熱工學-第1章-建筑熱工學基本原理課件

第二篇

建筑熱工學吉林大學珠海學院建筑系趙鳳杰第二篇

建筑熱工學吉林大學珠海學院1什么是建筑熱工學？建筑熱工學是研究建筑物室內外熱濕作用對建筑圍護結構和室內熱環(huán)境的影響，是建筑物理的組成部分。建筑熱工學的主要任務什么？是研究如何創(chuàng)造適宜的室內熱環(huán)境，以滿足人們工作和生活的需要。建筑物既要抗御嚴寒、酷暑，又要把室內多余的熱量和濕氣散發(fā)出去。對于特殊建筑，如空調房間、冷藏庫等不僅要考慮熱工性能，而且還要考慮投資和節(jié)能等問題。什么是建筑熱工學？建筑熱工學的主要任務什么？2建筑熱工學的研究范圍包括?1)室外熱濕參數及其對室內熱環(huán)境的影響，2)建筑材料熱物理性能，3)房屋熱穩(wěn)定性，4)建筑熱工測試的技術以及特殊建筑熱工，如空調房間熱工設計、地下建筑傳熱等。建筑熱工學的研究范圍包括?3第一章建筑熱工學基礎知識第二章建筑圍護結構的傳熱原理和計算第三章建筑保溫和節(jié)能設計第四章建筑防潮設計第五章建筑防熱和節(jié)能設計第六章建筑日照和遮陽本篇章節(jié)第一章建筑熱工學基礎知識本篇章節(jié)4建筑物常年經受室內外各種氣候因素的作用。屬于室外的氣候因素有太陽輻射、室外空氣的溫濕度、風、雨、雪和地下建筑物周圍的土壤或巖體的溫度和裂隙水等。這些因素所起的作用，統稱為室外熱濕作用。由于室外熱濕作用經常變化，建筑物圍護結構本身及由其圍成的內部空間的室內熱環(huán)境也隨之產生相應的變化。第一章建筑熱工學基礎知識建筑物常年經受室內外各種氣候因素的作用。第一章建筑熱工學5屬于室內的氣候因素有進入室內的陽光、空氣溫濕度、生產和生活散發(fā)的熱量和水分等。這些因素所起的作用，統稱為室內熱濕作用。室內外熱濕作用的各種參數是建筑設計的重要依據，它不僅直接影響室內熱環(huán)境，而且在一定程度上影響建筑物的耐久性。第一章建筑熱工學基礎知識屬于室內的氣候因素有進入室內的陽光、空氣溫濕度、生產和生活散6第一章建筑熱工學基礎知識第一節(jié)室外熱環(huán)境第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式第三節(jié)描述濕空氣的物理量第四節(jié)室內熱環(huán)境一、地區(qū)性氣候及其特征對建筑的影響二、氣候與地方特征的技術策略三、建筑氣候分區(qū)及對建筑熱工設計的基本要求四、影響建筑設計的氣候因素第一章建筑熱工學基礎知識第一節(jié)室外熱環(huán)境一、地區(qū)性氣候7第一節(jié)室外熱環(huán)境室外熱環(huán)境是指作用在建筑外圍護結構上的一切熱物理量的總稱；是室外氣候的組成部分，是建筑設計的依據；建筑外圍護結構的主要功能即在于抵御或利用室外熱環(huán)境的作用。因此，要做好建筑熱環(huán)境設計，必須掌握室外氣候學的基本知識，熟悉建筑與氣候的關系。第一節(jié)室外熱環(huán)境室外熱環(huán)境是指作用在建筑外圍護結構上的一切8第一節(jié)室外熱環(huán)境1、氣候因素（日照、降水、溫度、濕度等）直接影響建筑的功能、形式、圍護結構。決定了建筑的形式是緊湊的還是疏松的？是封閉的還是開敞的？是厚重的還是輕盈的？是平屋頂還是坡屋頂……所有這些構成了鄉(xiāng)土建筑的最基本特征。2、氣候與其它相關因素共同影響建筑。例如氣候條件決定了一個地區(qū)的水源、植被狀況，對地質土壤也有一定程度的影響，從而大體上限定了該地區(qū)的建筑材料。一、地區(qū)性氣候及其特征對建筑的影響

3、氣候還會影響人、社會審美等方面的差異性，最終間接而又鮮明的影響到建筑本身。

第一節(jié)室外熱環(huán)境1、氣候因素（日照、降水、溫度、濕度等）直9第一節(jié)室外熱環(huán)境①建筑本身適應地域氣候；②建筑所使用的材料盡可能的就地取材；③利用本地廉價勞動力，采取一種手工式、勞動密集型的作業(yè)方式；④建筑形式多采取低層高密度的模式；⑤采用一種可逐漸增長的模式，便于改建和擴建；⑥注重地方文化和民俗習慣，體現人文建筑。二、氣候與地方特征的技術策略

第一節(jié)室外熱環(huán)境①建筑本身適應地域氣候；二、氣候與地方特征10第一節(jié)室外熱環(huán)境不同的氣候條件對房屋建筑提出不同的要求。炎熱地區(qū)需要通風、遮陽、隔熱，以防止室內過熱。寒冷地區(qū)需要采暖、防寒和保溫。三、建筑氣候分區(qū)及對建筑熱工設計的基本要求

為了明確建筑和氣候兩者的科學聯系，使建筑可以充分地利用和適應氣候條件，做到因地制宜，我國和世界分別進行了氣候分區(qū)。第一節(jié)室外熱環(huán)境不同的氣候條件對房屋建筑提出不同的要求。炎11第一節(jié)室外熱環(huán)境三、建筑氣候分區(qū)及對建筑熱工設計的基本要求

我國的氣候分為五大區(qū)第一節(jié)室外熱環(huán)境三、建筑氣候分區(qū)及對建筑熱工設計的基本要求12第一節(jié)室外熱環(huán)境三、建筑氣候分區(qū)及對建筑熱工設計的基本要求

我國的氣候分為五大區(qū)嚴寒地區(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)嚴寒地區(qū)寒冷地區(qū)嚴寒地區(qū)第一節(jié)室外熱環(huán)境三、建筑氣候分區(qū)及對建筑熱工設計的基本要求

我國的氣候分為五大區(qū)第一節(jié)室外熱環(huán)境三、建筑氣候分區(qū)及對建筑熱工設計的基本要求13第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

我國幅員遼闊，地形復雜，各地區(qū)氣候差異懸殊，北方的大陸性氣候、沿海的海洋性氣侯、南方的濕熱氣候、云南的高原氣候、四川的盆地氣候、吐魯番的沙漠性氣候等。結合氣候設計的五大要素：1、太陽輻射2、空氣溫度3、氣壓與風4、大氣濕度5、降水第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素我國幅員遼闊，14第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

1、太陽輻射

太陽是一個直徑相當于地球110倍的高溫氣團，其表面溫度約為6000K左右，內部溫度則高達2×107K。太陽表面不斷以電磁輻射形式向宇宙空間發(fā)射出巨大的能量，其輻射波長范圍為從波長為0.1m的X射線到波長達100m的無線電波。地球接受的太陽輻射能約為1.7×1014kw，占太陽輻射總能量的二十億分之一左右。太陽輻射是地球上所有能源的根本來源，氣溫變化、風的形成等氣象現象直接或間接受其影響。第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素1、太陽輻射15第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

1、太陽輻射

直射散射第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素1、太陽輻射16第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

1、太陽輻射

在地球表面上，太陽光譜的波長范圍約在0.28~3.0微米之間。太陽光譜可大致劃分為三個區(qū)段：紫外線、可見光（可見光的波長：0.38至0.76微米）、紅外線。

①太陽常數▲在地球大氣層外，太陽與地球的平均距離處，與太陽光線相垂直的表面上、單位面積、單位時間里所接收到的太陽輻射能稱為太陽常數?！碚撋?，天文太陽常數I0‘=1395.6W/m2；氣象太陽常數I0=1256W/m2。第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素1、太陽輻射17第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

1、太陽輻射

②長波輻射與短波輻射▲凡是起源于太陽的輻射，包括地球上水面、玻璃和混凝土對太陽輻射的反射以及天空和云層的散射均屬短波輻射?！ㄖ镞@一部分和另一部分之間通常傳遞的輻射能以及最后輻射輸出的能都是長波輻射。③直射輻射與散射輻射▲太陽輻射在透過大氣層到地面的過程中又受到大氣層中臭氧、水蒸氣、二氧化碳等的吸收和反射而減弱。其中一部分穿過大氣層直接輻射到地面的稱為直射輻射；被大氣層吸收后，再輻射到地面的稱為散射輻射。第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素1、太陽輻射18第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

2、空氣溫度●室外空氣溫度取決于地球表面溫度▲室外氣溫通常指距地面1.5m高、背陰處的空氣溫度?！彝鈿鉁氐闹饕绊懸蛩赜刑栞椛湔斩取饬鳡顩r、地面覆蓋情況以及地形等等?！諝鉁囟热Q于地球表面溫度▲溫度的年變化和日變化第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素2、空氣溫度●19第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

2、空氣溫度●室外氣溫與城市熱島現象▲在建筑物與人口密集的大城市，由于地面覆蓋物吸收的輻射熱多，發(fā)熱體也多，形成城市中心的溫度高于郊區(qū)，即“城市熱島”現象?！鵁釐u現象的存在，使市中心溫度較高的空氣由于質量輕而向上升，郊區(qū)地面的較冷空氣則從四面八方流向城市。市區(qū)熱空氣攜帶的一部分煙塵滯留在城市上空，一部分較重的在郊區(qū)沉降，污染地面，因此在城市規(guī)劃中應減弱或避免產生熱島現象。▲熱島現象也有明顯的日變化和年變化，一般冬季強夏季弱，夜晚強白天弱。

第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素2、空氣溫度●20第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

2、空氣溫度●避免或減弱熱島現象的措施：▲在城市中增加水面設置、擴大綠化面積。由于水的熱容量大，并且可以通過蒸發(fā)吸收熱量。綠化則除蒸發(fā)吸熱外，對日輻射還有一定的反射作用，尤其在夏季日輻射照度很大時，可以顯著降低周圍的空氣溫度-------綠化可以改善建筑周圍小氣候?！苊夥叫巍A形城市面積的設計，多采用帶形城市設計。第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素2、空氣溫度●21第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

3、氣壓與風風的類型（1）大氣環(huán)流：由于太陽輻射熱在地球照射不均勻，使得赤道和兩極之間出現溫差，從而引起大氣在赤道和兩極之間產生活動，即為大氣環(huán)流（2）地方風：局部地區(qū)受熱不均引起的小范圍內的大氣流動，如海陸風、山谷風、林原風。風是指由大氣壓力差引起的大氣水平方向的運動。第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素3、氣壓與風風22第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

3、氣壓與風季風▲季風系，是由于海、陸加熱量的年差所造成的。夏季冬季冬季第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素3、氣壓與風季23第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

3、氣壓與風海陸風▲海陸風，發(fā)生于山谷之處；沿海一帶又有日風和夜風▲在白天，陸上的空氣溫度較同一緯度海上的空氣溫度為高，熱氣上升，海上的冷氣流即吹向內陸。在夜間，此過程相反。第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素3、氣壓與風海24第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

3、氣壓與風山谷風▲在山區(qū)，局部的溫差會造成局部地風型第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素3、氣壓與風山25第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

3、氣壓與風風向和風速▲風主要是由于地球表面接受的日輻射不均勻所引起的空氣流動造成的,同時受到地形、地勢、地表覆蓋、水陸分布等局部分布的影響，對一個地區(qū)來說風的變化有一定規(guī)律?！貐^(qū)的風向頻率圖（又稱風玫瑰圖）表示當地的風向規(guī)律。第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素3、氣壓與風風26第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

3、氣壓與風冬季風向＋風速＋頻率＝風玫瑰圖第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素3、氣壓與風冬27冬季風向頻率分布圖風速頻率分布圖第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

3、氣壓與風冬季風向頻率分布圖風速頻率分布圖第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建28城市規(guī)劃風向分區(qū)圖季節(jié)變化區(qū)主導風向區(qū)全年西風主導風向區(qū)冬季西風夏季東風主導風向區(qū)全年西南風無主導風向區(qū)準靜風區(qū)第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

3、氣壓與風城市規(guī)劃風向分區(qū)圖季節(jié)變化區(qū)主導風向區(qū)主導風向區(qū)主導風向區(qū)無29第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

4、大氣濕度●空氣濕度，是指大氣中的水蒸氣含量，濕度的表示可以用絕對濕度、相對濕度以及大氣中水蒸氣分壓力來表示?！鴾囟鹊娜兆兓湍曜兓绊懣諝鉂穸热缦聢D▲水蒸氣壓力主要隨季節(jié)而變，通常夏季高于冬季。▲水蒸氣壓力在豎向高度上的遞減量較氣壓的遞減更快，因此，水蒸氣的濃度隨著海拔高度而降低。水蒸氣壓力最大的年變化發(fā)生在季風影響的區(qū)域內；這些季風從海洋上帶來了熱的濕空氣，又從內陸帶來了干燥的空氣。第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素4、大氣濕度●30從大地蒸發(fā)出來的水蒸氣進入大氣層，經過凝結后又降到地面上的液體或固態(tài)水分稱為降水，雨、雪、冰雹都是降水現象。降水性質由降水量、降水時間、降水強度等來描述第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

5、降水降水量：指一定時間內液態(tài)或者固態(tài)降水，未經蒸發(fā)，滲透或者流失而在水平面積累的水層厚度，單位mm降水時間：指一次降水過程從開始到結束的持續(xù)時間，單位：h/min降水強度：單位時間的降水量。等級以24小時的總量來劃分小雨<10mm，中雨10～25mm，大雨25～50mm，暴雨50～100mm華南地區(qū)雨季：5～10月，長江流域6～9月（梅雨）。從大地蒸發(fā)出來的水蒸氣進入大氣層，經過凝結后又降到地面上的液31降水量分布圖第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素

5、降水降水量分布圖第一節(jié)室外熱環(huán)境四、影響建筑設計的氣候因素532第一章建筑熱工學基礎知識第一節(jié)室外熱環(huán)境第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式第三節(jié)描述濕空氣的物理量第四節(jié)室內熱環(huán)境一、導熱二、對流二、輻射第一章建筑熱工學基礎知識第一節(jié)室外熱環(huán)境一、導熱33傳熱的基本概念吸熱放熱導熱圍護結構冷空氣熱空氣熱量傳遞（熱流）第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式傳熱的基本概念吸熱放熱導熱圍護結構冷空氣熱空氣熱量傳遞第二節(jié)34傳熱：各種熱量傳遞過程的總稱。溫差是傳熱的動力。穩(wěn)定傳熱過程：傳熱過程中各點溫度不隨時間變化。不穩(wěn)定傳熱過程：傳熱過程中各點溫度隨時間變化。第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式傳熱：各種熱量傳遞過程的總稱。溫差是傳熱的動力。第二節(jié)圍護35傳熱的基本方式圍護結構冷空氣熱空氣對流輻射對流輻射導熱第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式熱量的傳遞方式：導熱、對流、輻射。傳熱的基本方式圍護結構冷空氣熱空氣對流對流導熱第二節(jié)圍護結36一、導熱導熱：當物體各部分之間不發(fā)生相對位移，或不同的物體直接接觸時，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產生的熱量傳遞。導熱可在固體、液體和氣體中發(fā)生單純的導熱只發(fā)生在密實固體中第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式一、導熱導熱：當物體各部分之間不發(fā)生相對位移，或不同的物體直37導熱的簡單計算單位時間通過面積為F的平壁的導熱量為：如果平壁兩個表面的溫度不隨時間變化，并且T1>T2，那么：單位時間單位面積的平壁的導熱量為（熱流強度/熱流密度）：一、導熱第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式T1T2Qd導熱的簡單計算單位時間通過面積為F的平壁的導熱量為：如果平壁38一、導熱第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式λ——材料的導熱系數，單位為W/（m·K）。建筑材料導熱能力大小的一個重要指標。●導熱系數：指溫度在其法線方向的變化率（溫度梯度）為1℃/m時，在單位時間內通過單位面積的導熱量。導熱系數大，表明材料的導熱能力強?！衿湮锢硪饬x：在穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下當材料厚度為1m兩表面的溫差為1℃時，在一小時內通過1m2

截面積的導熱量?！窀鞣N物質的導熱系數，均由實驗確定。以金屬的導熱系數最大，非金屬和液體次之，氣體最小。一、導熱第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式λ——材料的導熱系數，39影響導熱系數的因素：材質干密度含濕量熱流方向一、導熱第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式●各種材料的λ值大致范圍是：氣體為0.006~0.6；液體為0.07~0.7；建筑材料和絕熱材料為0.025~3；金屬為2.2~420。

導熱系數小于0.25的材料叫隔熱材料（絕熱材料），如石棉制品，泡沫混凝土，不流動的空氣等。影響導熱系數的因素：材質一、導熱第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方40絕熱材料：λ≤0.3W/(m·K)以下的材料。按用途不同稱作保溫材料或隔熱材料，比如礦棉、巖棉、泡沫塑料等。靜止的空氣具有很好的保溫能力。水和金屬的導熱系數較大。一、導熱第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式絕熱材料：λ≤0.3W/(m·K)以下的材料。按用途不同41材料的干密度越小，內部孔隙越多，導熱性能越差。但對于一些小密度材料，比如纖維狀和發(fā)泡材料，密度過低，孔隙過大，材料傳熱性能越強。玻璃棉一、導熱第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式材料的干密度越小，內部孔隙越多，導熱性能越差。玻璃棉一、導熱42多孔材料的含濕量越大，導熱性能越強。干磚砌體：0.5W/(m·K)濕磚砌體：1.04W/(m·K)建材的生產、運輸、堆放、保管和施工加氣混凝土一、導熱第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式多孔材料的含濕量越大，導熱性能越強。加氣混凝土一、導熱第二節(jié)43而影響導熱系數主要因素是材料的密度和濕度。一、導熱第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式密度。一般情況下，密度小的材料導熱系數就小，反之就大。但是對于一些密度較小的保溫材料，特別是某些纖維狀材料和發(fā)泡材料，當密度低于某個值以后，導熱系數反而會增大。在最佳密度下，該材料的導熱系數最小。濕度。建筑材料含水后，水或冰填充了材料孔隙中空氣的位置，導熱系數將顯著增大，在建筑保溫、隔熱、防潮設計時，都必須考慮到這種影響。溫度。大多數材料的導熱系數隨溫度的升高而增大，工程計算中，導熱系數常取使用溫度范圍內的算術平均值，并當作常數。熱流方向。各向異性材料(如木材、玻璃纖維)，平行于熱流方向時，導熱系數較大，垂直于熱流方向時，導熱系數較小。而影響導熱系數主要因素是材料的密度和濕度。一、導熱第二節(jié)圍44對流：指流體各部分之間發(fā)生相對運動,互相摻混而傳遞熱量。單純的對流只發(fā)生在流體中二、對流第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式對流：指流體各部分之間發(fā)生相對運動,互相摻混而傳遞熱量。單45自然對流:由于流體冷熱部分的密度不同而引起的流動?？諝獾淖匀粚α魇怯捎诳諝鉁囟扔呙芏扔?，當環(huán)境中存在空氣溫差時，低溫密度大的空氣與高溫密度小的空氣之間形成壓力差（熱壓），產生自然對流。

受迫對流：由于外力作用（如風吹泵壓）而迫使流體產生對流。外力愈大，對流速度愈大。二、對流第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式由于引起流體流動的動力不同，對流的類型可以分為：自然對流和受迫對流自然對流:由于流體冷熱部分的密度不同而引起的流動。受迫對流：46二、對流第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式表面對流換熱：在空氣溫度與物體表面的溫度不等時，由于空氣沿壁面流動而使表面與空氣之間所產生的熱交換。表面對流換熱量取決因素：溫度差、熱流方向（從上到下或從下到上，或水平方向）、氣流速度、物體表面狀況（形狀粗糙程度）等。對流換熱：流體與壁面接觸時同時發(fā)生對流和導熱的熱量傳遞過程。二、對流第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式表面對流換熱：在空氣溫47對流換熱強度的簡單計算t——流體主流區(qū)溫度。αc——對流換熱系數，表征邊界層對流換熱能力的大小，αc越大，對流換熱能力越強。影響因素較多，一般通過實驗方法確定。二、對流第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式對流換熱強度的簡單計算t——流體主流區(qū)溫度。二、對流第二節(jié)48輻射：物體通過電磁波來傳遞能量的方式。不同波長的電磁波可產生不同的效應（手機、收音機。。。）。宇宙射線γ射線χ射線紫外線可見光紅外線無線電波波長三、輻射第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式輻射：物體通過電磁波來傳遞能量的方式。不同波長的電磁波可產生49熱輻射：因溫度原因發(fā)出輻射能的現象。熱輻射：因溫度原因發(fā)出輻射能的現象。50可見光：0.39～0.76微米。太陽輻射（短波輻射）常溫物體輻射（長波輻射）太陽輻射：0.2～3微米，包括部分紫外線，全部可見光和近紅外線區(qū)域，稱為短波輻射。常溫物體輻射：3～100微米，集中在遠紅外線區(qū)域，稱為長波輻射。熱輻射：因溫度原因發(fā)出輻射能的現象?？梢姽猓?.39～0.76微米。太陽輻射常溫物體輻射太陽輻射51特點（1）伴隨能量形式的轉換：內能電磁波能內能（2）可在真空傳播，不需任何中間介質，不需冷熱物體直接接觸。（3）凡是溫度高于絕對零度（0K，－273℃）的一切物體都在不停地對外發(fā)射輻射熱。（4）輻射換熱是兩物體間互相輻射的結果。高溫低溫發(fā)射接收發(fā)射接收三、輻射第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式輻射換熱：兩個溫度不同且互不接觸的物體之間通過電磁波進行的換熱過程特點（1）伴隨能量形式的轉換：內能電磁波能內能高溫低溫發(fā)52接收本領透射吸收反射總輻射熱QQrQτQρ吸收率反射率透射率三、輻射第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式根據能量守恒定律有：接收本領透射吸收反射總輻射熱QQrQτQρ吸收率反射率透射率53物體對不同波長輻射熱的吸收率、反射率和透射率不同不同物體的特性不同，材質、表面光潔度和顏色是影響因素。不同物體的反射率黑體：全部吸收輻射熱ρ=1白體：全部反射輻射熱r=1透明體：全部透射輻射熱τ=1工程材料（玻璃除外）大多是非透明體，也即透射率＝0，吸收率＋反射率＝1。三、輻射第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式物體對不同波長輻射熱的吸收率、反射率和透射率不同不同物體的反54三、輻射第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式一般建筑材料可以看成灰體三、輻射第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式一般建筑材料可以看成灰55三、輻射第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式A）斯蒂芬-波爾茲曼定律，又稱為四次方定律.黑體和灰體的全輻射能力：黑體的溫度越高，其最大輻射力的波長愈短，如太陽相當于溫度為6000K的黑體輻射，其最大輻射力波長為0.5μm；而16℃左右的常溫物體發(fā)射的最大輻射力波長約在10μm。黑體不但能將一切波長的外來輻射完全吸收，也能向外發(fā)射一切波長的輻射。在單位表面積、單位時間以波長λ=0~∞的全波段向半球空間輻射的全部能量，稱為黑體的全輻射力。三、輻射第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式A）斯蒂芬-波爾茲曼定56三、輻射第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式B）玻璃的溫室效應

●常用的普通玻璃一般為透明材料，它只對波長為0.2~2.5μm的可見光和近紅外線有很高的透過率，而對波長為4μm以上的遠紅外輻射的透過率卻很低?！癫Ａμ栞椛渲写蟛糠植ㄩL的光可以透過，而對一般常溫物體所發(fā)射的輻射（多為遠紅外線）則透過率很低。這樣通過玻璃獲取大量的太陽輻射，使室內構件吸收輻射而溫度升高，但室內構件發(fā)射的遠紅外輻射則基本不能通過玻璃再輻射出去，從而可以提高室內溫度●在利用太陽能的建筑設計中，常用這一效應為節(jié)能服務。三、輻射第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式B）玻璃的溫室效應●57第一章建筑熱工學基礎知識第一節(jié)室外熱環(huán)境第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式第三節(jié)描述濕空氣的物理量第四節(jié)室內熱環(huán)境一、飽和水蒸氣分壓力二、濕度三、露點溫度第一章建筑熱工學基礎知識第一節(jié)室外熱環(huán)境一、飽和水蒸氣58濕空氣＝＋壓強Pw=P+PdPPd濕空氣中水蒸氣的含量很少，但其含量的變化對濕空氣的熱物理性質有重要影響。溫度一定，濕空氣中水蒸氣的含量有一個最大限度，超過此限度，水蒸氣就會凝結成水從空氣中析出（霧氣、霧滴），此時的濕空氣稱為飽和濕空氣。第三節(jié)描述濕空氣的物理量濕空氣水蒸氣干空氣濕空氣＝＋壓強Pw=P+PdPPd濕空氣中水蒸氣的含量很少，59濕空氣的狀態(tài)參數氣壓濕度溫度大氣壓力水蒸氣分壓力P飽和水蒸氣分壓力Ps絕對濕度f含濕量d相對濕度露點溫度td第三節(jié)描述濕空氣的物理量濕空氣的狀態(tài)參數氣壓濕度溫度大氣壓力水蒸氣60大氣壓力：空氣層對單位地球表面形成的壓力。不是一個定值，海拔越高，大氣壓越低。水蒸氣分壓力P：濕空氣中的水蒸氣所產生的壓力。Pw=P+Pd飽和水蒸氣分壓力Ps：飽和濕空氣的水蒸氣分壓力。Ps值只與溫度有關。一個大氣壓下，溫度越高，飽和水蒸氣分壓力越大。第三節(jié)描述濕空氣的物理量一、飽和水蒸氣分壓力大氣壓力：空氣層對單位地球表面形成的壓力。不是一個定值，海拔61絕對濕度f：單位體積濕空氣中所含水蒸氣的質量，kg/m3。相對濕度：一定大氣壓下，濕空氣的絕對濕度（水蒸氣分壓力）與同溫度下飽和濕空氣的絕對濕度（水蒸氣分壓力）之比。建筑熱工設計中常用來評價環(huán)境潮濕程度。第三節(jié)描述濕空氣的物理量二、濕度絕對濕度f：單位體積濕空氣中所含水蒸氣的質量，kg/m3。相62用溫度計掛在室外或室內測得的溫度稱為干球溫度。將溫度計的溫泡扎上潤濕的紗布，并將紗布的下端浸于充水容器中，就成為濕球溫度計了。將濕球溫度計置于通風處，使空氣不斷流通，此時該溫度計讀數為濕球溫度。第三節(jié)描述濕空氣的物理量三、露點溫度空氣相對濕度越低時，干濕球溫差越大，反之，則溫差越小。在一定的空氣狀態(tài)下．干濕球溫差的數值反映廠空氣相對濕度的大小。用溫度計掛在室外或室內測得的溫度稱為干球溫度。第三節(jié)描述濕63第三節(jié)描述濕空氣的物理量三、露點溫度第三節(jié)描述濕空氣的物理量三、露點溫度64露點溫度td：在濕空氣的壓力和含濕量保持不變的情況下，冷卻空氣達到飽和濕空氣狀態(tài)時的溫度。是判斷濕空氣結露與否的重要參數。第三節(jié)描述濕空氣的物理量三、露點溫度例題：某房間的室內空氣溫度為25℃

，相對濕度為70％，房間自來水供水管表面溫度為15℃

，問水管表面是否結露？露點溫度td：在濕空氣的壓力和含濕量保持不變的情況下，冷卻空65第三節(jié)描述濕空氣的物理量三、露點溫度解答：25℃飽和水蒸氣分壓力為3167.7Pa。P167,附錄225℃，70％濕空氣的水蒸氣分壓力為P=Ps·= 2217.4Pa，對應露點溫度約為19.9℃

。水管表面溫度15℃

<露點溫度，結露。第三節(jié)描述濕空氣的物理量三、露點溫度解答：66第一章建筑熱工學基礎知識第一節(jié)室外熱環(huán)境第二節(jié)圍護結構傳熱的基本方式第三節(jié)描述濕空氣的物理量第四節(jié)室內熱環(huán)境一、影響熱舒適的環(huán)境因素二、人的熱舒適要求及熱平衡三、室內熱環(huán)境的評價第一章建筑熱工學基礎知識第一節(jié)室外熱環(huán)境一、影響熱舒適67第四節(jié)室內熱環(huán)境環(huán)境～人視覺聽覺觸覺味覺熱感覺光環(huán)境聲環(huán)境接觸物食物熱環(huán)境室內熱環(huán)境是指影響人體冷熱感覺的環(huán)境因素。這些因素主要包括室內空氣溫度、空氣濕度、氣流速度以及人體與周圍環(huán)境之間的輻射換熱。適宜的室內熱環(huán)境是指室內空氣溫度、濕度氣流速度以及環(huán)境熱輻射適當，使人體易于保持熱平衡從而感到舒適的室內環(huán)境條件。第四節(jié)室內熱環(huán)境環(huán)境～人視覺光環(huán)境室內熱環(huán)境是指影響人體冷68第四節(jié)室內熱環(huán)境一、影響熱舒適的環(huán)境因素室內熱環(huán)境構成要素是以人的熱舒服程度為評價標準。人的熱舒服受以下環(huán)境影響的因素：室內空氣溫度空氣濕度氣流速度（室內風速）環(huán)境輻射溫度（室內熱輻射）第四節(jié)室內熱環(huán)境一、影響熱舒適的環(huán)境因素室內熱環(huán)境構成要素69室內溫度有相應的規(guī)定：冬季室內氣溫一般應在16~22℃，夏季空調房間的氣溫多規(guī)定為24~28℃，并以此作為室內計算溫度。室內實際溫度則有房間內得熱和失熱、圍護結構內表面的溫度及通風等因素構成的熱平衡所決定，設計者的任務就在于使實際溫度達到室內計算溫度。第四節(jié)室內熱環(huán)境一、影響熱舒適的環(huán)境因素1、室內空氣溫度室內溫度有相應的規(guī)定：第四節(jié)室內熱環(huán)境一、影響熱舒適的環(huán)境70第四節(jié)室內熱環(huán)境一、影響熱舒適的環(huán)境因素2、室內空氣濕度室內空氣濕度直接影響人體的蒸發(fā)散熱。一般認為最適宜的相對濕度應為50~60%。在大多數情況下，即氣溫在16~25℃時、相對濕度在30~70%范圍內變化，對人體得熱感覺影響不大。如濕度過低（低于30%），則人會感到干燥、呼吸器官不適；濕度過高則影響正常排汗，尤其在夏季高溫時，如濕度過高（高于70%）則汗液不易蒸發(fā)，最令人不舒適。第四節(jié)室內熱環(huán)境一、影響熱舒適的環(huán)境因素2、室內空氣濕度室71室內氣流狀態(tài)影響人的對流換熱和蒸發(fā)換熱，也影響室內空氣的更新。在一般情況下，對人體舒適的氣流速度應小于0.3m/s；但在夏季利用自然通風的房間，由于室溫較高，舒適的氣流速度也應較大。第四節(jié)室內熱環(huán)境一、影響熱舒適的環(huán)境因素3、室內風速人頭頂上的自然對流速度是0.2m/s，是人體對風速可以覺察的閾值，往往用來確定室內風速的設計標準。當空氣流速≤0.5m/s，實驗研究表明，只要把空氣溫度調整的合適（提高空氣溫度），就可以使空氣的流動幾乎覺察不到。室內氣流狀態(tài)影響人的對流換熱和蒸發(fā)換熱，也影響室內空氣的更新72對一般民用建筑來說，室內熱輻射主要是指房間周圍墻壁、頂棚、地面、窗玻璃對人體的熱輻射作用，如果室內有火墻、壁爐、輻射采暖板之類的采暖裝置，還須考慮該部分的熱輻射。

第四節(jié)室內熱環(huán)境一、影響熱舒適的環(huán)境因素4、環(huán)境輻射溫度（室內熱輻射）平均輻射溫度對室內熱環(huán)境有很大影響?！谘谉岬貐^(qū)，夏季室內過熱的原因除了夏季氣溫高外，主要是外圍護結構內表面的熱輻射，特別是由通過窗口進入的日輻射所造成?！诤涞貐^(qū)，如外圍護結構內表面的溫度過低，將對人產生“冷輻射”，也嚴重影響室內熱環(huán)境。對一般民用建筑來說，室內熱輻射主要是指房間周圍墻壁、頂棚、地73人體的溫度感受系統20世紀初發(fā)現人的皮膚上存在對冷敏感的區(qū)域“冷點”和對熱敏感的區(qū)域“熱點”人體各部位的冷點數目明顯多于熱點第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡人體的溫度感受系統20世紀初發(fā)現人的皮膚上存在對冷敏感的區(qū)域74人體各部位冷點和熱點分布密度(個/cm2)參考文獻：H.Hensel,ThermoreceptionandTemperatureRegulation,London:AcademicPress,1981第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡人體各部位冷點和熱點分布密度(個/cm2)參考文獻：H.H75感覺熱

感覺冷熱感覺的影響因素冷熱刺激刺激變化率原有狀態(tài)第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡感覺熱感覺冷熱感覺的影響因素冷熱刺激第四節(jié)室內熱環(huán)76皮膚溫度與熱感覺人體皮膚溫度與人體熱感覺的關系★第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡皮膚溫度與熱感覺人體皮膚溫度與人體熱感覺的關系★第四節(jié)室77第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡冷： 皮膚溫度降低 血管收縮 寒戰(zhàn) 加衣服 增加活動量 體內溫度降低 體內溫度升高 減少活動量 減衣服 出汗 血管擴張熱： 皮膚溫度升高很熱熱暖微暖熱中性（不冷不熱）微涼涼冷很冷感覺生理反應健康空氣溫度★第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡冷： 皮膚溫度降78△q—人體蓄熱量/人體得失熱量qm——人體產熱量qw——人體蒸發(fā)散熱量qr——人體輻射散熱量qc——人體對流散熱量第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡人的熱舒服感主要建立在人和周圍環(huán)境正常的熱交換上，即人由新陳代謝的產熱率和人向周圍環(huán)境的散熱率之間的平衡關系。人體得熱和失熱過程△q—人體蓄熱量/人體得失熱量第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱79第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡當?q=0時，人體處于熱平衡狀態(tài)，?q=0時并不一定表示人都處于舒服狀態(tài)，因為各種熱量之間可能有許多不同的組合使?q=0，即人們會遇到各種不同的熱平衡，只有那種能使人體按正常比例散熱的熱平衡，才是舒服的。所謂按正常比例散熱是指：對流換熱占總熱量的25%~30%，輻射散熱為45%~50%，呼吸和無感覺蒸發(fā)散熱占25%~30%。當勞動強度或室內熱環(huán)境要素發(fā)生變化時，正常的熱平衡可能被破壞。當環(huán)境過冷時，皮膚毛細血管收縮，血流減少，皮膚溫度下降以減少散熱量；當環(huán)境過熱時，皮膚血管擴張，血流增多，皮膚溫度升高，以增加散熱量，甚至大量出汗使蒸發(fā)散熱量qe變大，以爭取新的熱平衡。這時的熱平衡叫“負荷熱平衡”，在負荷熱平衡下，雖然?q=0，但人體已不在舒服狀態(tài)。第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡當?q=0時，人80人體對流散熱量qc人體與周圍環(huán)境空氣的對流換熱量。第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡qc——對流換熱強度，W/m2αc——對流換熱系數，W/(m2·K)t——流體的溫度，℃θ——固體表面的溫度，℃人體對流散熱量qc人體與周圍環(huán)境空氣的對流換熱量。第四節(jié)81人體對流散熱量qc人體與周圍環(huán)境空氣的對流換熱量。與皮膚（衣服）表面溫度Ts、環(huán)境空氣溫度Ta和對流換熱系數αc有關。αc值與空氣流動狀況（自然對流或受迫對流）、結構所在的位置（垂直的、水平的、傾斜的）、壁面狀況（是有利于空氣流動還是不利于流動）以及熱流方向等因素。第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡人體對流散熱量qc人體與周圍環(huán)境空氣的對流換熱量。第四節(jié)82人體蒸發(fā)散熱量qw途徑： 皮膚出汗的汗液蒸發(fā) 呼吸過程中吸入空氣濕度的變化原理： 皮膚或呼吸道表面水分蒸發(fā)吸熱影響因素： 空氣流速↑－qw↑ 空氣濕度↑－qw↓

流速小，濕度大－悶熱第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡人體蒸發(fā)散熱量qw途徑： 皮膚出汗的汗液蒸發(fā)第四節(jié)室內熱83影響人體熱感覺的6個因素空氣溫度：對流散熱量qc平均輻射溫度：輻射散熱量qr空氣濕度（水蒸汽分壓力）：蒸發(fā)散熱量qw悶熱vs濕冷風速：對流散熱量qc和蒸發(fā)散熱量qw涼風席席vs熱風第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡客觀因素服裝熱阻：影響所有散熱量新陳代謝率：影響產熱量主觀因素影響人體熱感覺的6個因素空氣溫度：對流散熱量qc第四節(jié)室內841、新陳代謝率～活動量身高1.78m，體重65kg，皮膚表面積1.8m2

第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡1、新陳代謝率～活動量身高1.78m，體重65kg，皮膚852、服裝熱阻第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡2、服裝熱阻第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡86人體皮膚對常溫物體輻射的吸收率>0.95淺色服裝vs深色服裝室內裝修：冷色調vs暖色調3、輻射散熱量第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡人體皮膚對常溫物體輻射的吸收率>0.95淺色服裝vs深色服裝874、風速第四節(jié)室內熱環(huán)境二、人的熱舒適要求及熱平衡4、風速第四節(jié)室內熱