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1、建筑热环境基础知识部分1本讲主要内容：本讲主要内容：2.1、建筑中的传热现象2.2、围护结构传热方式之一：导热2.3、围护结构传热方式之二：对流2.4、围护结构传热方式之三：辐射2.5、建筑围护结构的传热过程2 22.1 建筑中的传热现象n n2.1.1 传热n n热量的传递。在自然界中，只要存在温差就会有传热现象，热能由高温部位传至低温部位-围护结构的传热。n n2.1.2传热方式n n有三种:辐射、对流和导热。建筑物的传热大多是三种方式综合作用的结果.3 3辐射 对流 导热qq辐射：辐射：把热量把热量以电磁波的形式以电磁波的形式从一个物体传向另一从一个物体传向另一 个物体的现象。个物体的现
2、象。凡温度高于绝对零度的物体凡温度高于绝对零度的物体，都，都可以发射同时也可以接受热辐射。可以发射同时也可以接受热辐射。qq对流：对流：流体与流体之间、流体与固体之间流体与流体之间、流体与固体之间发生相对位发生相对位移时所产生的热量交换现象。移时所产生的热量交换现象。qq导热：导热：同一物体内部或相互接触的两物体之间同一物体内部或相互接触的两物体之间由于由于分分子热运动子热运动，热量由高温处向低温转移的现象。，热量由高温处向低温转移的现象。4 4太阳辐射照射的热量，有2030%被反射 暖气片辐射热，与空气接触传热，被加热的空气变轻产生对流，通过对流将热量传向室内各处。5 52.1.3 人的热传
3、递n n为了保持体温，人体为了保持体温，人体不间断的向周围环境不间断的向周围环境散发热量。散发热量。n n人体与室内环境的换人体与室内环境的换热热也是同时也是同时以辐射、以辐射、对流、导热三种方式对流、导热三种方式进行。进行。n n人体的散热量决定于：人体的散热量决定于：室内空气温度、风速、室内空气温度、风速、围护结构内表面温度围护结构内表面温度。6 62.2 导热n n导热：导热：直接接触的物体直接接触的物体由于有温度差时，由于有温度差时，质点作质点作热运动而引起的热能传递过程。热运动而引起的热能传递过程。n n在固体、液体、气体中都存在导热现象。其各自在固体、液体、气体中都存在导热现象。其
4、各自的导热机理不同。的导热机理不同。气体气体：分子作无规则运动时相：分子作无规则运动时相互碰撞而导热互碰撞而导热。液体液体：通过平衡位置间歇移动着：通过平衡位置间歇移动着的分子振动引起导热。的分子振动引起导热。固体固体：由平衡位置不变的：由平衡位置不变的质点振动引起导热。质点振动引起导热。金属金属：通过自由电子的转移：通过自由电子的转移而导热。而导热。n n绝大多数的绝大多数的建筑材料（固体）中的热传递建筑材料（固体）中的热传递为导热为导热过程过程7 71）温度场 温度梯度 热流密度n na a）温度场：在）温度场：在某一时刻物体内各点某一时刻物体内各点的温度分布。的温度分布。n n热量传递与
5、物体内部温度的分布密热量传递与物体内部温度的分布密切相关切相关。温度。温度 t t 是空间坐标是空间坐标 x y zx y z 和和时间时间 的函数的函数 即即 n n不稳定温度场不稳定温度场：温度分布随时间而：温度分布随时间而变变n n稳定温度场稳定温度场：温度分布不随时间而：温度分布不随时间而变变n n一维温度场一维温度场：温度只沿：温度只沿x x一个坐标轴一个坐标轴发生变化发生变化8 8b）温度梯度n n等温面：等温面：温度场中同温度场中同一时刻有相同温度各一时刻有相同温度各点连成的面点连成的面。n n温度梯度：温度差温度梯度：温度差t t与与沿法线方向两等温沿法线方向两等温面之间距离面
6、之间距离nn的比值的比值的极限。的极限。9 9C）热流密度（q）n n导热不能沿等温面进行，导热不能沿等温面进行，必须穿过等温面。必须穿过等温面。n n热流密度热流密度(q(q）：）：单位时间单位时间内，通过等温面上单位面内，通过等温面上单位面积的热量积的热量。等温面上面积。等温面上面积元元dF(mdF(m2 2)，单位时间内，单位时间内通过的热量为通过的热量为dQ(w)dQ(w)n n如果热流密度在面积如果热流密度在面积F F上均上均匀分布则热流量为右式。匀分布则热流量为右式。10102）傅立叶定律n n导热基本方程傅立叶定律：导热基本方程傅立叶定律：n n物体内导热的热流密度的分布与温度分
7、布有密切关系。物体内导热的热流密度的分布与温度分布有密切关系。n n傅立叶定律内容傅立叶定律内容：匀质材料内各点的热流密度与温度梯度的匀质材料内各点的热流密度与温度梯度的大小成正比。大小成正比。或：一个物体或：一个物体 在单位时间、单位面积上传递在单位时间、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。的热量与在其法线方向的温度变化率成正比。n n用公式表示：用公式表示：n n n nq q单位时间、单位面积上通过的热量，又称热流密度或单位时间、单位面积上通过的热量，又称热流密度或热流强度热流强度n n 等温面温度在其法线方向上的变化率叫温度梯度等温面温度在其法线方向上的变化率叫温度梯
8、度n n 表示表示材料导热能力的系数，称导热系数材料导热能力的系数，称导热系数n n负号是因为负号是因为负号是因为负号是因为热流热流热流热流有方向性，是以从高温向低温方向流动为正有方向性，是以从高温向低温方向流动为正有方向性，是以从高温向低温方向流动为正有方向性，是以从高温向低温方向流动为正值值值值;温度温度温度温度也是一个向量，以从低到高为正，二者相反。也是一个向量，以从低到高为正，二者相反。也是一个向量，以从低到高为正，二者相反。也是一个向量，以从低到高为正，二者相反。1111导热系数n n导热系数：导热系数：导热系数：导热系数：其物理意义其物理意义其物理意义其物理意义：在稳定传在稳定传热
9、状态下当材料厚度热状态下当材料厚度为为1m1m两表面的温差为两表面的温差为1 1时，在一小时内通时，在一小时内通过过1m1m2 2截面积的导热量。截面积的导热量。n n导热系数大，表明材导热系数大，表明材导热系数大，表明材导热系数大，表明材料的导热能力强。料的导热能力强。料的导热能力强。料的导热能力强。1212 导热系数（导热系数（）n n各种物质（气体、液体、固体）的导热系数数值范围和性质有所不同各种物质（气体、液体、固体）的导热系数数值范围和性质有所不同各种物质（气体、液体、固体）的导热系数数值范围和性质有所不同各种物质（气体、液体、固体）的导热系数数值范围和性质有所不同，它还与当时的压力
10、、温度、密度、含湿量有关。可查书后附表它还与当时的压力、温度、密度、含湿量有关。可查书后附表它还与当时的压力、温度、密度、含湿量有关。可查书后附表它还与当时的压力、温度、密度、含湿量有关。可查书后附表n n气体的导热系数最小，如常温常压下空气的导热系数为气体的导热系数最小，如常温常压下空气的导热系数为气体的导热系数最小，如常温常压下空气的导热系数为气体的导热系数最小，如常温常压下空气的导热系数为0.029 0.029 WW/（m Km K），），），），静止不动的空气具有很好的保温能力。静止不动的空气具有很好的保温能力。静止不动的空气具有很好的保温能力。静止不动的空气具有很好的保温能力。n n
11、液态的导热系数大于空气，如水在常温常压下，其导热系数为液态的导热系数大于空气，如水在常温常压下，其导热系数为液态的导热系数大于空气，如水在常温常压下，其导热系数为液态的导热系数大于空气，如水在常温常压下，其导热系数为0.58 0.58 WW/（m Km K），），），），为空气的为空气的为空气的为空气的2020倍倍倍倍n n金属的导热系数最大，如建筑钢材导热系数为金属的导热系数最大，如建筑钢材导热系数为金属的导热系数最大，如建筑钢材导热系数为金属的导热系数最大，如建筑钢材导热系数为58.2 58.2 WW/（m m KK）（空气的空气的空气的空气的20002000倍）倍）倍）倍），门窗铝合金则
12、大到，门窗铝合金则大到，门窗铝合金则大到，门窗铝合金则大到162162，是聚苯乙烯泡沫，是聚苯乙烯泡沫，是聚苯乙烯泡沫，是聚苯乙烯泡沫塑料（导热系数为塑料（导热系数为塑料（导热系数为塑料（导热系数为0.0420.042）的）的）的）的54005400倍。倍。倍。倍。n n非金属固体材料非金属固体材料非金属固体材料非金属固体材料 ，如大部分建筑材料，导热系数一般低于金属材料，如大部分建筑材料，导热系数一般低于金属材料，如大部分建筑材料，导热系数一般低于金属材料，如大部分建筑材料，导热系数一般低于金属材料，介于介于介于介于0.0233.49 0.0233.49 WW/（m Km K）之间。）之间。
13、）之间。）之间。1313影响导热系数数值的因素影响导热系数数值的因素影响导热系数数值的因素影响导热系数数值的因素：物质的种类（液体、气体、：物质的种类（液体、气体、：物质的种类（液体、气体、：物质的种类（液体、气体、固体）、结构成分、密度、湿度、压力、温度等。固体）、结构成分、密度、湿度、压力、温度等。固体）、结构成分、密度、湿度、压力、温度等。固体）、结构成分、密度、湿度、压力、温度等。n na a）温度的影响）温度的影响n n 温度升高时，分子运动加强，使实体温度升高时，分子运动加强，使实体部分的导热能力提高；同时，空隙中的部分的导热能力提高；同时，空隙中的对流、导热和辐射能力也加强，从而
14、材对流、导热和辐射能力也加强，从而材料的料的导热系数增加导热系数增加。1414导热系数与温度、湿度、和密度的关系导热系数与温度、湿度、和密度的关系n nb b）湿度的影响）湿度的影响）湿度的影响）湿度的影响n n 各种材料与潮湿的空气接触后，材料总会吸收一些各种材料与潮湿的空气接触后，材料总会吸收一些各种材料与潮湿的空气接触后，材料总会吸收一些各种材料与潮湿的空气接触后，材料总会吸收一些水分，水分，水分，水分，材料受潮后，由于孔隙中有了水分，增加了水材料受潮后，由于孔隙中有了水分，增加了水材料受潮后，由于孔隙中有了水分，增加了水材料受潮后，由于孔隙中有了水分，增加了水蒸气扩散的传热量，还增加了
15、毛细孔中液态水分所传蒸气扩散的传热量，还增加了毛细孔中液态水分所传蒸气扩散的传热量，还增加了毛细孔中液态水分所传蒸气扩散的传热量，还增加了毛细孔中液态水分所传导的热量，导热系数将显著增大。导的热量，导热系数将显著增大。导的热量，导热系数将显著增大。导的热量，导热系数将显著增大。n n 水和冰的导热系数分别为水和冰的导热系数分别为水和冰的导热系数分别为水和冰的导热系数分别为0.58 W0.58 W/（m Km K）、）、）、）、2.33,W2.33,W/（m Km K）都远大于空气的导热系数都远大于空气的导热系数都远大于空气的导热系数都远大于空气的导热系数（0.03 W0.03 W/（m Km
16、K），因此），因此），因此），因此水或冰取代孔隙水或冰取代孔隙水或冰取代孔隙水或冰取代孔隙中的空气必然使其导热系数加大。中的空气必然使其导热系数加大。中的空气必然使其导热系数加大。中的空气必然使其导热系数加大。1515砖砌体和加气混凝土的导热系数与湿度的关系砖砌体和加气混凝土的导热系数与湿度的关系砖砌体和加气混凝土的导热系数与湿度的关系砖砌体和加气混凝土的导热系数与湿度的关系n n 1616导热系数与温度、湿度、和密度的关系导热系数与温度、湿度、和密度的关系导热系数与温度、湿度、和密度的关系导热系数与温度、湿度、和密度的关系n nc c）密度的关系）密度的关系）密度的关系）密度的关系n n 密
17、度即密度即密度即密度即 单位体积的材料重量，密度小的材料单位体积的材料重量，密度小的材料单位体积的材料重量，密度小的材料单位体积的材料重量，密度小的材料内部孔隙多，由于空气导热系数很小，故内部孔隙多，由于空气导热系数很小，故内部孔隙多，由于空气导热系数很小，故内部孔隙多，由于空气导热系数很小，故密度小密度小密度小密度小的材料导热系数也小，良好的保温材料多是孔隙的材料导热系数也小，良好的保温材料多是孔隙的材料导热系数也小，良好的保温材料多是孔隙的材料导热系数也小，良好的保温材料多是孔隙多、密度小的轻质材料多、密度小的轻质材料多、密度小的轻质材料多、密度小的轻质材料。但，当密度小到一定程。但，当密
18、度小到一定程。但，当密度小到一定程。但，当密度小到一定程度后，再加大孔隙，大的孔隙中空气对流作用增度后，再加大孔隙，大的孔隙中空气对流作用增度后，再加大孔隙，大的孔隙中空气对流作用增度后，再加大孔隙，大的孔隙中空气对流作用增强，对流换热增加，加大了材料的导热能力。因强，对流换热增加，加大了材料的导热能力。因强，对流换热增加，加大了材料的导热能力。因强，对流换热增加，加大了材料的导热能力。因此，此，此，此，轻型（如纤维）材料有一个最低导热系数的轻型（如纤维）材料有一个最低导热系数的轻型（如纤维）材料有一个最低导热系数的轻型（如纤维）材料有一个最低导热系数的密度界限密度界限密度界限密度界限。（。（
19、。（。（2020时玻璃棉的密度界限为时玻璃棉的密度界限为50-60kg/m3）1717隔热保温材料隔热保温材料-绝热材料绝热材料（补充材料）（补充材料）n n导热系数越小，说明材料越不易导热导热系数越小，说明材料越不易导热导热系数越小，说明材料越不易导热导热系数越小，说明材料越不易导热。n n工程上常将工程上常将工程上常将工程上常将导热系数导热系数导热系数导热系数0.0.0.0.3 3 3 3W W W W/（m m m m K K K K）的材的材的材的材料称为隔热保温材料或绝热材料。如矿棉、泡料称为隔热保温材料或绝热材料。如矿棉、泡料称为隔热保温材料或绝热材料。如矿棉、泡料称为隔热保温材料
20、或绝热材料。如矿棉、泡沫塑料等。沫塑料等。沫塑料等。沫塑料等。n n绝热材料可以归纳为三类绝热材料可以归纳为三类绝热材料可以归纳为三类绝热材料可以归纳为三类：n n 轻质成型材绝热轻质成型材绝热轻质成型材绝热轻质成型材绝热n n 空气层绝热空气层绝热空气层绝热空气层绝热n n 反射绝热反射绝热反射绝热反射绝热1818隔热保温材料-绝热材料绝热材料的选用绝热材料的选用主要性能达到以下指标主要性能达到以下指标：导热系数不易大于导热系数不易大于 0.3W/(m.K)表观密度不宜大于表观密度不宜大于 600Kg/m3抗压强度不低于抗压强度不低于0.3MPa耐久性耐久性常用的绝热材料常用的绝热材料有机材
21、料有机材料 绝热性能好，耐热性绝热性能好，耐热性差，易腐朽。差，易腐朽。无机材料无机材料纤维材料、粒状材料和纤维材料、粒状材料和多孔材料。多孔材料。1919a)轻型成型材绝热2020 轻型成型材绝热2121 轻型成型材绝热22222.3 对流和表面对流换热qqa)a)自然对流和受迫对流自然对流和受迫对流自然对流和受迫对流自然对流和受迫对流n n自然对流自然对流自然对流自然对流:由于由于由于由于流体冷热部分的密度不同流体冷热部分的密度不同流体冷热部分的密度不同流体冷热部分的密度不同而引起的流动。而引起的流动。而引起的流动。而引起的流动。空气的自然对流是由于空气温度愈高密度愈大空气的自然对流是由于
22、空气温度愈高密度愈大空气的自然对流是由于空气温度愈高密度愈大空气的自然对流是由于空气温度愈高密度愈大，当环境中，当环境中，当环境中，当环境中存在空气温差时，存在空气温差时，存在空气温差时，存在空气温差时，低温低温低温低温 密度大的空气与高温密度大的空气与高温密度大的空气与高温密度大的空气与高温 密度小的空密度小的空密度小的空密度小的空气之间形成压力差（热压），产生自然对流气之间形成压力差（热压），产生自然对流气之间形成压力差（热压），产生自然对流气之间形成压力差（热压），产生自然对流。n n受迫对流受迫对流受迫对流受迫对流：由于外力作用（如风吹：由于外力作用（如风吹：由于外力作用（如风吹：由于
23、外力作用（如风吹 泵压）而迫使流体产泵压）而迫使流体产泵压）而迫使流体产泵压）而迫使流体产生对流。外力愈大，对流速度愈大。生对流。外力愈大，对流速度愈大。生对流。外力愈大，对流速度愈大。生对流。外力愈大，对流速度愈大。qqb b）对流传热和）对流传热和）对流传热和）对流传热和对流换热对流换热对流换热对流换热n n对流传热对流传热对流传热对流传热：只发生在流体之间，流体之间发生相对运动传：只发生在流体之间，流体之间发生相对运动传：只发生在流体之间，流体之间发生相对运动传：只发生在流体之间，流体之间发生相对运动传递热能。递热能。递热能。递热能。n n对流换热对流换热对流换热对流换热：包括流体之间的
24、对流传热，也包括流体与固体包括流体之间的对流传热，也包括流体与固体包括流体之间的对流传热，也包括流体与固体包括流体之间的对流传热，也包括流体与固体之间的接触进行导热的过程之间的接触进行导热的过程之间的接触进行导热的过程之间的接触进行导热的过程。2323c）表面对流换热n n表面对流换热表面对流换热表面对流换热表面对流换热：在：在：在：在空气温度空气温度空气温度空气温度与与与与物体表面的温度物体表面的温度物体表面的温度物体表面的温度不等不等不等不等时，由于时，由于时，由于时，由于空气沿壁面流动而使表面与空气之间所产空气沿壁面流动而使表面与空气之间所产空气沿壁面流动而使表面与空气之间所产空气沿壁面
25、流动而使表面与空气之间所产生的热交换生的热交换生的热交换生的热交换。n n表面对流换热量表面对流换热量表面对流换热量表面对流换热量 取决因素取决因素取决因素取决因素：温度差、热流方向温度差、热流方向温度差、热流方向温度差、热流方向（从（从（从（从上到下或从下到上，或水平方向）、上到下或从下到上，或水平方向）、上到下或从下到上，或水平方向）、上到下或从下到上，或水平方向）、气流速度、物气流速度、物气流速度、物气流速度、物体表面状况体表面状况体表面状况体表面状况（形状粗糙程度）等。（形状粗糙程度）等。（形状粗糙程度）等。（形状粗糙程度）等。n n表面对流换热量的表示式：牛顿公式表面对流换热量的表示
26、式：牛顿公式表面对流换热量的表示式：牛顿公式表面对流换热量的表示式：牛顿公式对流换热系数，对流换热系数，见见P18公式公式2424表面对流换热n n对平壁表面，当空气对平壁表面，当空气对平壁表面，当空气对平壁表面，当空气温度温度温度温度t t与壁表面温度与壁表面温度与壁表面温度与壁表面温度 一定时，表面对流换一定时，表面对流换一定时，表面对流换一定时，表面对流换热量取决于热量取决于热量取决于热量取决于“边界层边界层”n n“边界层边界层边界层边界层”指指指指由由由由壁面到气温恒定区之壁面到气温恒定区之壁面到气温恒定区之壁面到气温恒定区之间的区域，间的区域，间的区域，间的区域，包括层流包括层流包
27、括层流包括层流区、过渡区、紊流区。区、过渡区、紊流区。区、过渡区、紊流区。区、过渡区、紊流区。n n在层流区内以空气导在层流区内以空气导在层流区内以空气导在层流区内以空气导热传递热量。热传递热量。热传递热量。热传递热量。25252.4 辐射换热n n2.4.12.4.1辐射换热的特点辐射换热的特点辐射换热的特点辐射换热的特点:n n是发射体的热能变为电磁波辐是发射体的热能变为电磁波辐是发射体的热能变为电磁波辐是发射体的热能变为电磁波辐射能，被辐射的物体又将所接射能，被辐射的物体又将所接射能，被辐射的物体又将所接射能，被辐射的物体又将所接受的辐射能转换成热能，受的辐射能转换成热能，受的辐射能转换
28、成热能，受的辐射能转换成热能，温度温度温度温度越高，热辐射愈强烈越高，热辐射愈强烈越高，热辐射愈强烈越高，热辐射愈强烈。n一个物体对外来的入射辐射可一个物体对外来的入射辐射可以有反射、吸收、和透射以有反射、吸收、和透射3 3种情种情况况，他们与入射辐射的比值分，他们与入射辐射的比值分，他们与入射辐射的比值分，他们与入射辐射的比值分别叫作物体对辐射的反射系数别叫作物体对辐射的反射系数别叫作物体对辐射的反射系数别叫作物体对辐射的反射系数、吸收系数吸收系数吸收系数吸收系数、透射系数、透射系数、透射系数、透射系数。以入。以入。以入。以入射辐射为射辐射为射辐射为射辐射为1 1，则有，则有，则有，则有 n
29、 n不透明的物体不透明的物体不透明的物体不透明的物体 则有则有则有则有n n 2626太阳辐射的电磁波2727太阳辐射的电磁波，其中，可见光区段的辐射能约占总辐射能的52%。2828太阳辐射的电磁波，其中，可见光区段的辐射能约占太阳辐射的电磁波，其中，可见光区段的辐射能约占总辐射能的总辐射能的52%。29292.4.2 黑体白体灰体n n为了方便研究，在理论上分为黑体、白体、为了方便研究，在理论上分为黑体、白体、灰体。灰体。n n黑体黑体：对外来辐射全吸收的物体，：对外来辐射全吸收的物体，n n白体白体：对外来辐射全反射的物体，：对外来辐射全反射的物体，n n透明体透明体：对外来辐射全透过的物
30、体：对外来辐射全透过的物体n灰体灰体：自然界中介于黑体与白体之间的不：自然界中介于黑体与白体之间的不透明物体。建筑材料多数为灰体。透明物体。建筑材料多数为灰体。30302.4.3反射系数对于对于多数不透明的多数不透明的物体来说物体来说，对外来，对外来入射的辐射入射的辐射只有吸只有吸收和反射收和反射，既吸收，既吸收系数与反射系数之系数与反射系数之和等于和等于1。吸收系数吸收系数越大，则反射系数越大，则反射系数越小。越小。擦光的铝表面擦光的铝表面对各种波长的辐射反射系数都很大对各种波长的辐射反射系数都很大，黑色表面对，黑色表面对各种波长辐射的反射系数都很小；白色表面对波长为各种波长辐射的反射系数都
31、很小；白色表面对波长为2m以下以下的辐射反射系数很大，波长的辐射反射系数很大，波长6 m以上的辐射反射系数又很小，以上的辐射反射系数又很小，接近黑色表面。接近黑色表面。这种现象对建筑表面颜色和材料的选用有一定这种现象对建筑表面颜色和材料的选用有一定的影响。的影响。31312.4.4）斯蒂芬-波尔兹曼定律n n黑体的全辐射力黑体的全辐射力：n n 黑体不但能将一切波长的外来辐射完全吸黑体不但能将一切波长的外来辐射完全吸收，也能向外发射一切波长的辐射。收，也能向外发射一切波长的辐射。在单位表在单位表面积、单位时间以全波段面积、单位时间以全波段（波长波长=0）向向半球空间辐射的全部能量，称为黑体的全
32、辐射半球空间辐射的全部能量，称为黑体的全辐射力。力。n n 用用 E E b b表示黑体的全辐射力表示黑体的全辐射力,单位单位W/m2；（黑体的辐射系数）（黑体的辐射系数）黑体表面的绝对温度，黑体表面的绝对温度，K32322.4.52.4.5）普朗克定律）普朗克定律该定律表明了该定律表明了黑体的单色辐射力黑体的单色辐射力与其绝对温度和波长之间的函数与其绝对温度和波长之间的函数关系关系。黑体单色辐射力的最大值。黑体单色辐射力的最大值随着黑体温度升高而向波长较短随着黑体温度升高而向波长较短一边移动，对应于这一辐射力为一边移动，对应于这一辐射力为最大值的波长与黑体绝对温度的最大值的波长与黑体绝对温度
33、的关系用公式表示：关系用公式表示：单色辐射力为最大值的波长，单色辐射力为最大值的波长，黑体的温度越高，其最大辐射力的波长愈短，黑体的温度越高，其最大辐射力的波长愈短，如太阳相当于温如太阳相当于温度为度为6000K的黑体辐射，其最大辐射力波长为的黑体辐射，其最大辐射力波长为0.5m；而；而16左右的常温物体发射的最大辐射力波长约在左右的常温物体发射的最大辐射力波长约在10 m。3333黑体辐射的光谱曲线34342.4.6）灰体 黑度n n灰体的辐射特性与黑体近似，但在同温度下其全辐射灰体的辐射特性与黑体近似，但在同温度下其全辐射灰体的辐射特性与黑体近似，但在同温度下其全辐射灰体的辐射特性与黑体近
34、似，但在同温度下其全辐射力低于黑体力低于黑体力低于黑体力低于黑体。工程上为了便于计算，。工程上为了便于计算，。工程上为了便于计算，。工程上为了便于计算，将多数建筑材料将多数建筑材料将多数建筑材料将多数建筑材料视为灰体。视为灰体。视为灰体。视为灰体。n n灰体的全辐射力计算公式：灰体的全辐射力计算公式：灰体的全辐射力计算公式：灰体的全辐射力计算公式：E灰体全辐射力，灰体全辐射力，C灰体的辐射系数灰体的辐射系数T灰体的绝对温度，灰体的绝对温度，K黑度：黑度又称发射率黑度：黑度又称发射率，是物体辐射系数与黑体辐射系数之，是物体辐射系数与黑体辐射系数之比。黑体的黑度为比。黑体的黑度为1，其他物体黑度均
35、小于，其他物体黑度均小于1。用公式表示：。用公式表示：3535 辐射系数辐射系数:辐射系数：可以表征物体向外发射辐射热能力的高低辐射系数：可以表征物体向外发射辐射热能力的高低。各。各种物体（灰体）的辐射系数均小于黑体。种物体（灰体）的辐射系数均小于黑体。其数值大小取决其数值大小取决于材料的种类、表面温度和表面状况。于材料的种类、表面温度和表面状况。辐射系数只与发射辐射系数只与发射辐射热的物体本身有关，而与外界条件无关。辐射热的物体本身有关，而与外界条件无关。不同种类材料：不同种类材料：常温下白色大理石：常温下白色大理石：5.39，镀锌铁皮：镀锌铁皮：1.30不同温度同一材料：不同温度同一材料：
36、抛光的铝抛光的铝50为为0.23，500为为 0.34，温度的影响一般可以忽略不计。，温度的影响一般可以忽略不计。不同表面状况：不同表面状况：常温下抛光的黄铜：常温下抛光的黄铜：0.17，无光泽的表面无光泽的表面1.253636 辐射系数：辐射系数：各种物体的辐射系数是由实验确定的，（各种物体的辐射系数是由实验确定的，（可以查表，辐射系可以查表，辐射系数值和各种物体对太阳辐射的吸收系数值，如红砖、混凝土、数值和各种物体对太阳辐射的吸收系数值，如红砖、混凝土、深色油漆辐射系数分别为深色油漆辐射系数分别为5.27、4.82、5.39等）。等）。在一定温度下（长波辐射）在一定温度下（长波辐射），物体
37、对辐射热的物体对辐射热的吸收系数吸收系数在在数值上与其数值上与其黑度（发射率）黑度（发射率）相等相等，即，即物体辐射能力越大，物体辐射能力越大，它对外来辐射的吸收能力也它对外来辐射的吸收能力也越大；反之若辐射能力越小，越大；反之若辐射能力越小，则吸收能力也越小。则吸收能力也越小。37372.4.7）玻璃的温室效应n n常用的普通玻璃一般为透明材料，常用的普通玻璃一般为透明材料，常用的普通玻璃一般为透明材料，常用的普通玻璃一般为透明材料，它只对波长为它只对波长为0.32.50.32.5m m的可见光和近红外线的可见光和近红外线有很高的透过率，有很高的透过率，而对波长为而对波长为4 4 m m以上
38、的远红外辐射的透过率却很以上的远红外辐射的透过率却很低。低。n n玻璃对太阳辐射中大部分波长的光可以透过，而玻璃对太阳辐射中大部分波长的光可以透过，而玻璃对太阳辐射中大部分波长的光可以透过，而玻璃对太阳辐射中大部分波长的光可以透过，而对一般常温物体所发射的辐射（多为远红外线）对一般常温物体所发射的辐射（多为远红外线）对一般常温物体所发射的辐射（多为远红外线）对一般常温物体所发射的辐射（多为远红外线）则透过率很低。这样则透过率很低。这样则透过率很低。这样则透过率很低。这样通过玻璃获取大量的太阳辐通过玻璃获取大量的太阳辐射，使室内构件吸收辐射而温度升高，但室内构射，使室内构件吸收辐射而温度升高，但
39、室内构件发射的远红外辐射则基本不能通过玻璃再辐射件发射的远红外辐射则基本不能通过玻璃再辐射出去，从而可以提高室内温度。出去，从而可以提高室内温度。n n在利用太阳能的建筑设计中，常用这一效应为节在利用太阳能的建筑设计中，常用这一效应为节在利用太阳能的建筑设计中，常用这一效应为节在利用太阳能的建筑设计中，常用这一效应为节能服务。能服务。能服务。能服务。3838玻璃的透过特性玻璃的透过特性玻璃的透过特性玻璃的透过特性：常用的玻璃，常用的玻璃，常用的玻璃，常用的玻璃，只对波长为只对波长为只对波长为只对波长为0.22.5m0.22.5m的可的可的可的可见光和近红外线见光和近红外线见光和近红外线见光和近
40、红外线有很高的透过率，有很高的透过率，有很高的透过率，有很高的透过率，而对波长为而对波长为而对波长为而对波长为4 4 mm以上的远红以上的远红以上的远红以上的远红外辐射的透过率外辐射的透过率外辐射的透过率外辐射的透过率却很低。却很低。却很低。却很低。3939玻璃的温室效应40402.4.8 辐射换热的简单计算：辐射换热的简单计算：辐射换热是物体表面之间通过辐射换热是物体表面之间通过辐射和吸收综合作用辐射和吸收综合作用下完成的下完成的辐射换热量的大小取决于辐射换热量的大小取决于两个表面的温度、发射和吸收辐射两个表面的温度、发射和吸收辐射热的能力及相对位置。热的能力及相对位置。两个表面之间的换热量
41、可用公式计算：两个表面之间的换热量可用公式计算：4141为了和对流换热计算公式对应，辐射换热计算公式可以用为了和对流换热计算公式对应，辐射换热计算公式可以用辐射换热系数与温差的乘积辐射换热系数与温差的乘积 来表示：来表示：在工程实践中可采用此公式进行简化计算在工程实践中可采用此公式进行简化计算42422.5 建筑围护结构的传热过程n房屋围护结构时刻受到室内外的热作用，房屋围护结构时刻受到室内外的热作用，不断有热量通过围护结构传进传出。在不断有热量通过围护结构传进传出。在冬季室内温度高于室外，热量有室内传冬季室内温度高于室外，热量有室内传向室外；在夏季则正好相反，热量由室向室外；在夏季则正好相反
42、，热量由室外传向室内。外传向室内。43建筑围护结构热转移方式热转移方式有三种热转移方式有三种：传导（传导（Conduction），是），是固体内固体内热转移的主要方式；热转移的主要方式；对流（对流（Convection），是），是流体流体即液体与气体内热转即液体与气体内热转移的主要方式移的主要方式辐射（辐射（Radiation），是），是自由空间自由空间热转移的主要方式。热转移的主要方式。44围护结构的传热过程和传热量传热的传热的3 3个基本过程及每个过程的主要传热方式个基本过程及每个过程的主要传热方式 表面感热、构件传热、表面散热表面感热、构件传热、表面散热45传热的三个其本过程n表面吸热表
43、面吸热-冬季内表面从室内吸热，夏季外表冬季内表面从室内吸热，夏季外表面从室外空间吸热；面从室外空间吸热；n结构传热结构传热-热量由高温表面传向低温表面热量由高温表面传向低温表面；n表面放热表面放热-冬季外表面向室外空间散发热量，冬季外表面向室外空间散发热量，夏季内表面向室内散热。夏季内表面向室内散热。n每一个传热过程都是三种基本传热方式的综合过每一个传热过程都是三种基本传热方式的综合过程。程。n表面吸热和表面放热的机理是相同的，称为表面吸热和表面放热的机理是相同的，称为“表表面换热面换热”46 a）表面换热n表面总换热量是对流换热量（表面总换热量是对流换热量（qc）与辐）与辐射换热量（射换热量
44、（q r）之和。即：）之和。即：47b）结构的稳定传热n 一维稳定传热的特征一维稳定传热的特征:na）在单位时间、单位面）在单位时间、单位面积上通过平壁的热量即积上通过平壁的热量即热流强度热流强度q处处相等处处相等。就。就平壁内任一截面而言，平壁内任一截面而言，流进流出的热量相等流进流出的热量相等。n b）同一材质的平壁内）同一材质的平壁内部各界面部各界面温度分布呈直温度分布呈直线关系。线关系。48一维稳定传热的计算公式n式中：式中：nt2-低温表面温度低温表面温度nt1-高温表面温度高温表面温度nq-热流密度，热流密度，w/m2 即单位面积上的热流即单位面积上的热流量或热流强度。量或热流强度。nd-单一实体材料的单一实体材料的厚度。厚度。49结构的传热n计算公式中计算公式中d/定义为热阻，用定义为热阻，用 R表示表示n热阻定义：是热量由平壁内表面（热阻定义：是热量由平壁内表面（i i）传至外）传至外表面（表面（e）过程中的阻力，过程中的阻力，表示平壁抵抗热流表示平壁抵抗热流通过的能力。通过的能力。热阻越大，通过材料的热量越小，热阻越大，通过材料的热量越小，围护结构的保温性能越好。围护结构的保温性能越好。热组：单层匀质平壁的稳定导热方程：单层匀质平壁的稳定导热方程：50作业：P23:1、7请同学们预习第二章内容：建筑围护结构的传热计算与应用5151