建筑物理热工的基本知识

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1、建筑物理1.1室外热环境：构成室外热环境的主要气候因素：太阳辐射、大气温度、空气湿度、风、降水等因素综合组成的一个热环境。1.太阳辐射:太阳辐射是房屋外部的主要热源：如图：太阳辐射图解到达地面的太阳辐射又可分为：直接辐射和散射辐射。进入大气上界的太阳辐射100被气体分子与尘埃吸收15云吸收3因散射而反射5云反射21地面反射6总反射：32总吸收：68地面吸收50影响太阳辐射强度的因素：太阳高度角、大气透明度、地理纬度、云量和海拔高度等。2.大气温度:气温：指空气的温度。一般气象学上所指气温是距地面高处的空气温度。影响气温的主要因素：入射到地面上的

2、太阳辐射热量，地形与地表面的覆盖以及大气环流的热交换作用等。其中，太阳辐射起决定作用。气温变化：四季变化（年变化）、日变化和随地理纬度的变化。3.空气湿度:空气湿度：表示大气湿润程度。一般用相对湿度表示。相对湿度的日变化通常与气温的日变化相反：如图11-1我国各地的相对湿度：受海洋气候影响，南方大部分地区相对湿度一年内夏季最大，秋季最小；华南和东南沿海一带因春季海洋气团入侵，且此时温度还不高，形成较大相对湿度，大约以3-5月为最大，秋季最小，南方地区在夏季之交气候潮湿，室内地面常出现泛潮现象。4.风风指由大气压力差所引起的大气水平方向的运动

3、。风的种类：季候风：由大气环流形成的风，在一年内随季节不同而有规律变换方向。例如：我国气候特点之一就是季风性强。地方风：由于地面上水陆分布，地势起伏，表面覆盖等地方性条件不同而引起小范围内的大气环流。如：水陆风，山谷风，庭院风，巷道风，这些都是由于局部受热不均而引起的，其特点是日夜交替变向。风的描述：风通常是以水平运动为主的空气运动。风的描述包括风向和风速。风玫瑰图能直观反映一个地方的风速和风向。如下图。(a)为某地夏季七月的风向频率分布；(b)为各方位的风速。5.降水:指从地球表面蒸发出去的大量水汽进入大气层，经凝结后又降到地面上的液态或固态水

4、分。如：雨、雪、冰、雹等。中国的热工分区略室内热环境是指空气温度、湿度、风速及环境平均辐射温度等因素综合组成的一种室内热环境。1.2室内热环境室内气候对人体的影响主要表现在冷热感。冷热感取决于人体新陈代谢产生的热量和人体向周围环境散热量之间的平衡关系，如图。体温恒定；体温上升；体温下降。qr:人体与环境辐射换热率qw:人体蒸发散热率qm:人体新陈代谢产热率qc:人体与环境对流换热率室内热环境的综合评价1、有效温度ET是室内气温、相对湿度、空气速度在一定组合下的综合指标。缺陷：没有考虑热辐射变化的影响。2、热应力指数HIS：全面考虑热环境四个因素的

5、影响。3、预测热感指数：PMV是能全面反映室内各气候要素对人体热感觉影响的评价方法。由丹麦学者P.O.Fanger教授提出的。是迄今为止考虑人体热舒适感诸多有关因素最全面的评价指标。第1.2章建筑热工学基本知识1传热的基本方式2围护结构的传热过程3湿空气的物理性质7-1传热的基本方式传热的特点：传热发生在有温度差的地方，并且总是自发地由高温处向低温处传递。实际传热过程温度场传热有三种基本方式（如图7-1）：1.导热2.对流3.辐射一、导热：（传热）定义：指温度不同的物体直接接触时，靠物质微观粒子（分子、原子、自由电子等）的热运动引起的热能转移现象

6、。导热可在固体、液体、和气体中发生，但只有在密实的固体中才存在单纯的导热过程。在建筑热工学中，大量课题涉及非金属固体材料的导热，有时也涉及空气、水分或金属导热问题。二、对流：定义：对流只发生在流体中，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。促使流体产生对流的原因：1.本来温度相同的流体，因其中某一部分受热（或冷却）而产生温度差，形成对流运动，称为“自然对流”。2.因受外力作用（如风吹、泵压等）迫使流体产生对流，称为“受迫对流”。工程上遇到的一般是流体流过一个固体壁面时发生的热量交换过程，称为“对流换热”。单纯的对流换热不存

7、在，总伴随有导热发生。三、辐射：定义：辐射指依靠物体表面向外发射热射线（能产生显著效应的电磁波）来传递能量的现象。自然界中凡温度高于绝对零度（0K）的物体，都能发射辐射热，同时，也不断吸收其它物体投射来的辐射热。特点：辐射换热时有能量转化：热能--辐射能-热能参与换热的物体无须接触。如图，辐射热的反射、吸收与透射。例：普通窗玻璃的保温能力、吸热玻璃实际传热过程：例：冬季，室内通过外墙向室外传热是包含三种基本传热方式的复杂过程。如图所示：对流辐射导热对流辐射温度场：热量传递的动力是温度差，研究传热时必须知道物体的温度分布。对某一物体或某一空间来

8、说，某一瞬时，物体内各点的温度总计叫温度场。物体内各点温度不随时间变化，称为稳定温度场；反之，则为不稳定温度场。在稳定温度场内发生的热量