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1、1 建筑热工篇 第一章 室内热环境 1、人体与周围环境的换热方式有对流、辐射和蒸发三种。2、人体得热平衡是达到人体热舒适的必要条件。3、当达到热平衡状态时，对流换热约占总散热量的 25%-30%，辐射散热量占45%-50%，呼吸和有感觉蒸发散热量占 25%-30%时，人体才能达到热舒适状态，能达到这种适宜比例的环境便是人体热舒适的充分条件。4、气流速度对人体的对流换热影响很大，至于人体是散热还是得热，则取决于空气温度的高低。5、影响人体蒸发散热的主要因素是作用于人体的气流速度和环境的水蒸气分压力。6、影响人体热感的因素为：空气温度 、空气湿度 、气流速度 、环境平均辐射温度 、人体新陈代谢产热
2、率 和人体衣着状况。7、热环境的综合评价：1）有效温度：ET 依据半裸的人与穿夏季薄衫的人在一定条件的环境中所反应的瞬时热感觉作为决定各项因素综合作用的评价标准。2）热应力指数：HSI 根据在给定的热环境中作用于人体的外部热应力、不同活动量下的新陈代谢产热率及环境蒸发率等的理论计算而提出的。当已知环境的空气温度、空气湿度、气流速度和平均辐射温度以及人体新陈代谢产热率便可按相关线解图求得热应力指标。3）预测热感指数：PMV 人体蓄热量是空气温度 、空气相对湿度 、气流速度 和平均辐射温度 4个环境参数及人体新陈代谢产热率 、皮肤平均温度 、肌体蒸发率 、所着衣热阻 的函数。8、室内热环境的影响因
3、素：1）室外气候因素 太阳辐射 以太阳直射辐射照度、散射辐射照度及用两者之和的太阳总辐射照度表示。水平面上太阳直射照度与太阳高度角、大气透明度成正比关系。散射辐射照度与太阳高度角成正比，与大气透明度成反比。太阳总辐射受太阳高度角、大气透明度、云量、海拔高度和地理纬度等因素的影响。空气温度 地面与空气的热交换是空气温度升降的直接原因，大气的对流作用也以最强的方式影响气温，下垫面的状况，海拔高度、地形地貌都对气温及其变化有一定影响。空气湿度 指空气中水蒸气的含量。一年中相对湿度的大小和绝对湿度相反。风 地表增温不同是引起大气压力差的主要原因 降水 2）室内的影响因素：热环境设备的影响；其他设备的影
4、响；人体活动的影响 9、城市区域气候特点：1）大气透明度较小，削弱了太阳辐射；2）气温较高，形成“热岛效应”；3）风速减小，风向随地而异；4）蒸发减弱、湿度变小；5）雾多、能见度差。10、建筑热工设计分区：严寒地区：11、被动式太阳能建筑 原理：当太阳辐射热透过日光室玻璃照射到墙面上时，墙面吸收热能，温度升高，并通过对流方式将热量传给日光室内的空气，使之温度升高，由上部开口流入室内；室内的低温空气由下部开口流进日光室，不断循环流动的空气提高了室内气温，从而改善了室内热环境。注意点：1）日光室的朝向应选择当地日照时间长，太阳辐射强烈的方位，一般以东南、南、西南向为宜；2）日光室的玻璃应选择热光比
5、大的玻璃，并应有较大的面积。这是因为玻璃是短波热射线的透射体，而又是长波热射线的非透射体，能阻挡日光室的热量辐射外逸；3）墙面对太阳辐射热的吸收至关重要，表面一定要用对太阳辐射热吸收系数大的材料；4）上下通风口尺寸应适当，过大、过小都会影响采暖效果 5）在使用上，当一晚或无日辐射的时候，如日光室的气温低于室外气温，应关闭上下通风口，避免室内热量的损失。第二章 传热基本知识 1、导热 是由温度不同的质点（分子、原子、自由电子）在热运动中引起的热能传递现象。导热系数：在稳定条件下，1m厚的物体，两侧表面温差为 1，1h 内通过 1 面积传递的热量。导热系数的影响因素：材质的影响、材料干密度的影响、
6、材料含湿量的影响。2、对流 是由于温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺合而传递热能。对流换热的强弱主要取决于：层流边界层内的换热与流体运动发生的原因、流体运动状况、流体与固体壁面温度差、流体的物性、固体壁面的形状、大小及位置等因素。自然对流换热 受迫对流换热 3、辐射 热射线的传播过程叫做热辐射，通过热射线传播热能就称为辐射传热。辐射传热特点：1）在辐射传热过程中伴随着能量形式的转化；2）电磁波的传播不需要任何中间介质；3）凡是温度高于绝对零度的一切物体，不论它们的温度高低都在不间断地想外辐射不同波长的电磁波，辐射传热是物体之间相互辐射的结果，不受温度高低的影响。凡能将辐射热全部反射的
7、物体称为绝对白体，能全部吸收的称为绝对黑体，能全部透过的则称为绝对透明体或透热体。吸收系数接近于1的物体近似地当作黑体。单位时间内在物体单位表面积上辐射的波长从 0 到范围的总能量，称作物体的全辐射本领，通常用 E表示，单位为 W/。单位时间内在物体单位表面积上辐射的某一波长的能量称为单色辐射本领。灰体：辐射光谱曲线的形状与黑体辐射光谱曲线的形状相似，且单色辐射本领不仅小鱼黑体同波长的单色辐射本领，两者的比例为不大于1 的常数。选择性辐射体：只能吸收和发射某些波长的辐射能，并且其单色辐射本领总小于同温度黑体同波长的单色辐射本领。4、封闭空气间层的传热 特点 铝箔贴在温度高的一侧的原因：减小间层
8、表面的辐射系数，并防止间层内结露。第三章 建筑保温 1、建筑保温的途径：1）建筑体形的设计，应尽量减少外围护结构的总面积。2）围护结构应具有足够的保温性能。3）争取良好的朝向和适当的建筑物间距。4）增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透的不利影响。5）避免潮湿、防止壁内产生冷凝。2、围护结构最小阻热设计的依据：3、围护结构保温构造形式：1）保温、承重合二为一；2）单设保温层；3）复合构造 4、围护结构的蒸汽渗透及冷凝：某一状态下的空气，在含湿量不变的情况下，冷却到它的相对湿度达到 100%时所对应的湿度，称为该状态下空气的露点温度。由于温度降到露点温度以下，空气中水蒸气液化析出的现象称为冷凝。当室内
9、、外空气的水蒸气含量不等时，在围护结构的两侧，就存在水蒸气分压力差，水蒸气分子将从压力较高的一侧通过围护结构向较低一侧渗透扩散，这种现象称为蒸汽渗透。5、防止和控制冷凝的措施 1）防止和控制表面冷凝 正常湿度的采暖房间：围护结构内表面层宜采用蓄热系数较大的材料，利用它蓄存的热量起调节作用，减少出现周期性冷凝的可能。高湿房间：围护结构内表面采用不透水材料层，在构造上采取措施将表面冷凝睡滴导流，并有组织地排除。南方地区：地面应具有一定的热阻，减少地面对土层的传热量；地面表层材料的虚热系数要小；表面材料有一定的吸湿作用。2）防止和控制内部冷凝 材料层次的布置应符合“难进易出”的原则；设置隔气层；设置
10、通风间层或泄气沟道。第四章 建筑防热 1、建筑防热的途径：减弱室外热作用；窗口遮阳；围护结构的隔热与散热；合理地组织自然通风；尽量减少室内余热。2、当量温度：3、围护结构隔热措施：1）屋顶隔热：采用浅色外饰面，减少当量温度；增大热阻与热惰性；通风隔热屋顶；水隔热屋顶；种植隔热屋顶。2）墙体隔热：砌块；钢筋混凝土大板，钢筋混凝土空心板，复合大板；4、自然通风的组织：1）建筑朝向、间距及建筑群的布局：错列式、斜列式较行列式、周边式好 2）建筑的平面布置与剖面设计：详见P106 第五章 建筑日照与遮阳 1、太阳高度角、太阳方位角：太阳方位角：指太阳直射光线在地平面上的投影线与地平面正南向所夹的角。太
11、阳高度角：指太阳直射光线与地平面间的夹角。2、遮阳形式及适用朝向 水平式遮阳：在北回归线以北地区适用于南向附近窗口；在北回归线以南地区既适用于南向窗口又可用于北向窗口。垂直式遮阳：适用于北向、东北向和西北向附近的窗口 综合式遮阳：适用于东南向或西南向附近窗口，适应范围较大 挡板式遮阳：适用于东向、西向附近窗口 3、遮阳设施构造设计要点 1）遮阳的板面组合与构造：用不同的板面组合以便选择对采光、通风、视野、立面造型和构造等要求都更加有利的形式。2）遮阳板的安装位置：安装位置对防热和通风的影响很大。3）材料与颜色：多采用坚固耐久的轻质材料；轻便、灵活；外表面颜色宜浅，以减少对太阳辐射热的吸收，内表
12、面则应稍暗，以避免产生炫光，并希望材料的辐射系数较小。2 绿色建筑：是以人为本的设计理念和追求实现的目标。尽量利用自然条件,与自然和谐的设计策略，减少资源，能源消耗和排废，运用适宜的工程技术创造现在社会的人居环境品质。物理环境:是指在城市区域范围或建筑物室内空间，由热（包括温度，湿度），光，声，空气（流速，气味）等因素共同作用的与人们身心健康息息相关的环境条件（品质）。热岛效应：由于城市的人为热及下垫面向地面附近大气层散发热量比郊区多，气温也比郊区高，且由市中心向郊区逐渐降低 影响：热岛范围内的空气易于对流吻合，但其上不的大气则显稳状态而不扩散，就像盖子一样，使发生在热岛内的各种气体污染物质都
13、被围闭在热岛之中，因此，热岛效应对大范围的空气污染有很大影响。由于热岛的产生，为改善热舒适对制冷，供热的需求出现了明显区别，也直接影响建筑物耗能 城市物理环境变化浅析：热环境，光环境（玻璃幕墙，靡虹灯），声环境，空气环境-1.1章室 内 外 热 环 境-1 建筑热环境：是研究人们在建筑空间中的热舒适问题，以采取合理有效的技术措施改善建筑热环境，满足人们对热舒适要求，并达到节能降耗的目的 2 室外热环境：即室外气候，是指作用在建筑外围护结构上的一切热，湿物理因素的总称 是影响室内热环境的首要因素 3 室内热环境：主要由室内气温，湿度，气流及壁面热辐射等因素综合而成的室内微气候。4 热舒适的必要条
14、件：人体内产生的热量与向环境散发的热量相等，即保持人体的热平衡。q=qm qc qr qw W/m 人体与周围环境的换热方式有：对流，辐射，蒸发 必须使q=0，即人体的新陈代谢产热量正好与人体在所处环境的热交换量处于平衡状态 当达到热平衡状态时，对流换热约占总散热 量 的25 30，辐射散热量占45 50，呼吸和无感觉蒸发散热量占 25 30 时，人体才能达到热舒适状态，能达到这种适宜比例的环境就是人体热舒适的充分条件 5 室内热环境的影响因素：室外气候因素 热环境设备的影响 其他设备的影响 人体活动的影响 6 室外气候：太阳辐射，气温，空气温度，风，降水 7 空气湿度：指大气湿润程度 绝对湿
15、度:是单位体积空气中所含水蒸气的重量。其单位为g/m3（克/米 3）相对湿度：=f/fmax 100 是在一定温度，一定大气压力下，湿空气的绝对湿度 f与同温同压下的饱和水蒸气量的百分比。8我国建筑热工设计分区及设计要求：严寒地区：累年最冷月平均温度低于或等于-10的地区。主要包括内蒙古和东北北部，新疆北部地区,西藏和青海北部地区。这一地区的建筑必须充分满足冬季保温要求，加强建筑物的防寒措施，一般可不考虑夏季防热。寒冷地区：累计最冷月平均温度为0-10地区。主要包括华北地区，新疆和西藏南部地区及东北南部地区。这一地区的建筑满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季放热。夏热冬冷地区：累计最冷月平均温度
16、为010,最热月平均温度2530地区。主要包括长江中下游地区，即南岭以北，黄河以南的地区。这一地区的建筑必须满足夏季防热要求，适当坚固冬季保温。夏热冬暖地区：累计最冷月平均温度高于10，最热月平均温度2529的地区。包括南岭以南及南方沿海地区。这一地区的建筑必须充分满足夏季防热要求，一般可不考虑冬季保暖。温和地区：累月最冷月平均温度为013，最热月平均温度1825的地区。主要包括云南，贵州西部及四川南部地区。这一地区中，部分地区的建筑应考虑冬季保温，一般可不考虑夏季防热。9 改善室内热环境的建筑途径：太阳辐射热的利用与调节（窗口设计 透射体设计 被动式太阳能建筑）优 化 建筑维护结构热工性能
17、自然通风 绿化-1.2 章建筑的传热与传湿-1 传热的基本方式：导热，对流，辐射 2 导热：由温度不同的质点在热运动中引起的热能传递现象。3 导热热量 Q=(i e)F/d Q-导热热量 W；F-壁体的截面积 m ；i 和e-壁体两侧的温度 d-壁体的厚度，m；-壁体材料导热系数 W/（m K）热流强度：在单位面积内透过该壁体的导热热量用q 表示 q=(i e)/d 材料的导热系数值反映了壁体材料的导热能力，在数值上等于：当材料层单位厚度的温度差为 1k 时，在单位时间内通过 1 m表面积的热量 4材料导热系数的物理意义是什么？受哪些因素影响？试举出一些建筑材料例子说明？反映材料的导热能力 材
18、质的影响-如矿棉，泡沫塑料等材料的值比较小，而砖砌体，钢筋混凝土等材料的值比较大，如钢材，铝合金等的导热系数就更大 材料干密度的影响-泡沫混凝土，加气混凝土等一类多孔材料 材料含湿量的影响-非金属材料常常并非绝对干燥，而是含有不同程度的水分 5 热阻 R=d /，单位（m K/W）q=(i e)/(d /)=(i e)/R 热阻:热流通过壁体时遇到的阻力，或者说它反映了壁体抵抗热流通过的能力。6 对流：由温度不同的各个部分流体之间发生相对运动，互相参合而传递热能。7 凡能将辐射热全部反射的物体称为绝对白体；能全部吸收的称为绝对黑体；能全部渗透的为绝对透明体或透热体;选择性辐射体-只能吸收和发射
19、某些波长的辐射能，并且其单色辐射本领总小于同温度黑体同波长的单色辐射本领 8 温室效应：在建筑中应用最多的净片平板玻璃对于可见光的透过率高达85，其反射率仅为 7.显然是相当透明的材料，用这种玻璃制作的温室，能透入大量的太阳辐射热而阻止室内的长波辐射向外投射的现象 9 平壁传热过程：平壁 内表面 吸热-平壁 材料层 吸热-平壁 外表面 散热 10 分析封闭空气间层的传热特性，在围护结构够设计中如何应用封闭空气间层？空气间层的传热过程与实体材料层的传热迥然不同，是在有限封闭空间内两个表面之间进行的热传移的过程，是导热，对流和辐射三种传热方式综合作用的结果，在有限封闭空间内空气伴随着导热会产生自然
20、对流换热，对流换热的强度与间层的厚度，位置，形状等因素有关。设计应用：1 在建筑维护结构中采用封闭空气间层可以增加热阻，并且材料省，重量轻，是一项有效而经济的技术措施。2 如果构造技术可行，在维护结构中用额厚的空气间层不如用几个薄的空气间层 3 为了有效的减少空气间层的辐射传热量，可以在间层表面涂贴反射材料，一般在一个表面涂贴，并且是在温度较高的一侧的表面，以防止间层内结露。-1.3 章建筑保湿与节能-1 建筑保温途径：建筑体型的设计，应尽量减少外围护结构的总面积围护结构应具有足够的保温性能争取良好的朝向和适当的建筑物间距 增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透的不利影响避免潮湿，防止壁内产生冷凝
21、2民用建筑设计标准：建筑物体形系数宜控制在 0.3 及0.30 以下，如果形 体 系 数 大 于0.30，则屋顶和外 墙 应 加 强 保温。夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准：规定该地区条形建筑物的体形系数不应超过0.35，点式建筑物的体形系数不应超过0.40 公共建筑节能设计标准：除居住建筑的公共建筑，严寒，寒冷地区建筑的体形系数应小于或等于0.40 3围护结构最小传热阻的物理意义是什么？计算式中 t 值大小的含义又是什么？为什么要作温差修正？为什么要做蓄热系数和导热系数的修正？答：物理意义:是依据室内计算温度与围护结构内表面温度的允许温差确定的.按此热阻值进行设计,能够保证在采暖系统正常供热
22、及室外实际空气温度不低于室外计算温度前提下,围护结构内表面温度不致低于室内空气的露点温度.t:室内空气与围护结构内表面之间的允许温差.因为围护结构与其所处情况的不同,则其室内外温度也会有所差异,因此为了避免出现保温性能的隐患 在围护结构保温设计中,由于建筑材料和构件种类繁多,情况各异,加之围护结构的保温性能又是以其最小传热阻为指标,材料导热系数的取值是否符合实际情况往往是保温设计成败的关键,何况影响材料导热系数的因素较多,实际情况又难以预料.为了避免出现保温性能的隐患,凡符合表 1.3-4中所列材料,构造,施工,地区及使用情况的,在计算围护结构实际传热阻时,材料的导热系数 和蓄热系数S应按表中
23、所规定的修正系数予以修正,即将按附录表I 查得的数值乘以值.4 围护结构保温层在构造上有几种设置方式？各有何特点？你所在地区常见的保温构造属于何种方式？答：1）保温，承重合二为一 如承重材料或构件除具有足够的力学性能外，还有一定的热阻值，二者就能合二为一。例如混凝土 空心砌块，轻质实心砌块等。这类构造简单，施工方便，能保证保温构造与建筑同寿命，多用于低层或多层墙体承重的建筑。2）复合构造 除采用实体保温层外，还可以用封闭空气间层作为保温构造，通常采用单层或多层封闭空气间层与 带低辐射贴面的封闭空气间层。这样既有效的增加围护结构的传热阻，满足保温要求，也可减轻围护结构的自重，使承重结构更经济合理
24、。3）单一轻质保温构造 这种保温构造的热阻往往很大。可以满足围护结构保温要求，同事还可以减轻建筑的荷载。但由于 采用的保温材料质量轻，其热稳定性较差，对于热稳定性要求较高的建筑（如间隙供暖的建筑，有夏季防热要求的建筑等）来说，应根据要求对热阻经行附加的修正。5 窗有哪些传热特点？应从哪几个方面提高其热工性能？答：窗的作用是多方面的，作为围护结构的一部分同样应具有保温或隔热，得热或散热的作用。从围护结构的保温性能来看，窗是保温能力最差的部件。主要原因是窗框，床樘，窗玻璃等的热阻太小，还有经缝隙渗透的冷风和窗洞口的附加热损失。提 高 窗 的 保 温 性 能 控制各向墙面的开窗面积 提高窗的气密性，
25、减少冷风渗透 提高窗户冬季太阳辐射得热 6 如何判断围护结构内部是否会产生冷凝？应如何避免？外围护构造由于冷凝而受潮分，表面凝结和内部冷凝。是否会出现冷凝现象取决于内部各处的温度是否低于该处的露点温度，也可以根据水蒸气分压力是否高于该处温度所对应的饱和蒸汽压加以辨别。防止和控制冷凝的措施：1 防止和控制表面冷凝：正常湿度的采暖房间，高湿房间，防止地面泛潮 2 防止和控制内部冷凝：材料层次的布置应遵循南进易出的原则，设置隔汽层，设置同房间层或泄气沟道 -1.4章建筑隔热与通风-1 建筑防热的途径：减弱室外热作用 窗口遮阳 围护结构的隔热与散热 合理地组织自然通风 尽量减少室内余热 2 自然通风的
26、原理是什么？为组织好自然通风，在建筑设计中应注意妥善处理哪些问题？开口处（门窗过道）存在着空气压力差而产生的空气流动，产生压力差的原因是风压作用和热压作用 处理问题：建筑朝向，间距及建筑群的布局 建筑的平面布置与剖面设计 门窗的位置和尺 门窗开启方式 设置导风板 3 屋顶隔热的措施主要有哪些？这些措施的隔热机理是什么？采用浅色外饰面，减少当量温度 -采用太阳辐射热吸收系数较小的屋面材料时，即降低了室外热作用，从而达到隔热的目的 提高屋顶自身的隔热性能 -隔热层 本 身热 容 量小，抗外界 温 度波 动 的能力差，但 隔 热层 有 着良 好 的绝 热 性能，可以有 效 减弱 传 递的热量 通风隔
27、热屋顶 -利用屋顶内部通风带走面层传下的热量 种植隔热屋顶 -在屋顶上种植植物，利用植物的光合作用，将热能转化为生物能；利用植物叶面的蒸腾作用增加蒸发散热量，均可大大降低屋顶的室外综合温度;同时利用植物培植基质材料的热阻和热惰性，降低内表面平均温度与温度振幅。水隔热屋顶 -水的热容量大，而且水在蒸发时要吸收大量的汽化热，从而减少了经屋顶传入室内的热量，降低了屋顶的内表面温度。-1.5 章建筑日照与遮阳-1 住宅日照标准 老年人居住建筑不应低于冬至日日照2 小时的标准 在原设计建筑外增加任何设施不应使相邻住宅原有日照标准降低 旧区改建的项目内新建住宅日照标准可酌情降低，但不应低于大寒日日照1 小
28、时的标准 其他建筑日照标准 宿舍半数以上的居室，应能获得同住宅居住空间相等的日照标准 托儿所，幼儿园的主要生活用房，应能获得冬至日不小 3h 的日照标准 老年人住宅，残疾人住宅的卧室，起居室，医院，疗养院半数以上的病房和疗养室，中小学半数以上的教室应能获得冬至日不小于 2h 的日照标准 2 日照间距：L=D/H L-日照间距系数 D-日照间距 H-遮挡计算高度 3 固定式遮阳（水平式，垂直式，综合式，挡板式）3 辐射传热，是指热量以电磁波的形式把热量由一个物体传向另一个物体的现象。对流传热,是指流体与流体之间、流体与固体之间发生相对位移时所产生的热量交换现象。导热,是指物体中有温差时由于直接接
29、触的物质质点作热运动而引起的热能传递过程。温度场,物体内各点的温度分布 温度梯度,温度差t 与沿法线方向两等温面之间距离n 的比值的极限 ntntn0lim 傅立叶定律,一个物体在单位时间、单位面积上传递的热量与在其法线方向的温度变化率成正比。导热系数（）的物理意义是，在稳定传热状态下当材料层厚度为1m、两表面的温差为 1时，在 1 小时内通过 1m2截面积的导热量。它是反映材料导热能力的主要指标。空气的导热系数为0.029()水导热系数为 0.58()，为空气的倍 建筑钢材的导热系数为 58.2 0.25 的材料称为隔热保温材料，如矿棉、泡沫塑料、膨胀珍珠岩等等。凡温度高于绝对零度的物体，都
30、可以发射同时也接受热辐射。黑体，吸收系数为 1 的物体。灰体，在自然界中没有理论上所定义的绝对的黑体、白体或透明体，自然界中的不透明物体多数介于黑体与白体之间 黑体辐射基本规律，（A）斯蒂芬一波尔兹曼定律，黑体的全辐射力同它的绝对温度4次方成正比。（B）普朗克定律 它表明了黑体的单色辐射力与其绝对温度和波长之间的函数关系 黑体温度愈高，其最大辐射力的波长愈短 灰体的辐射规律，灰体的辐射特性与黑体近似，但在同温度下其全辐射力低于黑体 灰体的全辐射力计算式 露点温度，空气达到炮和状态时所对应的温度 空气的相对湿度（），是空气中实际的水蒸汽分压力与该温度下饱和水蒸汽分压 力（Ps）之比，即 PPs1
31、00。湿度，空气的干湿程度 空气湿度是指空气中水蒸汽的含量 绝对湿度（f），即每立方米湿空气中所含水蒸气量，其单位为g/m3（克/米 3）。相对湿度（），即在一定的温度和气压下空气中实际水蒸气含量与饱和水蒸气含量之比。在建筑工程中常用实际水蒸气分压力 构成室内热环境的因素：1 室内热辐射温度2室内的空气温度3室内空气湿度4室内风速 国内提出其他热环境指标：作用温度、有效温度、热应力指标、预测平均热感觉指ntq4100bbbTCE1251TCbeCE4100TCE标等几种。热环境是由空气温度、空气湿度、热辐射和气流速度个参数综合组成 室外热环境参数：1 太日辐射 2 室外空气温度 3 室外空气的
32、湿度 4 风向和风速 城市热岛：城市化引起城市区域气候因子变化而出现的一类特殊现象。成因：在建筑物及人群密集的大城市，由于地面覆盖物吸收的辐射热多、发热体也多，形成市中心的温度高于郊区 城市里温度较高的空气由于质量较轻而向上升，郊区地面的较冷空气则从四面八方流向城市，风向都指向热岛中心，上升的空气又从高空回流到郊区而形成环流 减弱方法：城市中绿化和水面的设置对调节气温起着很大作用 热工分区：寒冷气候区：指一年中大部分时间的月平均气温低于一，最低甚至可达一（1958 年南极测定）的地区，如俄罗斯的西伯利亚地区等 温和气候区：主要特征是一年中一段时期过冷，而另一段时期较热，月平均气温在最冷月份里可
33、能低达，而最热月份可高达，一年中气温最大变化可从一到十，如意大利的米兰及中国的华北等地区。干热气候区：主要特征是高温、高辐射，同时空气干燥，不论是在一天或一年中气温变化幅度都很大（一年中最高气温在左右，而最低气温可低达一），并且风速较大，强风中常携带沙土，如利比亚和埃及等地。湿热气候区：温度高，一年之中月平均气温变化很小，约为，最热时超过，而湿度很大，相对湿度达左右，降雨量大，不低于年，如新几内亚、印度尼西亚等地区。室内外温度的计算模型：(1)恒定的热作用(2)周期热作用:单向周期热作用。双向周期热作用 P24.31 平璧的稳定传热过程：内表面吸热，平璧材料层的导热，外表面的散热。蓄热系数：当
34、一种材料厚度为半无限大，并在其一侧受到周期性波动热作用时，表面温度将按同一周期而波动，通过表面的热流波动的振幅Aq与材料表面温度波动的振幅 A之比 围护结构热惰性指标(D)：当围护结构的表面受到周期性热作用后，温度波将向结构内部传递，同时不断衰减，直到背波面（如波动热作用于外侧，则指内表面人热情性指标是表明背波面上温度波衰减程度的一个主要数值)，它表明围护结构抵抗周期性温度波动的能力。对单一材料围护结构，热惰性指标即其热阻与材料蓄热系数的乘积。表示为：DRS 对多层材料的围护结构，热惰性指标为各材料层热惰性指标之和：DR1S1R2S2 RnSnD1D2 Dn 如围护结构中有空气间层，由于空气的
35、蓄热系数（S）为 0，该层热情性指标 D值也为 0。材料层的热情性指标愈大，说明温度波在其间的衰减愈大。温度波的衰减与材料层的热情性指标是呈指数函数关系 x=x-温度波在 x 层处的衰减度（衰减倍数）；在进行建筑保温设计时，为了充分利用有利因素，克服不利因素，从各个方面全面处理有关建筑保温设计问题，应注意以下几条基本原则：一、充分利用太阳能 二、防止冷风的不利影响 三、选择合理的建筑体形与平面形式 四、使房间具有良好的热特性与合理的供热系统 最小传热阻 Ro,min：对大量性工业与民用建筑来说，控制围护结构内表面温度使其不低于室内露点温度以保证内表面不致结露，同时考虑人体卫生保健的基本需要，并
36、控制通过围护结构的热损失在一定范围之内，围护结构的总热阻就不能小于某个最低限度值，这个最低限度的总热阻 最小传热阻的 4 个因素：1 保证内表面不结露，即内表面温度不得低于室内空气的露点温度 2 对于大量的民用建筑，不仅要保证内表面不结露，还需满足一定的舒适条件，限制内表面温度，以免产生过强的冷辐射效应 3 从节能要求考虑，热损失应尽可能的小 4 应具有一定的热稳定性“热桥”传热量比主体部分大得多，所以它们的内表面温度也比主体部分低，在建筑热工学中，形象地将这种容易传热的部分 影响材料导热的因素：密度和湿度 保温构造方案：外墙和屋顶采用的保温构造方案：1 单设保温层（采用导热系数很小的材料做保
37、温层而起主要保温作用。由于不要求保温层承重，所以选择的灵活性比较大，不论是板块状，纤维状以至松散颗粒材料，均可用。）2 封闭空间层保温（4-5cm为宜为提高空气间层的保温能力，间层表面应采用强反射材料，但是注意这类反辐射材料必须有足够的耐久性，铝箔极易被腐蚀，长期处在潮湿状态也会变质，采取涂塑处理）3 保温与承重相结合（空心板、多孔砖、空心砌块、轻质实心砌块既能承重又能保温。只要导热系数比较小，机械强度满足承重要求，又有足够的耐久性，那么采用此方案在构造上比较简单，施工方便）4 混合型构造（在恒温室等热工要求较高的房间）复合构造大体上可分外保温（保温层在室外一侧）、内保温（保温层在室内一侧）和
38、中间保温（保温层在中间夹芯）。各层保温的优缺点：1内表面温度的稳定性：外保温和中间保温作法，在室内一侧均为体积热容量较大的承重结构，材料蓄热系数大，从而在室内供热波动时，内表面温度相对稳定，对室温调节避免骤冷骤热很有好处，适用于经常使用的房间。但对一天中只有短时间使用的房间，如体育馆、影剧院等，是在每次使用前临时供热，要求室温尽快达到所需标准，这时外保温作法使靠近室内的承重层要吸收大量热量，所需吸热时间也长，就不如用内保温可使室内温度上升快。2热桥问题：热桥不但降低了局部温度，也会使建筑物总的耗热量增加。内保温作法常会在内外墙联接以及外墙与楼板联接等处产生热桥，如图 38 为内、外墙联结处构造
39、示意。3防止保温材料内部在冬季产生凝结水问题：外保温和中间保温作法，由于在室内一侧为密实的承重材料，室内水蒸汽不易透过，可防止保温材料由于蒸汽的渗透积累而受潮。内保温作法则保温材料有可能在冬季受潮。4对承重结构的保护：外保温可避免主要承重结构受到室外温度的剧烈波动影响，从而提高其耐久性 5旧房改造：为节约能源而增加旧房的保温能力时，利用外保温，在施工中可不影响房间使用，同时也不占用室内面积，但施工技术要求高。6外饰面处理：外保温作法对外表面的保护层要求较高，外饰面比较难于处理。内保温和中间层保温则由于外表面是由强度大的密实材料构成，饰面层的处理比较简单。防止墙和屋顶内表面产生结露的措施可归纳为
40、：1.使围护结构具有足够的保温能力，总热阻值至少应在规定的最小总热阻以上，并注意防止冷桥。2.如室内空气湿度过大，可利用通风降温。3.普通房间的围护结构内表面最好用具有一定吸湿性的材料，使由于温度波动而只在一天中温度低的一段时间内产生的少量凝结水可以被结构内表面吸收。在室内温度高而相对湿度低时又返回室内空气。4.对室内湿度大、内表面不可避免有结露的房间，如公共浴室、纺织及印染车间等，采用光滑不易吸水的材料作内表面，同时加设导水设施，将凝结水导出。蒸汽渗透：当室内外空气中的含湿量不等，也就是围护结构的两侧存在着水蒸汽分压力差时，水蒸汽分子就会从分压力高的一侧通过围护结构向分压力低的一侧渗透扩散，
41、这种传湿现象叫蒸汽渗透。蒸汽渗透过程是物质即水蒸汽分子的转移过程。内部冷凝的检验 若设计不当，当水蒸汽通过围护结构的过程中遇到蒸汽渗透阻大的材料层，水蒸汽不易通过，就会出现冷凝现象。判别围护结构的内部是否会出现冷凝 （1）根据室内外空气的温度和相对湿度，确定水蒸汽分压力Pi 和 Pe，然后按式（43）计算围护结构各层的实际水蒸汽分压力，并作出实际水蒸汽分压（P）的分布线。（2）根据室内外空气温度 ti 和 te，确定围护结构各层的温度，按附录 2 查出相应的饱和水蒸汽分压力 Ps，并画出曲线。2DxeAA（3）根据 P 线和 Ps 线相交与否来判定围护结构内部是否会出现冷凝现象，如图 44 所
42、示。如 P 线与 Ps 线不相交说明内部不会产生冷凝；若相交，则内部有冷凝。室内室内PPsPsP(a)(b)图 4-4 判别围护结构内部冷凝情况(a)有内部冷凝；(b)无内部冷凝 防止和控制内部冷凝的措施 一.合理布置保温层 当围护结构由多层材料构成时，应将蒸汽渗透系数小的密实材料放在水蒸汽分压力大的一侧（对除冷藏库外的一般建筑来说，应放在冬季温度高的室内一侧），而将蒸汽渗透系数大的材料放在蒸汽分压力相对较小的室外低温一侧，使渗透进围护结构的蒸汽能保持”进出平衡”或“进难出易”，以利于蒸汽排除，防止在围护结构内部积累。二、在围护结构内部设排汽间层或排汽沟道 对于外侧有密实保护层或防水层的围护结
43、构，如在保温层与密实层之间设可排汽的空气间层，以有效排除蒸汽，防止内部凝结。三在蒸汽流入一侧设隔蒸汽层 隔蒸汽层可用沥青、油毡或铝箔等做成，但必须做得十分严密，并且在做隔汽层之前严格控制构件内的材料尤其是保温材料的含湿量，并尽量避免湿作业和两天施工，才能起到较好的效果。四.外墙内设密闭空气间层 对采用内保温作法的外墙，在保温层与外侧结构层之间设密闭的空气间层，由于空气间层两侧存在蒸汽分压力差，使蒸汽由处于高温一侧的保温层表面引向低温一侧的结构层表面，凝结的水分附着于结构层上而不能进入保温层内，从而使保温层干燥。室外综合温度：室外综合温度是将室外气温和太阳辐射对围护结构的热作用所产生的当量温度综
44、合成的一个室外气象参数，以 tsa表示。其计算式为:tsate sI/e 1 围护结构的朝向 2 外表面对日辐射的吸收率 根据夏季热作用的特点，衡量围护结构的隔热优劣，主要采用的指标是围护结构对周期性热作用的衰减倍数和延迟时间，以及由此而得出在具体气象情况下的内表面最高温度。室内过热的原因：1 在太阳辐射和室外气温共同作用下，外围护结构外表面吸热升温，将热量传入室内，并以传导、辐射和对流的方式使围护结构的内表面及室内空气温度升高 2 通过窗口直接进入的太阳辐射热，使部分地面、家具等吸热升温，并以长波辐射和对流换热方式加热室内空气。太阳辐射热投射到房屋周围地面及其他物体，其一部分反射到建筑的墙面
45、或直接通过窗口进入室内，另一部分被地面等吸收后，使其温度升高而向外辐射热量，也可能通过窗口进入室内。3 自然通风过程中带进或带出的热量。4 室内生产或生活过程中产生的余热，包括人体散热。防热采取措施：1 减弱室外的热作用 2 外围护结构的隔热 3 房间的自然通风 4 窗口遮阳 5 利用自然能 P81 外墙和屋顶的隔热措施：1、建筑的外表面采用浅色的粉刷或饰面 2.用实体隔热材料或带有封闭空气间层的围护结构。3.在围护结构内设通风间层 4利用水的蒸发和植被对太阳能的转化作用降温，包括蓄水屋面和植被屋面 创造良好的室内热环境，在建筑群和个体设计中主要应注意三个方面:1、有利于通风，使室内空气能顺畅
46、的流动。2、尽量减少日辐射对周围环境的影响，降低环境温度。3、结合建筑设计，在窗口以至外墙、屋顶上设置遮阳，减小进入室内的辐射热。建筑的自然通风：一、组织自然通风的原则 1.热压通风 2.风压通风 二、窗口设置对室内气流的影响 1.进风口和出风口的面积比 2.窗口高度 3.开口的平面位置 4.利用建筑手法组织通风 三、通风与建筑群的布置 建筑防热:一、注意遮阳和遮挡风沙 二、利用绿化、水池，以及亭台、回廊等，改善建筑周围的小气候环境；同时造成人工阴影区，在窗口处设置遮阳。三、建筑布局紧凑，减少外围护结构面积和无组织的通风。四、采用热惰性指标大的厚重围护结构使其对室外波动热作用有相对大的衰减倍数
47、和延迟时间（最好在 8 小时以上），尽量减少室内温度波动的振幅。五、利用水的蒸发降温 窗口遮阳后，会有以下作用与效果：1.遮阳对太阳辐射热量的遮挡 2.遮阳对室内气温的作用 3.遮阳对采光的作用 4.遮阳对房间通风的影响 按照构件遮挡阳光的特点来区分，主要有 4类 1.水平式遮阳 2.垂直式遮阳 3.综合式遮阳 4.挡板式遮阳 需要争取日照的建筑：如病房、幼儿活动室和农业用的日光室等 需要避免日照的建筑大致有两类 一是防止室内过热，主要是在炎热地区夏季一般规筑都需要避免过量的直射阳光进入室内，特别是恒温恒湿的纺织车间，高温的冶炼车间等更要注意。另一类是避免眩光和防止起化学作用的建筑，如展览室、
48、绘图室，阅览室、精密仪器车间，以及某些化工厂、实验室、药品车间等，都需要限制阳光直射在工作面和物体上，以免发生危害。光是以电磁波形式传播的辐射能。4 第一篇 建筑热工学 第一章 建筑热工学基本知识 习 题 1-1、构成室内热环境的四项气候要素是什么？简述各个要素在冬（或夏）季，在居室内，是怎样影响人体热舒适感的。答：（1）室内空气温度：居住建筑冬季采暖设计温度为 18，托幼建筑采暖设计温度为 20，办公建筑夏季空调设计温度为 24等。这些都是根据人体舒适度而定的要求。（2）空气湿度：根据卫生工作者的研究，对室内热环境而言，正常的湿度范围是 30-60%。冬季，相对湿度较高的房间易出现结露现象。
49、（3）气流速度：当室内温度相同，气流速度不同时，人们热感觉也不相同。如气流速度为0 和 3m/s 时，3m/s 的气流速度使人更感觉舒适。（4）环境辐射温度：人体与环境都有不断发生辐射换热的现象。1-2、为什么说，即使人们富裕了，也不应该把房子搞成完全的“人工空间”？答：我们所生活的室外环境是一个不断变化的环境，它要求人有袍强的适应能力。而一个相对稳定而又级其舒适的室内环境，会导致人的生理功能的降低，使人逐渐丧失适应环境的能力，从而危害人的健康。1-3、传热与导热（热传导）有什么区别？本书所说的对流换热与单纯在流体内部的对流传热有什么不同？答：导热是指同一物体内部或相接触的两物体之间由于分子热
50、运动，热量由高温向低温处转换的现象。纯粹的导热现象只发生在密实的固体当中。围护结构的传热要经过三个过程：表面吸热、结构本身传热、表面放热。严格地说，每一传热过程部是三种基本传热方式的综合过程。本书所说的对流换热即包括由空气流动所引起的对流传热过程，同时也包括空气分子间和接触的空气、空气分子与壁面分子之间的导热过程。对流换热是对流与导热的综合过程。而对流传热只发生在流体之中，它是因温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺合而传递热能的。1-4、表面的颜色、光滑程度，对外围护结构的外表面和对结构内空气间层的表面，在辐射传热方面，各有什么影响？答：对于短波辐射，颜色起主导作用；对于长波辐射，材性