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1、l 建筑热工学基本知识建筑热工学基本知识l 稳定传热稳定传热l 建筑保温建筑保温l 外围护结构的湿状况外围护结构的湿状况l 建筑隔热建筑隔热l 建筑日照建筑日照建筑热工学建筑热工学 概述：概述：l各地区建筑物的形式、风格受气候条件的影响。各地区建筑物的形式、风格受气候条件的影响。l建筑物的室内外主要气候因素：建筑物的室内外主要气候因素：室外气候因素：太阳热辐射、空气温湿度、风、室外气候因素：太阳热辐射、空气温湿度、风、雨、雨、雪等，统称为雪等，统称为“室外热作用室外热作用”；室内气候因素：空气的温湿度、生产和生活散室内气候因素：空气的温湿度、生产和生活散发的热量与水分等，统称为发的热量与水分等

2、，统称为“室内热作用室内热作用”。作业（任选其一论述）：风的形成机理雨的形成机理雪的形成机理 室内气候对人体的影响主要表现在冷热感。冷热感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。量之间的平衡关系，如图。crmqqqqq000qqq体温恒定；体温恒定；体温上升；体温上升；体温下降。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 所谓按正常比例散热，指的是对流换所谓按正常比例散热，指的是对流换热约占总散热量的热约占总

3、散热量的25-3025-30，辐射散热约，辐射散热约为为45-505-50，呼吸和无感觉蒸发散热约占，呼吸和无感觉蒸发散热约占 25-3025-30，处于舒适状况的热平衡，可称，处于舒适状况的热平衡，可称之为之为“正常热平衡正常热平衡”。l建筑热工学的任务：建筑热工学的任务：（1 1）如何通过建筑物和规划上的手段有效防护或）如何通过建筑物和规划上的手段有效防护或利用室内外气候因素，合理解决房屋的日照、保利用室内外气候因素，合理解决房屋的日照、保温、防热、防潮等问题；温、防热、防潮等问题；（2 2）如何配备适当的设备进行人工调节（如采暖、）如何配备适当的设备进行人工调节（如采暖、空调等）；空调等

4、）；（3 3）如何创造和完善装配房屋的建筑构件，以创）如何创造和完善装配房屋的建筑构件，以创造好室内热环境并提高围护结构的耐久性。造好室内热环境并提高围护结构的耐久性。建筑热工学基本知识建筑热工学基本知识传热的基本方式传热的基本方式围护结构的传热过程围护结构的传热过程湿空气的物理性质湿空气的物理性质温度温度lT=t+273.16lF=32+9/5tl温度：分子平均平动动能。温度：分子平均平动动能。l绝对绝对温标温标k，绝对零度，水的三相点，温度计，绝对零度，水的三相点，温度计，超导。超导。国际单位制国际单位制SI基本单位基本单位名称名称单位单位代号代号单位定义单位定义长度长度米米m质量质量千克

5、千克Kg时间时间秒秒s电流电流安培安培A热力学温度热力学温度开尔文开尔文K物质的量物质的量摩尔摩尔mol发光强度发光强度坎德拉坎德拉Cd平面角平面角弧度弧度rad立体角立体角球面度球面度r 传热的基本方式传热的基本方式l传热的特点：传热发生在有温度差的地方，并且总是传热的特点：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。自发地由高温处向低温处传递。l 实际传热过程l 温度场l传热有三种基本方式：传热有三种基本方式：1.1.导热导热 2.2.对流对流 3.3.辐射辐射一、导热：（传热）一、导热：（传热）l定义：指温度不同的物体直接接触时，靠物质微观定义：指温度不同的物体直接接触

6、时，靠物质微观粒子（分子、原子、自由电子等）的热运动引起的粒子（分子、原子、自由电子等）的热运动引起的热能转移现象。热能转移现象。l导热可在固体、液体、和气体中发生，但只有在密导热可在固体、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。实的固体中才存在单纯的导热过程。l在建筑热工学中，大量课题涉及非金属固体材料的在建筑热工学中，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。导热，有时也涉及空气、水分或金属导热问题。二、对流：二、对流：l定义：对流只发生在流体中，是因温度不同的各部分流体定义：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

7、相掺合而传递热能的。之间发生相对运动，互相掺合而传递热能的。l促使流体产生对流的原因：促使流体产生对流的原因：1.1.本来温度相同的流体，因其中某一部分受热（或冷却）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，称为而产生温度差，形成对流运动，称为“自然对流自然对流”。2.2.因受外力作用（如风吹、泵压等）迫使流体产生对流，因受外力作用（如风吹、泵压等）迫使流体产生对流，称为称为“受迫对流受迫对流”。l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，称为交换过程，称为“对流换热对流换热”。l单纯的对流换

8、热不存在，总伴随有导热发生。单纯的对流换热不存在，总伴随有导热发生。三、辐射：三、辐射：l定义：辐射指依靠物体表面向外发射热射线（能产生显著定义：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。效应的电磁波）来传递能量的现象。l自然界中凡温度高于绝对零度（自然界中凡温度高于绝对零度（0 0K K）的物体，都能发射的物体，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。辐射热，同时，也不断吸收其它物体投射来的辐射热。l特点：辐射换热时有能量转化：特点：辐射换热时有能量转化：热能热能-辐射能辐射能-热能热能 参与换热的物体无须接触。参与换热的物体无须接触。l如图

9、，辐射热的反射、如图，辐射热的反射、吸收与透射。吸收与透射。例：普通窗玻璃例：普通窗玻璃 的保温能力、吸热玻璃的保温能力、吸热玻璃 实际传热过程：实际传热过程：l例：冬季，室内通过外墙向室外传热是包含例：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：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：温度场：l热量传递的动力是温度差，研究传热时必须知道物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。体的温度分布。l对某一物体或某一空间来说，某一瞬时，物体内各对某一物体或某一空间来说，某一瞬时，物体内各点的温度总计叫点的温度总计叫温度场温度场

10、。l物体内各点温度不随时间变化，称为物体内各点温度不随时间变化，称为稳定温度场稳定温度场；反之，则为反之，则为不稳定温度场不稳定温度场。l在稳定温度场内发生的热量传递过程为在稳定温度场内发生的热量传递过程为稳定传热过程稳定传热过程；在不稳定温度场内发生的热量传递过程为在不稳定温度场内发生的热量传递过程为不稳定传热不稳定传热过程。过程。围护结构的传热过程围护结构的传热过程一、一、平壁导热平壁导热二、二、对流换热对流换热三、三、辐射换热辐射换热一、平壁导热：一、平壁导热：l定义：指通过围护结构材料传热。定义：指通过围护结构材料传热。l经过单层平壁导热经过单层平壁导热l经过多层平壁导热经过多层平壁导

11、热经过单层平壁导热：经过单层平壁导热：l设一单层匀质平壁（设一单层匀质平壁（如图如图7-27-2），厚），厚 d d 平壁内、外温度为平壁内、外温度为 i i 、e e （设（设 i i e e ,且均不随时间变化）。且均不随时间变化）。FdQei)(l单位时间内通过单位面积的热流量，称为单位时间内通过单位面积的热流量，称为热流强度热流强度。Rddqeieiei)(（3）l这是一稳定导热问题，实践证明，通过这是一稳定导热问题，实践证明，通过壁体的热流量壁体的热流量Q Q 满足下面关系式：满足下面关系式：l热阻热阻 ：在同样温差条件下，热阻越大，通过材料：在同样温差条件下，热阻越大，通过材料层的

12、热量越少；增加热阻的方法：加大平壁厚度或选用导层的热量越少；增加热阻的方法：加大平壁厚度或选用导热系数小的材料。热系数小的材料。说明：说明：dR l导热系数导热系数 ：当材料层单位厚度内的温差为：当材料层单位厚度内的温差为 10C 时，在时，在 1小时内通过小时内通过 1m2 表面积的热量。表面积的热量。l 影响影响 的最大因素是：的最大因素是：容重容重和和湿度湿度。材料材料导热系数导热系数W/(mK)特点特点气体气体0.0060.6最小最小液体液体0.070.7次之次之金属金属2.2420最大最大非金属非金属0.33.5常用建材常用建材保温隔热材料保温隔热材料 e e ,且均不且均不随时间变

13、化），可用随时间变化），可用 2 2 、3 3 表示层间接触面的温表示层间接触面的温度。度。l将多层壁视为三个单层将多层壁视为三个单层壁，分别算出通过每层壁，分别算出通过每层壁的热流强度为：壁的热流强度为：)(2111idq)(32222dq)(3333edql稳定导热条件下有：稳定导热条件下有：321qqqq321332112RRRdddqeieil由以上四式解得：由以上四式解得：（4）ln n层多层壁的导热计算公式：层多层壁的导热计算公式：l各层接触面的温度：各层接触面的温度：l多层壁内第多层壁内第 层与第层与第 层之间接触面温度：层之间接触面温度：)(2211122231112ddqdq

14、dqnjjnRq111)(221111jjjdddq j1j二、对流换热：二、对流换热：l层流边界层：由于摩擦力作用，在紧贴固体壁面处有一层流边界层：由于摩擦力作用，在紧贴固体壁面处有一平行于固体壁面流动的流体薄层，叫平行于固体壁面流动的流体薄层，叫“层流边界层层流边界层”。ccccRtattaq1)(对流换热系数对流换热热阻l对流换热过程：对流换热过程：倾斜直线区倾斜直线区层流边界层层流边界层；抛物线区抛物线区流体核心部分流体核心部分；水平线区水平线区过度区过度区 。l对流换热计算公式：对流换热计算公式：l确定对流换热系数确定对流换热系数 ：对流换热系数包含了影响对流换热强度的一切因素。建筑

15、对流换热系数包含了影响对流换热强度的一切因素。建筑热工学中常遇到的对流换热问题都是指固体壁面与空气间热工学中常遇到的对流换热问题都是指固体壁面与空气间的换热，据具体情况选用表公式：的换热，据具体情况选用表公式：ca三、辐射换热：三、辐射换热：l本质：物体表面向外辐射出的电磁波在空间传播；电磁本质：物体表面向外辐射出的电磁波在空间传播；电磁波的波长可从波的波长可从 到数公里；不同波长的电磁波落到到数公里；不同波长的电磁波落到物体上可产生各种不同的效应（如图）；物体上可产生各种不同的效应（如图）；红外线：波长范围红外线：波长范围 ；热射线：波长范围热射线：波长范围 ；热辐射：热射线的传播过程。热辐

16、射：热射线的传播过程。1、辐射换热的本质和特点：、辐射换热的本质和特点：m610m6008.0m404.0l特点：特点：（1 1）辐射换热中伴随有能量形式的转化：）辐射换热中伴随有能量形式的转化：一物体内能一物体内能电磁波电磁波另一物体内能另一物体内能；（2 2）电磁波可在真空中传播，故辐射换热不需）电磁波可在真空中传播，故辐射换热不需有任何中间介质，也不需冷热物体直接接触；有任何中间介质，也不需冷热物体直接接触；（3 3）一切物体，不论温度高低都在不停地对外）一切物体，不论温度高低都在不停地对外辐射电磁波，辐射换热是两物体互相辐射的结果。辐射电磁波，辐射换热是两物体互相辐射的结果。高温高温低

17、温低温l物体对外来射线的反应遵循与可见光相同的规律。物体对外来射线的反应遵循与可见光相同的规律。设有能量为设有能量为I0 的热射线投射到物体表面，则其中的热射线投射到物体表面，则其中 Ir 被反射，被反射，Ia 被吸收，被吸收，It 可能透过物体。（如图可能透过物体。（如图）2、辐射能的吸收、反射和透射：、辐射能的吸收、反射和透射：otarIIII11hhhotoaorIIIIII反射系数吸收系数透射系数l由能量守恒：由能量守恒：或或l一般，固体和液体都是不透明的，即一般，固体和液体都是不透明的，即 h=0 l因此因此 h+h=1 所以，所以，凡是善于反射的物体一定不善于吸收（磨光的铝、凡是善

18、于反射的物体一定不善于吸收（磨光的铝、镍鉻板、研磨的黄铜镍鉻板、研磨的黄铜 h 0.020.04，反之亦然。，反之亦然。l严格说，物体对不同波长的外来辐射的吸收、反射及透射严格说，物体对不同波长的外来辐射的吸收、反射及透射的性能不同。的性能不同。l绝对白体绝对白体（简称白体）：能将外来辐射全部反射的物体；（简称白体）：能将外来辐射全部反射的物体；绝对黑体绝对黑体（简称黑体）：能将外来辐射全部吸收的物体；（简称黑体）：能将外来辐射全部吸收的物体；绝对透明体绝对透明体（透热体）：能将外来辐射全部透过的物体。（透热体）：能将外来辐射全部透过的物体。玻璃窗的 特性 湿空气的物理性质湿空气的物理性质一、

19、一、水蒸气分压力水蒸气分压力二、二、空气湿度空气湿度三、三、露点温度露点温度一、水蒸气分压力：一、水蒸气分压力：l湿空气：指干空气与水蒸气的混合物。湿空气：指干空气与水蒸气的混合物。EeePPawl道尔顿分压定律：道尔顿分压定律：l在温度和压力一定的条件下，一定容积的干空气所能容在温度和压力一定的条件下，一定容积的干空气所能容纳的水蒸气量是有一定限度的。纳的水蒸气量是有一定限度的。水蒸气的含量未达到限度的湿空气，叫水蒸气的含量未达到限度的湿空气，叫未饱和湿空气未饱和湿空气；达到限度时则叫达到限度时则叫饱和湿空气。饱和湿空气。l饱和蒸汽压（或最大水蒸气分压力）：处于饱和状态的饱和蒸汽压（或最大水

20、蒸气分压力）：处于饱和状态的湿空气中水蒸气所呈现的压力。湿空气中水蒸气所呈现的压力。饱和蒸汽压用饱和蒸汽压用 表示；未饱和水蒸气分压力用表示；未饱和水蒸气分压力用 表示。表示。l标准大气压下，饱和蒸汽压随温度的升高而增大。标准大气压下，饱和蒸汽压随温度的升高而增大。二、空气湿度：二、空气湿度：l湿度湿度：空气的干湿程度。：空气的干湿程度。)(3mgf)(3maxmgfl绝对湿度绝对湿度：每立方米空气中所含水蒸气的重量。：每立方米空气中所含水蒸气的重量。绝对湿度一般用绝对湿度一般用 表示；饱和空气的绝对湿度用表示；饱和空气的绝对湿度用饱和蒸气量饱和蒸气量 表示。表示。l相对湿度相对湿度：一定温度

21、和大气压下，湿空气的绝对湿度与：一定温度和大气压下，湿空气的绝对湿度与同温同压下的饱和蒸气量的百分比。同温同压下的饱和蒸气量的百分比。表示为表示为 e/E.100%三、露点温度：三、露点温度：l露点温度露点温度：（设不人为地增加或减少空气含湿量，而只：（设不人为地增加或减少空气含湿量，而只用干法加热或降温空气）用干法加热或降温空气）某一状态的空气，在含湿量不某一状态的空气，在含湿量不变的情况下，冷却到它的相对湿度变的情况下，冷却到它的相对湿度 时所对应的时所对应的温度，称为该状态下空气的露点温度，用温度，称为该状态下空气的露点温度，用 表示。表示。若从若从 往下继续降温，则空气中容纳不了原有水

22、蒸气，往下继续降温，则空气中容纳不了原有水蒸气，迫使部分水蒸气凝结成水珠（露水）析出。迫使部分水蒸气凝结成水珠（露水）析出。maxfefEl定温定压下，定温定压下，一定的空气，其一定的空气，其 一定；空气所能容纳一定；空气所能容纳的最大水蒸气含量的最大水蒸气含量 以及与之相对应的最大水蒸气分压以及与之相对应的最大水蒸气分压力力 ，也都一定；所以，相对湿度，也都一定；所以，相对湿度 当然也一定。当然也一定。00100ctct 作业：作业：l传热的基本方式有哪些，它们分别有哪些特点？传热的基本方式有哪些，它们分别有哪些特点？l为减少围护结构的为减少围护结构的传热传热，可采用哪些措施？，可采用哪些措施？l试列举生活中外墙内表面结露现象实例，并说明结露原试列举生活中外墙内表面结露现象实例，并说明结露原因。因。