建筑物理熱工的基本知識(shí)

建筑物理熱工的基本知識(shí)第一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日1.1室外熱環(huán)境：構(gòu)成室外熱環(huán)境的主要?dú)夂蛞蛩兀禾?yáng)輻射、大氣溫度、空氣濕度、風(fēng)、降水等因素綜合組成的一個(gè)熱環(huán)境。第二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日1.太陽(yáng)輻射:

太陽(yáng)輻射是房屋外部的主要熱源：如圖：太陽(yáng)輻射圖解到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射又可分為：直接輻射和散射輻射。進(jìn)入大氣上界的太陽(yáng)輻射100被氣體分子與塵埃吸收15云吸收3因散射而反射5云反射21地面反射6總反射：32總吸收：68地面吸收50

影響太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的因素：太陽(yáng)高度角、大氣透明度、地理緯度、云量和海拔高度等。第三頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日2.大氣溫度: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。影響氣溫的主要因素：入射到地面上的太陽(yáng)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，太陽(yáng)輻射起決定作用。氣溫變化：四季變化（年變化）、日變化和隨地理緯度的變化。第四頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日3.空氣濕度:空氣濕度：表示大氣濕潤(rùn)程度。一般用相對(duì)濕度表示。相對(duì)濕度的日變化通常與氣溫的日變化相反：如圖11-1我國(guó)各地的相對(duì)濕度：受海洋氣候影響，南方大部分地區(qū)相對(duì)濕度一年內(nèi)夏季最大，秋季最?。蝗A南和東南沿海一帶因春季海洋氣團(tuán)入侵，且此時(shí)溫度還不高，形成較大相對(duì)濕度，大約以3-5月為最大，秋季最小，南方地區(qū)在夏季之交氣候潮濕，室內(nèi)地面常出現(xiàn)泛潮現(xiàn)象。第五頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日4.風(fēng)

風(fēng)指由大氣壓力差所引起的大氣水平方向的運(yùn)動(dòng)。風(fēng)的種類(lèi)：

季候風(fēng)：由大氣環(huán)流形成的風(fēng)，在一年內(nèi)隨季節(jié)不同而有規(guī)律變換方向。例如：我國(guó)氣候特點(diǎn)之一就是季風(fēng)性強(qiáng)。地方風(fēng)：由于地面上水陸分布，地勢(shì)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。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(diǎn)是日夜交替變向。第六頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日風(fēng)的描述：風(fēng)通常是以水平運(yùn)動(dòng)為主的空氣運(yùn)動(dòng)。風(fēng)的描述包括風(fēng)向和風(fēng)速。風(fēng)玫瑰圖能直觀反映一個(gè)地方的風(fēng)速和風(fēng)向。如下圖。(a)為某地夏季七月的風(fēng)向頻率分布；(b)為各方位的風(fēng)速。第七頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日5.降水: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)或固態(tài)水分。如：雨、雪、冰、雹等。第八頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日中國(guó)的熱工分區(qū)略第九頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日室內(nèi)熱環(huán)境是指空氣溫度、濕度、風(fēng)速及環(huán)境平均輻射溫度等因素綜合組成的一種室內(nèi)熱環(huán)境。1.2室內(nèi)熱環(huán)境第十頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日

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?chē)h(huán)境散熱量之間的平衡關(guān)系，如圖。體溫恒定；體溫上升；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(duì)流換熱率第十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日室內(nèi)熱環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)1、有效溫度ET是室內(nèi)氣溫、相對(duì)濕度、空氣速度在一定組合下的綜合指標(biāo)。缺陷：沒(méi)有考慮熱輻射變化的影響。2、熱應(yīng)力指數(shù)HIS：全面考慮熱環(huán)境四個(gè)因素的影響。3、預(yù)測(cè)熱感指數(shù)：PMV是能全面反映室內(nèi)各氣候要素對(duì)人體熱感覺(jué)影響的評(píng)價(jià)方法。由丹麥學(xué)者教授提出的。是迄今為止考慮人體熱舒適感諸多有關(guān)因素最全面的評(píng)價(jià)指標(biāo)。第十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日第1.2章建筑熱工學(xué)基本知識(shí)1

傳熱的基本方式2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過(guò)程3

濕空氣的物理性質(zhì)第十三頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日7-1傳熱的基本方式傳熱的特點(diǎn)：傳熱發(fā)生在有溫度差的地方，并且總是自發(fā)地由高溫處向低溫處傳遞。

實(shí)際傳熱過(guò)程溫度場(chǎng)傳熱有三種基本方式（如圖7-1）：1.導(dǎo)熱2.對(duì)流3.輻射第十四頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日一、導(dǎo)熱：（傳熱）定義：指溫度不同的物體直接接觸時(shí)，靠物質(zhì)微觀粒子（分子、原子、自由電子等）的熱運(yùn)動(dòng)引起的熱能轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。導(dǎo)熱可在固體、液體、和氣體中發(fā)生，但只有在密實(shí)的固體中才存在單純的導(dǎo)熱過(guò)程。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(shí)也涉及空氣、水分或金屬導(dǎo)熱問(wèn)題。第十五頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日二、對(duì)流：定義：對(duì)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(duì)運(yùn)動(dòng)，互相摻合而傳遞熱能的。促使流體產(chǎn)生對(duì)流的原因：1.本來(lái)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(duì)流運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為“自然對(duì)流”。2.因受外力作用（如風(fēng)吹、泵壓等）迫使流體產(chǎn)生對(duì)流，稱(chēng)為“受迫對(duì)流”。工程上遇到的一般是流體流過(guò)一個(gè)固體壁面時(shí)發(fā)生的熱量交換過(guò)程，稱(chēng)為“對(duì)流換熱”。單純的對(duì)流換熱不存在，總伴隨有導(dǎo)熱發(fā)生。第十六頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日三、輻射：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(lái)傳遞能量的現(xiàn)象。自然界中凡溫度高于絕對(duì)零度（0K）的物體，都能發(fā)射輻射熱，同時(shí)，也不斷吸收其它物體投射來(lái)的輻射熱。特點(diǎn)：輻射換熱時(shí)有能量轉(zhuǎn)化：熱能--輻射能-熱能參與換熱的物體無(wú)須接觸。如圖，輻射熱的反射、吸收與透射。例：普通窗玻璃的保溫能力、吸熱玻璃第十七頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日

實(shí)際傳熱過(guò)程：例：冬季，室內(nèi)通過(guò)外墻向室外傳熱是包含三種基本傳熱方式的復(fù)雜過(guò)程。如圖所示：對(duì)流輻射導(dǎo)熱對(duì)流輻射第十八頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日

溫度場(chǎng)：熱量傳遞的動(dòng)力是溫度差，研究傳熱時(shí)必須知道物體的溫度分布。對(duì)某一物體或某一空間來(lái)說(shuō)，某一瞬時(shí)，物體內(nèi)各點(diǎn)的溫度總計(jì)叫溫度場(chǎng)。物體內(nèi)各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間變化，稱(chēng)為穩(wěn)定溫度場(chǎng)；反之，則為不穩(wěn)定溫度場(chǎng)。在穩(wěn)定溫度場(chǎng)內(nèi)發(fā)生的熱量傳遞過(guò)程為穩(wěn)定傳熱過(guò)程；在不穩(wěn)定溫度場(chǎng)內(nèi)發(fā)生的熱量傳遞過(guò)程為不穩(wěn)定傳熱過(guò)程。第十九頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日2-3濕空氣的物理性質(zhì)一、水蒸氣分壓力

二、空氣濕度

三、露點(diǎn)溫度第二十頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日一、水蒸氣分壓力：濕空氣：指干空氣與水蒸氣的混合物。道爾頓分壓定律：在溫度和壓力一定的條件下，一定容積的干空氣所能容納的水蒸氣量是有一定限度的。水蒸氣的含量未達(dá)到限度的濕空氣，叫未飽和濕空氣；達(dá)到限度時(shí)則叫飽和濕空氣。飽和蒸汽壓（或最大水蒸氣分壓力）：處于飽和狀態(tài)的濕空氣中水蒸氣所呈現(xiàn)的壓力。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，飽和蒸汽壓隨溫度的升高而增大。第二十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日二、空氣濕度：濕度：空氣的干濕程度。絕對(duì)濕度：?jiǎn)挝惑w積空氣中所含水蒸氣的重量。絕對(duì)濕度一般用表示；飽和空氣的絕對(duì)濕度用飽和蒸氣量表示。相對(duì)濕度：一定溫度和大氣壓下，濕空氣的絕對(duì)濕度與同溫同壓下的飽和蒸氣量的百分比。表示為φ=f/fmax

X100%第二十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日三、露點(diǎn)溫度：露點(diǎn)溫度：（設(shè)不人為地增加或減少空氣含濕量，而只用干法加熱或降溫空氣）某一狀態(tài)的空氣，