熱學基礎課件

緒論一、建筑物理的研究對象建筑物理建筑熱工學建筑聲學建筑光學建筑物理是建筑環(huán)境科學的基本組成部分通過建筑上的規(guī)劃，有效的防護或利用室內(nèi)外熱作用，經(jīng)濟、合理地解決房屋的保溫、防熱、防潮、日照等問題；配備適當?shù)脑O備調(diào)節(jié)（采暖、空調(diào)），創(chuàng)造和完善裝配房屋的建筑構(gòu)件（采用各種物理性質(zhì)的新隔熱材料、飾面材料和結(jié)構(gòu)材料等）。建筑熱工學：介紹聲學基本原理，論述如何通過建筑規(guī)劃中的建筑布局、建筑設計中房間體型和容積的設計、室內(nèi)裝飾設計中的吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)的合理布置來處理房間的聲學問題，并在不同要求和用途的建筑中有效控制室內(nèi)外噪聲以獲得最佳音質(zhì)效果。建筑聲學：建筑光學：

介紹與建筑有關的光學基本知識、各種采光口的采光特性、采光設計的方法，人工照明的光學特性、一般室內(nèi)工作照明和建筑藝術照明的形式和處理原則及方法。二、建筑物理的作用和意義從建筑規(guī)劃、設計到局部的構(gòu)造設計和室內(nèi)裝飾設計甚至施工管理，自始自終都涉及到建筑物理的有關知識和技能。建筑物理知識對提高建筑設計質(zhì)量、節(jié)約能源方面有重要的意義。三、學習方法：１、從物理概念上理解熱、光、聲的物理現(xiàn)象在建筑中的傳播規(guī)律。２、知道物理量的單位、測量（查表、識圖）以及計算方法。３、注意掌握熱、光、聲的設計原則并聯(lián)系實際綜合運用４、重視有關材料的性能特點和應用范疇。四、參考書目及測評清華大學出版社：《建筑熱環(huán)境》

《建筑聲環(huán)境》

《建筑光環(huán)境》中國建筑工業(yè)出版社：《建筑環(huán)境物理學》《建筑物理》測評：１、出勤（１０％）２、平時作業(yè)（２０％）３、最后課堂測試（３０％）４、小論文（４０％）建筑熱工學主要任務：

通過建筑上的規(guī)劃，有效的防護或利用室內(nèi)外熱作用，經(jīng)濟、合理地解決房屋的保溫、防熱、防潮、日照等問題；配備適當?shù)脑O備調(diào)節(jié)（采暖、空調(diào)）；創(chuàng)造和完善裝配房屋的建筑構(gòu)件以創(chuàng)造良好的室內(nèi)熱環(huán)境，提高圍護結(jié)構(gòu)的耐久性。第一章建筑熱工學基本知識

第一節(jié)傳熱的基本方式傳熱條件：有溫差，熱量總是自發(fā)地由高溫物體

向低溫物體傳遞。導熱、對流、輻射傳熱的基本方式：一、導熱

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）的熱運動而引起的熱能轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。導熱傳播途徑：固體、液體和氣體中發(fā)生。

只有在密實的固體中才存在單純的導熱過程，若是有孔隙的固體還會有對流和輻射換熱現(xiàn)象。Qd二、對流

依靠物體的宏觀相對位移，把熱量由一處傳遞到一處的現(xiàn)象。特點：單純的對流換熱過程是不存在的，對流的同時總伴隨著導熱。Qt三、輻射

指依靠物體表面向外發(fā)射熱射線（能產(chǎn)生顯著熱效應的電磁波）來傳遞能量的現(xiàn)象。特點：

只要物體溫度高于絕對零度，其表面都在不停地向四周發(fā)射輻射熱，同時不斷吸收其它物體投射來的輻射熱。且參與換熱的兩物體不需直接接觸。

熱能輻射能熱能F1F2Q1-21.

實際的傳熱過程，往往同時存在兩種或三種上述基本的傳熱形式。如：輻射換熱外內(nèi)導熱對流換熱輻射換熱對流換熱2.傳熱的必要條件：溫度場XZY0θ=θ（t）——不穩(wěn)定溫度場θ=恒量——穩(wěn)定溫度場θ=θ(x,y,z,t)

第二節(jié)圍護結(jié)構(gòu)傳熱基礎知識一、平壁導熱且假定ＸＱ不隨時間變化Ｆd（一）經(jīng)過單層平壁導熱實踐證明：1、傳熱量Q——總導熱量，單位千焦耳（KJ），定義從高溫

到低溫為正，反之為負——導熱系數(shù)瓦／米.開爾文（W/mK）——平壁內(nèi)表面的溫度——平壁外表面外的溫度——平壁的厚度m——垂直于熱流方向的平壁的表面積m2——導熱進行的時間小時h

ＱＦd2.熱流強度熱阻R——熱流通過平壁時遇到的阻力?！獑挝粫r間內(nèi)通過單位面積的熱流量單位：W/m2或：

在相同的溫差條件下，熱阻越大，通過材料層的熱量越少

要增加熱阻，可增加厚度或選用導熱系數(shù)小的材料4、導熱系數(shù)

材料導熱系數(shù)是說明穩(wěn)定導熱條件下材料導熱特性的指標。物理含義：當材料層單位厚度內(nèi)的溫差為1℃時，在1小時內(nèi)通過1m2表面積的熱量

氣體的導熱系數(shù)最小，因而靜止不動的空氣有良好的保溫性能，液體的導熱系數(shù)次之，金屬的導熱系數(shù)最大。

工程上常把值小于0.3W/(m.k)的材料作為保溫隔熱材料，如礦棉、泡沫塑料、珍珠巖、蛭石等。絕大多數(shù)建筑材料的導熱系數(shù)介于0.3~3.5W/(mK)影響導熱系數(shù)的因素主要是容重和濕度二、經(jīng)過多層平壁的導熱

凡是由幾層不同材料組成的平壁稱為“多層壁”，例如雙面粉刷的磚砌體。d1d2d3λ1λ2λ3θiθe設，且θ不隨時間變化表示層間接觸面的溫度。θ2θ3整個平壁看作三個單層壁組成，分別計算通過每一層的熱流強度。d1d2d3λ1λ2λ3θeθiθ2θ3Q穩(wěn)定導熱條件下：否則θ會隨時間變化！R1

、R2

、R3分別為第一、二、三層的熱阻

式中每一項Rj

代表第J層的熱阻，為

第N層外表面的溫度。結(jié)論：多層壁的總熱阻等于各層熱阻之和對于n層多壁層的導熱計算公式可依次類推為：1234n例：如圖所示外墻，當其面積為5平方米，內(nèi)外墻溫度各為18°C和-12°C時，在單位時間內(nèi)的傳熱量23抹面墻（石灰水泥復合砂漿）加氣混凝土（密度為500kg/m3）鋼筋混凝土20150180201抹面墻（石灰水泥復合砂漿）加氣混凝土（密度為500kg/m3）鋼筋混凝土由附表一各層熱阻抹面墻加氣混凝土鋼筋混凝土墻體傳熱阻墻體傳熱阻單位時間傳熱量工程上有時需知各層接觸面的溫度根據(jù)式（1）及（2）可得：由上式知：每一層平壁內(nèi)的溫度分布是直線，但整個多層的導熱系數(shù)不同，溫度呈折線狀1234n二、對流換熱指流體與固體壁面之間的熱量交換過程層流邊界層的熱量傳遞形式：

導熱

（溫度分布呈傾斜直線狀）流體核心部分溫度分布均勻?qū)恿鬟吔鐚优c流體核心部分之間溫度分布呈拋物線包含對流導熱層流過渡紊流結(jié)論：對