建筑物理熱工的基本知識

建筑物理熱工的基本知識第一頁，共二十四頁，2022年，8月28日1.1室外熱環(huán)境：構(gòu)成室外熱環(huán)境的主要氣候因素：太陽輻射、大氣溫度、空氣濕度、風、降水等因素綜合組成的一個熱環(huán)境。第二頁，共二十四頁，2022年，8月28日1.太陽輻射:

太陽輻射是房屋外部的主要熱源：如圖：太陽輻射圖解到達地面的太陽輻射又可分為：直接輻射和散射輻射。進入大氣上界的太陽輻射100被氣體分子與塵埃吸收15云吸收3因散射而反射5云反射21地面反射6總反射：32總吸收：68地面吸收50

影響太陽輻射強度的因素：太陽高度角、大氣透明度、地理緯度、云量和海拔高度等。第三頁，共二十四頁，2022年，8月28日2.大氣溫度:氣溫：指空氣的溫度。一般氣象學上所指氣溫是距地面高處的空氣溫度。影響氣溫的主要因素：入射到地面上的太陽輻射熱量，地形與地表面的覆蓋以及大氣環(huán)流的熱交換作用等。其中，太陽輻射起決定作用。氣溫變化：四季變化（年變化）、日變化和隨地理緯度的變化。第四頁，共二十四頁，2022年，8月28日3.空氣濕度:空氣濕度：表示大氣濕潤程度。一般用相對濕度表示。相對濕度的日變化通常與氣溫的日變化相反：如圖11-1我國各地的相對濕度：受海洋氣候影響，南方大部分地區(qū)相對濕度一年內(nèi)夏季最大，秋季最小；華南和東南沿海一帶因春季海洋氣團入侵，且此時溫度還不高，形成較大相對濕度，大約以3-5月為最大，秋季最小，南方地區(qū)在夏季之交氣候潮濕，室內(nèi)地面常出現(xiàn)泛潮現(xiàn)象。第五頁，共二十四頁，2022年，8月28日4.風

風指由大氣壓力差所引起的大氣水平方向的運動。風的種類：

季候風：由大氣環(huán)流形成的風，在一年內(nèi)隨季節(jié)不同而有規(guī)律變換方向。例如：我國氣候特點之一就是季風性強。地方風：由于地面上水陸分布，地勢起伏，表面覆蓋等地方性條件不同而引起小范圍內(nèi)的大氣環(huán)流。如：水陸風，山谷風，庭院風，巷道風，這些都是由于局部受熱不均而引起的，其特點是日夜交替變向。第六頁，共二十四頁，2022年，8月28日風的描述：風通常是以水平運動為主的空氣運動。風的描述包括風向和風速。風玫瑰圖能直觀反映一個地方的風速和風向。如下圖。(a)為某地夏季七月的風向頻率分布；(b)為各方位的風速。第七頁，共二十四頁，2022年，8月28日5.降水:指從地球表面蒸發(fā)出去的大量水汽進入大氣層，經(jīng)凝結(jié)后又降到地面上的液態(tài)或固態(tài)水分。如：雨、雪、冰、雹等。第八頁，共二十四頁，2022年，8月28日中國的熱工分區(qū)略第九頁，共二十四頁，2022年，8月28日室內(nèi)熱環(huán)境是指空氣溫度、濕度、風速及環(huán)境平均輻射溫度等因素綜合組成的一種室內(nèi)熱環(huán)境。1.2室內(nèi)熱環(huán)境第十頁，共二十四頁，2022年，8月28日

室內(nèi)氣候?qū)θ梭w的影響主要表現(xiàn)在冷熱感。冷熱感取決于人體新陳代謝產(chǎn)生的熱量和人體向周圍環(huán)境散熱量之間的平衡關系，如圖。體溫恒定；體溫上升；體溫下降。qr:人體與環(huán)境輻射換熱率qw:人體蒸發(fā)散熱率qm:人體新陳代謝產(chǎn)熱率qc:人體與環(huán)境對流換熱率第十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日室內(nèi)熱環(huán)境的綜合評價1、有效溫度ET是室內(nèi)氣溫、相對濕度、空氣速度在一定組合下的綜合指標。缺陷：沒有考慮熱輻射變化的影響。2、熱應力指數(shù)HIS：全面考慮熱環(huán)境四個因素的影響。3、預測熱感指數(shù)：PMV是能全面反映室內(nèi)各氣候要素對人體熱感覺影響的評價方法。由丹麥學者教授提出的。是迄今為止考慮人體熱舒適感諸多有關因素最全面的評價指標。第十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日第1.2章建筑熱工學基本知識1

傳熱的基本方式2圍護結(jié)構(gòu)的傳熱過程3

濕空氣的物理性質(zhì)第十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日7-1傳熱的基本方式傳熱的特點：傳熱發(fā)生在有溫度差的地方，并且總是自發(fā)地由高溫處向低溫處傳遞。

實際傳熱過程溫度場傳熱有三種基本方式（如圖7-1）：1.導熱2.對流3.輻射第十四頁，共二十四頁，2022年，8月28日一、導熱：（傳熱）定義：指溫度不同的物體直接接觸時，靠物質(zhì)微觀粒子（分子、原子、自由電子等）的熱運動引起的熱能轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。導熱可在固體、液體、和氣體中發(fā)生，但只有在密實的固體中才存在單純的導熱過程。在建筑熱工學中，大量課題涉及非金屬固體材料的導熱，有時也涉及空氣、水分或金屬導熱問題。第十五頁，共二十四頁，2022年，8月28日二、對流：定義：對流只發(fā)生在流體中，是因溫度不同的各部分流體之間發(fā)生相對運動，互相摻合而傳遞熱能的。促使流體產(chǎn)生對流的原因：1.本來溫度相同的流體，因其中某一部分受熱（或冷卻）而產(chǎn)生溫度差，形成對流運動，稱為“自然對流”。2.因受外力作用（如風吹、泵壓等）迫使流體產(chǎn)生對流，稱為“受迫對流”。工程上遇到的一般是流體流過一個固體壁面時發(fā)生的熱量交換過程，稱為“對流換熱”。單純的對流換熱不存在，總伴隨有導熱發(fā)生。第十六頁，共二十四頁，2022年，8月28日三、輻射：定義：輻射指依靠物體表面向外發(fā)射熱射線（能產(chǎn)生顯著效應的電磁波）來傳遞能量的現(xiàn)象。自然界中凡溫度高于絕對零度（0K）的物體，都能發(fā)射輻射熱，同時，也不斷吸收其它物體投射來的輻射熱。特點：輻射換熱時有能量轉(zhuǎn)化：熱能--輻射能-熱能參與換熱的物體無須接觸。如圖，輻射熱的反射、吸收與透射。例：普通窗玻璃的保溫能力、吸熱玻璃第十七頁，共二十四頁，2022年，8月28日

實際傳熱過程：例：冬季，室內(nèi)通過外墻向室外傳熱是包含三種基本傳熱方式的復雜過程。如圖所示：對流輻射導熱對流輻射第十八頁，共二十四頁，2022年，8月28日

溫度場：熱量傳遞的動力是溫度差，研究傳熱時必須知道物體的溫度分布。對某一物體或某一空間來說，某一瞬時，物體內(nèi)各點的溫度總計叫溫度場。物體內(nèi)各點溫度不隨時間變化，稱為穩(wěn)定溫度場；反之，則為不穩(wěn)定溫度場。在穩(wěn)定溫度場內(nèi)發(fā)生的熱量傳遞過程為穩(wěn)定傳熱過程；在不穩(wěn)定溫度場內(nèi)發(fā)生的熱量傳遞過程為不穩(wěn)定傳熱過程。第十九頁，共二十四頁，2022年，8月28日2-3濕空氣的物理性質(zhì)一、水蒸氣分壓力

二、空氣濕度

三、露點溫度第二十頁，共二十四頁，2022年，8月28日一、水蒸氣分壓力：濕空氣：指干空氣與水蒸氣的混合物。道爾頓分壓定律：在溫度和壓力一定的條件下，一定容積的干空氣所能容納的水蒸氣量是有一定限度的。水蒸氣的含量未達到限度的濕空氣，叫未飽和濕空氣；達到限度時則叫飽和濕空氣。飽和蒸汽壓（或最大水蒸氣分壓力）：處于飽和狀態(tài)的濕空氣中水蒸氣所呈現(xiàn)的壓力。標準大氣壓下，飽和蒸汽壓隨溫度的升高而增大。第二十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日二、空氣濕度：濕度：空氣的干濕程度。絕對濕度：單位體積空氣中所含水蒸氣的重量。絕對濕度一般用表示；飽和空氣的絕對濕度用飽和蒸氣量表示。相對濕度：一定溫度和大氣壓下，濕空氣的絕對濕度與同溫同壓下的飽和蒸氣量的百分比。表示為φ=f/fmax

X100%第二十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日三、露點溫度：露點溫度：（設不人為地增加或減少空氣含濕量，而只用干法加熱或降溫空氣）某一狀態(tài)的空氣，