建筑热工学基本知识课件.pptx
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1、1建筑热工学第一章第一章 建筑热工学基本知识建筑热工学基本知识第二章第二章 围护结构传热与计算围护结构传热与计算第三章第三章 建筑保温建筑保温第四章第四章 外围护结构的湿状况外围护结构的湿状况第五章第五章 建筑防热热建筑防热热第六章第六章 建筑日照建筑日照2第一章第一章 建筑热工学基本知识建筑热工学基本知识3建筑热工学v建筑热工设计方法是建筑节能设计、太阳能建筑设计、建筑气候设计、生态绿色建筑设计的基础;v建筑热工设计规范是相关设计标准的基础规范;v建筑热工设计的理论基础,是建筑热工学。4v 第一节第一节 热环境概述热环境概述v一、概述一、概述v1、热工学研究对象热工学研究对象:建筑热环境v
2、-影响人体冷热感影响人体冷热感 的环境的环境 v v2、热环境、热环境:-室内热环境(热气候)v -室外热环境(热气候)5 3、热工学的任务。、热工学的任务。 。 A、创造良好的健康舒适热、创造良好的健康舒适热 环境环境 _本课程的研究任务本课程的研究任务 。 B、创造满足使用要求的热环境、创造满足使用要求的热环境 4、描述热环境的参数体系、描述热环境的参数体系: (你将如何考虑(你将如何考虑?)67三、室外热环境构成1 1、日照环境、日照环境2 2、风环境、风环境3 3、温湿度环境、温湿度环境这些环境既相联系又相互独立,这些环境常常分开来研究。室外热环境好坏的评价常与室内热环境的需求相联系。
3、8四、室内热环境构成四、室内热环境构成1 1、温湿度、风、辐射构成的热气候环境、温湿度、风、辐射构成的热气候环境2 2、空气质量环境,与前述热气候息息相关、空气质量环境,与前述热气候息息相关9五、城市热环境特点五、城市热环境特点1 1、风特点(如区域风、巷道风、高楼风、庭、风特点(如区域风、巷道风、高楼风、庭 院风等)院风等)2 2、温湿度特点(如热岛效应等)、温湿度特点(如热岛效应等)3 3、热辐射、日照特点(光热污染等)、热辐射、日照特点(光热污染等)10六、影响室外热环境的建筑规划、设计、建设因六、影响室外热环境的建筑规划、设计、建设因 素。素。1 1、重点考虑日照规划设计、风环境设计、
4、重点考虑日照规划设计、风环境设计2、绿化水景设计3、建筑外饰面设计4、温湿度环境设计,一般需借助计算机模拟。11七、室内热环境研究内容七、室内热环境研究内容1、室内热环境的气候因素和空气质量因素2、室内热环境的评价3 3、建筑的得热与失热、建筑的得热与失热4 4、建筑的传热规律、建筑的传热规律5、影响室内热环境的设计因素6、危害室内热环境的设计方法1213八、 热环境气候 气候可以看作围绕建筑物的媒介,通过建筑物的开口与室内相通或通过不透气的外壳传热;而室内人员周围的环境则是室外环境的延续。全球气候系统以太阳能、加热的陆地和水体为动力。大气中空气团在陆地与水体的上空对流,形成了水的蒸发和降雨过
5、程,导致空气温度和大气压力发生变化,所有这些组成了以空间和时间变化为特征的气候系统。14 有关气候的因素很多,包括风、雨、雪、有关气候的因素很多,包括风、雨、雪、雾、气温、阳光、辐射、湿度等雾、气温、阳光、辐射、湿度等 本文中仅涉及与舒适及能耗有关的人居环本文中仅涉及与舒适及能耗有关的人居环境问题,因此只讨论影响建筑物热状态和舒境问题,因此只讨论影响建筑物热状态和舒适性的气候特征。这些特征包括太阳辐射、适性的气候特征。这些特征包括太阳辐射、空气温度、湿度和风。空气温度、湿度和风。15第二节第二节 室外热环境室外热环境( (热气候热气候) )参数参数16171 1、太阳辐射中的热辐射、太阳辐射中
6、的热辐射(电磁辐射能)(电磁辐射能)(E E(w/w/):): 1 1)太阳辐射(热辐射)构成:)太阳辐射(热辐射)构成: 可见光可见光0.380.380.76m(52%)0.76m(52%)红外线红外线0.760.763m 3m 紫外线紫外线0.280.280.380.38 - -热辐射(热辐射(0.280.283m3m)问题:在建筑设计中那些地方需要考虑太阳辐射?问题:在建筑设计中那些地方需要考虑太阳辐射?2 2、辐射照度在各朝向表面的变化规律:、辐射照度在各朝向表面的变化规律:冬季:冬季:E E南南E E水水E E东西东西E E北北夏季:夏季:E E水水E E东西东西E E南南E E北北
7、1819问题:图中有什么规律?为什么南向房子好?问题:图中有什么规律?为什么南向房子好? 夏季建筑防热的重点部位在什么地方?夏季建筑防热的重点部位在什么地方?2021222 2、室外空气温度、室外空气温度 通常指距地面通常指距地面1.51.5米高、背阴处的空气温度。米高、背阴处的空气温度。影响室外温度的因素影响室外温度的因素: 太阳辐射照度(主要因素),气流状况,地面太阳辐射照度(主要因素),气流状况,地面覆盖情况,地形,地理纬度等。覆盖情况,地形,地理纬度等。2324气温的变化气温的变化: 大气能大量地吸收地面的长波辐射使大气增大气能大量地吸收地面的长波辐射使大气增温,所以,地面与空气的热量
8、交换是气温升降温,所以,地面与空气的热量交换是气温升降的直接原因。的直接原因。特点:特点:1 1、室外气温与室内气温不同;、室外气温与室内气温不同;2 2、接近地面的部分与高空的部分的温度不同、接近地面的部分与高空的部分的温度不同3 3、在草地与泥地上相同高度点的气温亦有差、在草地与泥地上相同高度点的气温亦有差 别。别。5 5、白天与晚上不同。、白天与晚上不同。4、为什么?25气温的日变化:气温的日变化: 白天地表因受到光照日射而温度上白天地表因受到光照日射而温度上升,然后会放热使大气获得热量而增温。升,然后会放热使大气获得热量而增温。而夜间因为日射消失,使地表冷却,因而夜间因为日射消失,使地
9、表冷却,因此气温也跟着下降。气温的日变化如图此气温也跟着下降。气温的日变化如图1-311-31所示,呈正弦曲线所示,呈正弦曲线2627从图从图1-311-31气温日变化曲线可以看出:气温日变化曲线可以看出:1 1、气温日变化中有一个最高值和最低值。、气温日变化中有一个最高值和最低值。 最高值与日平均值的差值称为最高值与日平均值的差值称为日较差或日较差或 日振幅。日振幅。2 2、最高值通常出现在午后最高值通常出现在午后2 2时时( (即即1414时时) )左左 右,而不是在中午太阳高度角最大的时右,而不是在中午太阳高度角最大的时 刻刻;3 3、最低气温一般出现在日出前后,而不最低气温一般出现在日
10、出前后,而不 是在午夜是在午夜。这是由于空气与地面间因辐射换热而增温这是由于空气与地面间因辐射换热而增温或降温都需要经历一段时间。或降温都需要经历一段时间。28日变化的特征日变化的特征 主要是以最高气温与最低气温的差主要是以最高气温与最低气温的差( (或以或以日较差或日较差或日振幅日振幅) )来表示。来表示。1 1、纬度愈低日较差愈大(我国情况并非如、纬度愈低日较差愈大(我国情况并非如 此),为什么?此),为什么?2 2、自海岸开始愈深入内陆日较差也愈大。、自海岸开始愈深入内陆日较差也愈大。3 3、在高山或高空中日较差很小,、在高山或高空中日较差很小,4 4、草地上的日较差小,而砂地上的日较差
11、、草地上的日较差小,而砂地上的日较差 则大。则大。 29一般而言:一般而言:1 1、日照强烈,气候干旱地区,温度日较、日照强烈,气候干旱地区,温度日较 差较大;差较大;2 2、日照温和,气候潮湿地区,温度日较、日照温和,气候潮湿地区,温度日较 差较小;差较小;3 3、其他情况处于二者之间。、其他情况处于二者之间。 这种变化规律,是由太阳辐射热与长波这种变化规律,是由太阳辐射热与长波辐射的日夜平衡所引起的辐射的日夜平衡所引起的30一日的气温还受到大气中云层的影响。由一日的气温还受到大气中云层的影响。由于水蒸气凝结成云,能够阻断并吸收相当于水蒸气凝结成云,能够阻断并吸收相当多的辐射热,因此在多云的
12、日子,白天的多的辐射热,因此在多云的日子,白天的太阳日射被遮蔽使气温不会上升。夜间自太阳日射被遮蔽使气温不会上升。夜间自地表放出的热为云层所吸收,部分又会射地表放出的热为云层所吸收,部分又会射回地表面,因此气温下降不大。所以回地表面,因此气温下降不大。所以多云多云的日子日较差较小。的日子日较差较小。31气温的年变化气温的年变化 与日变化相同,因日射的不同,通常也是与日变化相同,因日射的不同,通常也是呈正弦曲线的情形。呈正弦曲线的情形。一年中的太阳辐射量变化:一年中的太阳辐射量变化: 冬至最低,夏至最高,冬至最低,夏至最高,一年中的气温变化:一年中的气温变化: 气温最低值应在气温最低值应在1 1
13、2 2月,比冬至晚月,比冬至晚1-21-2个月。个月。 气温最高值则在气温最高值则在7 78 8月。比夏至晚月。比夏至晚1 12 2个个月。月。32一年间的最高气温与最低气温的差值叫做气温一年间的最高气温与最低气温的差值叫做气温年较差。年较差受纬度影响很大,年较差。年较差受纬度影响很大, 在低纬度地在低纬度地区年较差很小,而纬度愈高则年较差愈大区年较差很小,而纬度愈高则年较差愈大( (见见图图1-32)1-32)。 3334我国各地气温分布我国各地气温分布1 1、日较差一般从东南向西北递增。、日较差一般从东南向西北递增。2 2、一年中,我国年最高气温出现的时间:、一年中,我国年最高气温出现的时
14、间: 内陆一般是在内陆一般是在7 7月份,月份, 沿海或岛屿一般是在沿海或岛屿一般是在7 7月下旬或月下旬或8 8月上旬;月上旬; 年最低气温一般出现在年最低气温一般出现在1-21-2月。月。3 3、我国气温的年较差自南到北、自沿海到、我国气温的年较差自南到北、自沿海到 内陆逐渐增大。内陆逐渐增大。 华南和云贵高原为华南和云贵高原为10-2010-200 0C C, 长江流域增到长江流域增到20-3020-300 0C C, 华北和东北的南部为华北和东北的南部为30-4030-400 0C C, 东北的北部和西北部则超过东北的北部和西北部则超过40400 0C C。35因受地理环境、海陆分布和
15、气候条件的影响,我因受地理环境、海陆分布和气候条件的影响,我国夏季气温的变化有其特点:国夏季气温的变化有其特点:1) 1)一般气温日变化随纬度增加而减少。可是,我一般气温日变化随纬度增加而减少。可是,我国东南沿海,多云湿润,草木茂盛;西北地处内国东南沿海,多云湿润,草木茂盛;西北地处内陆晴朗干燥,植物稀少。因此,陆晴朗干燥,植物稀少。因此,气温变化受纬度气温变化受纬度影响的因素不很显著,以致出现日较差随纬度影响的因素不很显著,以致出现日较差随纬度增加而由南向北递增的反常现象。增加而由南向北递增的反常现象。36例如例如1 1、沿海地区的厦门地处北纬、沿海地区的厦门地处北纬20200 02727,
16、 日较差年日较差年平均为平均为5 54 40 0C C;同样沿海的上海地处;同样沿海的上海地处北纬北纬31310 012 12 ,而日较差年平均为,而日较差年平均为9 92 20 0C C。2 2、再如,内陆地区的长沙处于北纬、再如,内陆地区的长沙处于北纬28280 015 15 , 日较差年平均为日较差年平均为7 777;南京地处北纬;南京地处北纬 31310 01212,而日较差年平均却为,而日较差年平均却为8 877。372) 2) 随季节由冷变热,日温变化逐渐增大,随季节由冷变热,日温变化逐渐增大,一般夏季一般夏季 日较差大于冬季日较差大于冬季。可是我国受地理和季风气候的。可是我国受地
17、理和季风气候的 调剂,调剂,夏季日较差反比冬季减少夏季日较差反比冬季减少。3) 3) 日温变化与地面的热容量和水陆分布率有关,日温变化与地面的热容量和水陆分布率有关, 还与天气的状况和大气云量以及地形的凹凸等因还与天气的状况和大气云量以及地形的凹凸等因 素有关。素有关。例如:例如:1 1、如水面日温变化小于陆地,如水面日温变化小于陆地,2 2、粘土日温变化小于沙土。、粘土日温变化小于沙土。3 3、日温的变化值,阴天小于晴天,潮湿的天气小于、日温的变化值,阴天小于晴天,潮湿的天气小于 干燥天气。干燥天气。384 4、小盆地白天太阳辐射较盛,夜晚冷空气下、小盆地白天太阳辐射较盛,夜晚冷空气下 降形
18、成低温,日较差大。降形成低温,日较差大。5 5、山峰的空气与地面接触面少,日温变化、山峰的空气与地面接触面少,日温变化 小。小。6 6、日温变化还因高度的增加而急剧减少,这、日温变化还因高度的增加而急剧减少,这是由于高度越高,受地面影响越小的缘故。是由于高度越高,受地面影响越小的缘故。3940414243Relative HumidityWhat is 100% RH? Fog44此规律有何用途?455)、露点温度露点温度: 空气气压和水蒸气含量一定的情况下: 当空气相对湿度刚好达到当空气相对湿度刚好达到=100% =100% 对应的温度。对应的温度。特点特点: 如果从露点温度往下继续降温,空
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