽真空杜絕空氣對流傳導(dǎo)；高度拋光的鋁表面：0.04黑色油漆：0.95，白色油漆：0.92高度拋光的銅表面：0.03，失去光澤的銅表面：0.75太陽輻射吸取率表征物體吸取太陽輻射熱量的能力高度拋光的鋁表面：0.15黑色油漆：0.96，白色油漆：0.12高度拋光的銅表面：0.18失去光澤的銅表面：0.65善吸取太陽輻射≠善吸取物體輻射物體對不同波長的輻射熱的吸取、反射及透射性能不同，這不僅取決于材質(zhì)、材料的分子結(jié)構(gòu)、表面光潔度等因素，對于短波輻射熱還與物體表面的顏色有關(guān)。白色表面：對短波輻射反射能力強(qiáng)（圍護(hù)結(jié)構(gòu)外飾面）拋光的金屬鋁表面：對各種波長輻射熱的反射能力都很強(qiáng)黑色表面：對各種波長輻射熱的反射能力都很小玻璃~溫室、太陽房：對太陽輻射的吸取率很低（0.05），對物體輻射的吸取率（發(fā)射率）很高（0.90~0.95）既透明（對太陽輻射）又不透明（對物體輻射）材料導(dǎo)熱系數(shù)的影響因素：材料的導(dǎo)熱系數(shù)l值的大小直接關(guān)系到導(dǎo)熱傳熱量，是一個(gè)非常重要的熱物理參數(shù)，這一參數(shù)通常由專門的實(shí)驗(yàn)獲得。（導(dǎo)熱系數(shù)測定儀）

氣體導(dǎo)熱系數(shù)最?。嚎諝庠诔爻合碌膶?dǎo)熱系數(shù)為0.029W／(m·K)；液體一般大于氣體：水在常溫常壓下的導(dǎo)熱系數(shù)為0.58W/(m·K)，是空氣的20倍；金屬導(dǎo)熱系數(shù)最大：非金屬固體材料如大多數(shù)建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)介于0.023~3.49W／(m·K)，一般均低于金屬材料。1）材質(zhì)的影響

不同材料的導(dǎo)熱性能各不相同，甚至相差懸殊。工程上常把l值小于0.3W／(m·K)（清華書上為0.23）的材料稱為絕熱材料，作保溫、隔熱之用。常見材料的導(dǎo)熱系數(shù)：W/(m·K)鋼筋混凝土：1.74磚砌體：0.76水泥砂漿：0.93礦棉、巖棉、玻璃棉板：0.05加氣混凝土：0.19~0.22聚乙烯泡沫塑料：0.042~0.047膠合板：0.17夯實(shí)粘土：1.16花崗巖：3.49平板玻璃：0.76別忘了尚有空氣同一材料的導(dǎo)熱系數(shù)重要受溫度、含濕量和密度的影響。2）溫度的影響溫度升高時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，使實(shí)體部分的導(dǎo)熱能力提高，同時(shí)材料孔隙中的對流、導(dǎo)熱和輻射都加強(qiáng)，從而使材料的導(dǎo)熱系數(shù)增長。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，大多數(shù)建筑材料在一定范圍內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)與溫度間呈線性關(guān)系。3）材料含濕量的影響

在自然條件下，一般非金屬建筑材料經(jīng)常并非絕對干燥，而是在不同限度上具有水分。一般情況下水的導(dǎo)熱系數(shù)約為0.58W/(m·K)，冰的導(dǎo)熱系數(shù)約為2.33W/(m·K)，都遠(yuǎn)大于空氣，因此水或冰取代孔隙中的空氣必然使得材料導(dǎo)熱系數(shù)加大。對于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)所用材料，特別是絕熱材料，應(yīng)特別注意其內(nèi)部濕度狀況，控制材料內(nèi)的含濕量。4）材料密度（干密度）的影響

密度即單位體積的材料質(zhì)量，密度小的材料內(nèi)部孔隙多，由于空氣導(dǎo)熱系數(shù)很小，故密度小的材料一般導(dǎo)熱系數(shù)也小。良好的保溫材料多數(shù)是孔隙多、密度小的輕質(zhì)材料。需要注意的是：當(dāng)密度小到一定限度后，假如再加大孔隙率，其導(dǎo)熱系數(shù)不僅不會(huì)減少，反而會(huì)增大。（空隙中對流作用增強(qiáng)）因此，輕質(zhì)材料，特別是纖維材料存在一個(gè)最佳密度，在該密度時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)最小。知道常見墻體材料，如粘（黏）土磚、灰砂磚、混凝土、混凝土空心砌塊、加氣混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)隨材料孔隙率的增大而減小，多孔、空心、加氣等做法營造出封閉空氣孔洞，增長了孔隙率，減少了材料的導(dǎo)熱系數(shù)。代表空氣間層的熱阻值，它與間層位置（垂直/水平/傾斜）熱流狀況（向上/向下）材料特性（是否貼鋁箔）、及間層厚度、季節(jié)等因素有關(guān)，查表得到。圍護(hù)結(jié)構(gòu)周期性不穩(wěn)定傳熱在多層材料組成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，由于建筑材料自身的蓄熱特性，前一層材料所接受的熱量并非立即、所有傳遞到后一層材料，而是一方面是自身升溫，再通過熱傳導(dǎo)將部分熱量傳遞給后一層。蓄熱系數(shù)：與材料的比熱、密度和導(dǎo)熱系數(shù)成正比：秋冬季節(jié)，赤腳在大理石地板和松木地板上走，感覺有什么不同，為什么？會(huì)議室：使用時(shí)，希望室內(nèi)各表面的溫度能在短時(shí)間內(nèi)加熱或者升溫，那么，室內(nèi)各表面應(yīng)選擇（較大or較小）蓄熱系數(shù)的飾面材料？思考：對于室內(nèi)空氣溫度波動(dòng)有嚴(yán)格限制的建筑，如檔案館，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)選擇方案？（重型結(jié)構(gòu)or輕型結(jié)構(gòu)？）應(yīng)把蓄熱系數(shù)大的材料材料放室內(nèi)一側(cè)or室外一側(cè)？分析：不僅采用重型圍護(hù)結(jié)構(gòu)，且蓄熱系數(shù)大的材料放室內(nèi)一側(cè)，這樣，圍護(hù)結(jié)構(gòu)既可以大量地蓄積空調(diào)系統(tǒng)所提供的冷量或熱量，做到空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)營上的節(jié)能，又可以有效限制內(nèi)表面上的溫度波動(dòng)，從而保持室內(nèi)空氣溫度有良好的穩(wěn)定性。蓄熱系數(shù)與材料密度有關(guān)。密度大的材料，蓄熱性能好；密度小的蓄熱性能差。因此重型圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性好，而輕型圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性差。建筑保溫河南省處在兩個(gè)熱工分區(qū)，北邊寒冷，南邊夏熱冬冷，洛陽、鄭州屬于寒冷地區(qū)。建筑保溫的途徑：（1）建筑體型的設(shè)計(jì)，應(yīng)減少外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總面積（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的保溫性能（3）爭取良好的朝向和適當(dāng)?shù)慕ㄖg距（4）增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的密閉性，防止冷風(fēng)滲透的不利影響。（5）避免潮濕，防止內(nèi)壁產(chǎn)生冷凝。墻體的選型依據(jù)和規(guī)定：保溫設(shè)計(jì)規(guī)范——最小傳熱阻Ro.min節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范——平均傳熱系數(shù)K的限值基本指標(biāo)~最小傳熱阻Ro.min《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176-93規(guī)定：設(shè)立集中采暖設(shè)備的建筑，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能應(yīng)滿足圍護(hù)結(jié)構(gòu)最小傳熱阻的規(guī)定。最小傳熱阻：在熱工設(shè)計(jì)規(guī)范中，從控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)露點(diǎn)溫度，保證內(nèi)表面不致結(jié)露的起碼規(guī)定出發(fā)，為滿足使用者的最基本衛(wèi)生規(guī)定，提出圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總熱阻不能小于某個(gè)最低限度值，該限值稱為“最小傳熱阻”。它是設(shè)立集中采暖設(shè)備建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能的最低規(guī)定。最小傳熱阻只能基本滿足內(nèi)表面不結(jié)露的起碼衛(wèi)生規(guī)定，按此熱阻擬定的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)省建造費(fèi)但增長采暖費(fèi)；另一方面，無限增長熱阻，節(jié)省采暖費(fèi)但浪費(fèi)建造費(fèi)，故存在最佳經(jīng)濟(jì)熱阻。圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫構(gòu)造分類及特點(diǎn)：內(nèi)保溫：保溫層在承重層的內(nèi)側(cè)——適合間歇性供熱（公共建筑）外保溫：保溫層在承重層的外側(cè)——應(yīng)用廣泛特點(diǎn)：①基本上可消除熱橋②使墻或屋頂?shù)闹匾糠质艿奖Ｗo(hù)，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。（倒鋪屋面，對減少防水層的破壞，也是有利的）。③室溫較穩(wěn)定，熱舒適性好④墻體內(nèi)表面不發(fā)生結(jié)露中保溫：保溫層在承重層中間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透和冷凝水蒸氣分壓力P與飽和水蒸氣分壓力Ps空氣中所含的水分愈多，水蒸汽分壓力愈大。在一定的溫度和壓力條件下，一定容積的空氣所能容納的水蒸汽量有一定的限度，該極限值即相應(yīng)飽和。隨著溫度的增長，飽和水蒸氣分壓力Ps增大。在一定的大氣壓力下，空氣的溫度愈高，一定容積中所能容納的水蒸汽愈多，因而其呈現(xiàn)的壓力也愈大。溫度升高，Ps變大，P﹤Ps，空氣不飽和，仍可吸取水分；溫度減少，Ps變小，當(dāng)達(dá)成P=Ps時(shí)，空氣中有水汽凝結(jié)空氣濕度絕對濕度：f=mq/V（不能直接說明空氣的干、濕限度）相對濕度：是指一定溫度及大氣壓力下，空氣的絕對濕度與同溫同壓下飽和濕空氣的絕對濕度的比值。(相對濕度反映了空氣在某一溫度時(shí)所含水蒸汽分量接近飽和的限度。)當(dāng)相對濕度為0時(shí)，表達(dá)空氣中全是干空氣，即絕對干燥；當(dāng)相對濕度為100％時(shí)，則表達(dá)空氣已經(jīng)達(dá)成飽和.依相對濕度值的大小就可直接判斷空氣的干、濕限度。在一定溫度條件下，空氣中的水蒸汽的含量與水蒸汽分壓力成正比，因此，相對濕度也可用空氣中的水蒸汽分壓力P與同溫度下的水蒸汽飽和蒸汽壓Ps之比的百分?jǐn)?shù)來表達(dá)。隔熱建筑不同隔熱措施：如淺色外飾面、遮陽、噴淋水、借助植物等的隔熱原理植被隔熱屋面原理：借助植物蒸騰和光合作用、葉面對太陽輻射的遮擋、及其栽培介質(zhì)隔熱。幾個(gè)重要概念露點(diǎn)溫度定義：某一狀態(tài)的空氣，在含濕量不變的情況下，冷卻到它的相對濕度達(dá)成100％時(shí)所相應(yīng)的溫度，稱為該狀態(tài)下空氣的露點(diǎn)溫度。(假如繼續(xù)降溫，空氣中的水蒸汽就有一部分液化成水珠析出，溫度降得愈低，析出的水愈多。這種由于溫度降到露點(diǎn)溫度以下，空氣中水蒸汽液化析出的現(xiàn)象稱為冷凝。)建筑物體形系數(shù)S：建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。（外表面積不涉及地面和不采暖樓梯間隔墻和戶門的面積）自然通風(fēng)風(fēng)之成因:大氣環(huán)流：導(dǎo)致全球各地差異(赤道和兩極的溫差及地轉(zhuǎn)偏向力導(dǎo)致)季風(fēng)：導(dǎo)致季節(jié)差異，以年為周期(海陸間季節(jié)溫差導(dǎo)致)地方風(fēng)：導(dǎo)致局部差異，以一晝夜為周期(如海陸風(fēng)、山谷風(fēng)、庭院風(fēng)、巷道風(fēng)等.地方性地貌條件不同引起溫差導(dǎo)致)風(fēng)~溫差建筑間距——風(fēng)向投射角的合理運(yùn)用為保證后一排房屋的良好通風(fēng)，兩排房屋的間距一般要達(dá)成前幢建筑物高度的4倍左右，但這與節(jié)約用地的原則相矛盾，解決方法，常將建筑朝向偏轉(zhuǎn)一定角度，使風(fēng)向?qū)ㄖ锂a(chǎn)生一投射角σ（風(fēng)向與房屋外墻面法線夾角）合理運(yùn)用風(fēng)向投射角，可以有效減小風(fēng)影區(qū)的影響，縮短建筑間距。知道什么是風(fēng)向投射角--風(fēng)在建筑物內(nèi)穿行之流線建筑單體設(shè)計(jì):三間兩廊（廣府民居）——運(yùn)用熱壓通風(fēng)白天：天井受太陽照射，溫度高，冷巷直射少，溫度低，形成空氣溫差和流動(dòng)：①→②→③→④→⑤夜晚：天井向大氣散熱快，溫度低，冷巷散熱慢，溫度高，形成溫差和流動(dòng)：⑤→④→③→②→①煙囪效應(yīng):是指戶內(nèi)空氣沿著有垂直坡度的空間向上升或下降，導(dǎo)致空氣加強(qiáng)對流的現(xiàn)象。煙囪效應(yīng)的產(chǎn)生：在有共享中庭、豎向通風(fēng)（排煙）風(fēng)道、樓梯間等具有類似煙囪特性——即從底部到頂部具有通暢的流通空間的建筑物、構(gòu)筑物（如水塔）中，空氣（涉及煙氣）靠密度差的作用，沿著通道不久進(jìn)行擴(kuò)散或排出建筑物的現(xiàn)象，即為煙囪效應(yīng)。水之運(yùn)用~季風(fēng)、海陸風(fēng)樹之運(yùn)用樹因光合、蒸騰和遮陽作用，其周邊空氣溫度較低；運(yùn)用綠化導(dǎo)風(fēng)引風(fēng)，可將低溫空氣引入室內(nèi)，增強(qiáng)通風(fēng)效果。文丘里效應(yīng)(Venturieffect)——風(fēng)壓通風(fēng)常應(yīng)用,也稱文氏效應(yīng)。是指在高速流動(dòng)的氣體附近會(huì)產(chǎn)生低壓，從而產(chǎn)生吸附作用。(例：柏林GSW總部大廈，雙層皮幕墻為豎井式（上下貫通），屋頂上方設(shè)計(jì)架起一個(gè)翅膀樣的造型，運(yùn)用負(fù)氣壓來促進(jìn)雙層玻璃之間的熱流動(dòng)。根據(jù)“文丘里效應(yīng)”，只要室內(nèi)外的氣溫有些許微差，一年之中的任何季節(jié)，在翅膀下方的風(fēng)力都會(huì)將室內(nèi)的排氣向上吸起。同時(shí)，假如豎井鄰近房間的壓力大于豎井內(nèi)壓力，則將室內(nèi)空氣也吸出。)綠色建筑、可連續(xù)發(fā)展觀建筑熱環(huán)境設(shè)計(jì)的目的：舒適、健康、高效?，F(xiàn)代室內(nèi)熱環(huán)境技術(shù)，特別是空調(diào)塑造的人工環(huán)境，雖然帶來了舒適感，但往往使人類抵抗力下降，引發(fā)各種“空調(diào)綜合癥”。所以舒適并不代表健康。貼近自然的日照和自然通風(fēng)給人帶來的才是真正的健康?？蛇B續(xù)發(fā)展建筑（又稱綠色建筑）是世界建筑發(fā)展的一個(gè)趨勢。建筑熱環(huán)境與建筑能源消耗關(guān)系密切，而能源問題關(guān)系到人類的未來。運(yùn)用最少的能源提供最舒適和健康的環(huán)境是建筑熱環(huán)境的設(shè)計(jì)目的。了解建筑能耗概念全生命周期能耗:涉及建筑材料生產(chǎn)運(yùn)送用能、施工建造用能、建筑物運(yùn)營能耗、維護(hù)和拆卸用能運(yùn)營能耗:采暖、空調(diào)、照明、電梯、辦