建筑環(huán)境學(xué)-03第3章熱濕環(huán)境2

1第三章

建筑熱濕環(huán)境2內(nèi)容提要（2.5次課）

太陽(yáng)輻射對(duì)建筑物的熱作用

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工特性與通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱通過(guò)非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過(guò)程通過(guò)透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過(guò)程其他得熱來(lái)源冷負(fù)荷與熱負(fù)荷基本原理，與得熱之間的關(guān)系負(fù)荷的計(jì)算方法3建筑熱濕環(huán)境是如何形成的?

是建筑環(huán)境中最重要的內(nèi)容主要成因是外擾和內(nèi)擾的影響和建筑本身的熱工性能外擾：室外氣候參數(shù)，鄰室的空氣溫濕度內(nèi)擾：室內(nèi)設(shè)備、照明、人員等室內(nèi) 熱濕源 4基本概念

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱作用過(guò)程：無(wú)論是通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱傳濕還是室內(nèi)產(chǎn)熱產(chǎn)濕，其作用形式包括對(duì)流換熱（對(duì)流質(zhì)交換）、導(dǎo)熱（水蒸汽滲透）和輻射三種形式。對(duì)流換熱(對(duì)流質(zhì)交換)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱傳濕室內(nèi)產(chǎn)熱產(chǎn)濕輻射導(dǎo)熱(水蒸汽滲透)5太陽(yáng)輻射對(duì)建筑物的熱作用6非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面所吸收的太陽(yáng)輻射熱不同的表面對(duì)輻射的波長(zhǎng)有選擇性，黑色表面對(duì)各種波長(zhǎng)的輻射幾乎都是全部吸收，而白色表面可以反射幾乎90％的可見(jiàn)光。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面越粗糙、顏色越深，吸收率就越高，反射率越低。反射ρ吸收α7太陽(yáng)輻射在透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的傳遞

玻璃對(duì)輻射的選擇性0.8可見(jiàn)光近紅外線長(zhǎng)波紅外線普通玻璃的光譜透射率普通玻璃的光譜曲線8吸收率α反射率ρ穿透率τ紫外線可見(jiàn)光近紅外線長(zhǎng)波紅外線9太陽(yáng)輻射在透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的傳遞

將具有低發(fā)射率、高紅外反射率的金屬（鋁、銅、銀、錫等），使用真空沉積技術(shù)，在玻璃表面沉積一層極薄的金屬涂層，這樣就制成了Low-e(Low-emissivity)玻璃。低透low-e玻璃太陽(yáng)得熱系數(shù)

可見(jiàn)光透過(guò)率10透射率反射率low-e玻璃的透光選擇性

一層low-e玻璃＋一層普通玻璃11Low-e玻璃阻擋太陽(yáng)輻射效果

無(wú)色玻璃表面覆蓋無(wú)色low-e涂層，可使透過(guò)這種玻璃的太陽(yáng)輻射

僅有普通3mm玻璃的30%12Low-e玻璃降低傳熱系數(shù)夜間除了通過(guò)玻璃窗的傳熱以外，還有由于天空夜間輻射導(dǎo)致的散熱量采用low-

玻璃可減少夜間輻射散熱

通過(guò)玻璃窗的溫差傳熱量和天空長(zhǎng)波輻射的傳熱量可通過(guò)各層玻璃的熱平衡求得長(zhǎng)波輻射導(dǎo)熱和自然對(duì)流換熱長(zhǎng)波輻射室內(nèi)表面對(duì)玻璃的長(zhǎng)波輻射對(duì)流換熱13太陽(yáng)輻射在透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的傳遞玻璃的吸收百分比a0:K-消光系數(shù)L-行程玻璃在界面上的反射百分比r14太陽(yáng)輻射在透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的傳遞

陽(yáng)光照射到單層半透明薄層時(shí)，半透明薄層對(duì)于太陽(yáng)輻射的總反射率、吸收率和透射率是陽(yáng)光在半透明薄層內(nèi)進(jìn)行反射、吸收和透過(guò)的無(wú)窮次反復(fù)之后的無(wú)窮多項(xiàng)之和。15太陽(yáng)輻射在透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的傳遞

陽(yáng)光照射到雙層半透明薄層時(shí)，還要考慮兩層半透明薄層之間的無(wú)窮次反射，以及再對(duì)反射輻射的透過(guò)。假定兩層材料的吸收百分比和反射百分比完全相同，兩層的吸收率相同嗎？16室外空氣綜合溫度

Solar-airTemperature太陽(yáng)直射輻射大氣長(zhǎng)波輻射天空散射輻射對(duì)流換熱地面反射輻射環(huán)境長(zhǎng)波輻射地面長(zhǎng)波輻射壁體得熱1760℃！35℃！室外空氣綜合溫度

Solar-airTemperature考慮了太陽(yáng)輻射的作用對(duì)表面換熱量的增強(qiáng)，相當(dāng)于在室外氣溫上增加了一個(gè)太陽(yáng)輻射的等效溫度值。是為了計(jì)算方便推出的一個(gè)當(dāng)量的室外溫度。如果考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面與天空和周?chē)矬w之間的長(zhǎng)波輻射： 如果忽略圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面與天空和周?chē)矬w之間的長(zhǎng)波輻射： 18室外空氣綜合溫度

Solar-airTemperature

人們常說(shuō)的太陽(yáng)下的“體感溫度”是什么？室外空氣綜合溫度與什么因素有關(guān)？高反射率鏡面外墻和紅磚外墻的室外空氣綜合溫度是否相同？請(qǐng)?jiān)囁阋幌率⑾奶?yáng)下的室外空氣綜合溫度比空氣溫度高多少？19

圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面與環(huán)境的長(zhǎng)波輻射換熱QL包括大氣長(zhǎng)波輻射以及來(lái)自地面和周?chē)ㄖ推渌矬w外表面的長(zhǎng)波輻射。如果僅考慮對(duì)天空的大氣長(zhǎng)波輻射和對(duì)地面的長(zhǎng)波輻射，則有：思考題白天有天空輻射嗎？試算一個(gè)夜間的室外空氣綜合溫度是多少？天空輻射（夜間輻射，有效輻射）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工特性

與通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱20得熱得熱(HeatGain

HG)：某時(shí)刻在內(nèi)外擾作用下進(jìn)入房間的總熱量叫做該時(shí)刻的得熱以圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面包絡(luò)的范圍為對(duì)象由外擾/內(nèi)擾作用引起21得熱潛熱顯熱輻射得熱對(duì)流得熱22通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的顯熱得熱通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的顯熱得熱通過(guò)非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱通過(guò)透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱外表面對(duì)流換熱外表面日射通過(guò)墻體導(dǎo)熱兩種得熱方式機(jī)理不同23通過(guò)非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過(guò)程24通過(guò)非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)由于熱慣性存在，通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量和溫度的波動(dòng)幅度與外擾波動(dòng)幅度之間存在衰減和延遲的關(guān)系。衰減和滯后的程度取決于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱能力25通過(guò)非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)

板壁各層溫度隨室外溫度的變化26通過(guò)非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)

非均質(zhì)板壁的一維不穩(wěn)定導(dǎo)熱過(guò)程：邊界條件：

t(x,0)=f(x)內(nèi)表面長(zhǎng)波輻射初始條件：27通過(guò)非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱

基本物理過(guò)程分析

板壁內(nèi)表面溫度同時(shí)受室內(nèi)氣溫、室內(nèi)輻射熱源和其它表面的溫度影響，從而影響總傳熱量氣象和室內(nèi)氣溫對(duì)板壁傳熱量的影響比較確定，容易求得內(nèi)表面輻射對(duì)傳熱量的影響較復(fù)雜，涉及角系數(shù)和各表面溫度當(dāng)量輻射換熱系數(shù)28Qwall,condQoutQwall,condta,in(

)室內(nèi)熱源的短波輻射如何影響板壁的傳熱？Qout和Qwall,cond

如何變化？?jī)?nèi)表面的對(duì)流換熱Qwall,conv如何變化？Qwall,condt(x,

)tz29通過(guò)非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱

基本物理過(guò)程分析

結(jié)論即便室外氣象參數(shù)與室內(nèi)空氣溫度是確定的，實(shí)際通過(guò)非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量也不確定受其他壁面溫度高低與室內(nèi)輻射熱源方向的影響。

求解傳熱量非常復(fù)雜為了求得所謂的非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱HGwall，需要規(guī)定假定條件：假定除所考察的圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面以外，其他各室內(nèi)表面的溫度均與室內(nèi)空氣溫度一致30通過(guò)透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過(guò)程31玻璃窗的種類(lèi)與熱工性能窗框型材有木框、鋁合金框、鋁合金斷熱框、塑鋼框、斷熱塑鋼框等玻璃層數(shù)有單玻、雙玻、三玻等玻璃層間可充空氣、氮、氬、氪等或有真空夾層玻璃類(lèi)別有普通透明玻璃、有色玻璃、低輻射(Low-e)玻璃等玻璃表面可以有各種輻射阻隔性能的鍍膜，如反射膜、low-e膜、有色遮光膜等，或在兩層玻璃之間的空間中架一層對(duì)近紅外線高反射率的熱鏡膜。32玻璃窗的種類(lèi)與熱工性能住宅建筑我國(guó)住宅建筑最常見(jiàn)的是鋁合金框或塑鋼框配單層或雙層普通透明玻璃，雙層玻璃間為空氣夾層，北方地區(qū)很多建筑裝有兩層單玻窗。發(fā)達(dá)國(guó)家寒冷地區(qū)的住宅則多裝有充惰性氣體的多層玻璃窗。大型公共建筑我國(guó)大型公共建筑多采用有色玻璃或反射鍍膜玻璃。部分新建筑采用low-e玻璃。發(fā)達(dá)國(guó)家大型公共建筑多采用高絕熱性能的low-e玻璃。33玻璃窗的種類(lèi)與熱工性能

不同結(jié)構(gòu)的窗有著不同的熱工性能

U即傳熱系數(shù)Kglass

氣體夾層和玻璃本身均有熱容，但較墻體小。34遮陽(yáng)方式

現(xiàn)有遮陽(yáng)方式內(nèi)遮陽(yáng)：普通窗簾、百頁(yè)窗簾外遮陽(yáng)：挑檐、可調(diào)控百頁(yè)、遮陽(yáng)蓬窗玻璃間遮陽(yáng)：夾在雙層玻璃間的百頁(yè)窗簾，百頁(yè)可調(diào)控我國(guó)目前常見(jiàn)遮陽(yáng)方式內(nèi)遮陽(yáng)：窗簾外遮陽(yáng)：屋檐、遮雨檐、遮陽(yáng)蓬35外遮陽(yáng)36外遮陽(yáng)和內(nèi)遮陽(yáng)有何區(qū)別?外遮陽(yáng)：只有透過(guò)和吸收中的一部分成為得熱內(nèi)遮陽(yáng)：遮陽(yáng)設(shè)施吸收和透過(guò)部分全部為得熱反射對(duì)流透過(guò)對(duì)流透過(guò)反射37窗玻璃間遮陽(yáng)

Double-skinFacade38通風(fēng)雙層玻璃窗，內(nèi)置百頁(yè)39內(nèi)百頁(yè)無(wú)通風(fēng)有通風(fēng)40通過(guò)玻璃板壁的傳熱透過(guò)玻璃的日射得熱通過(guò)玻璃窗的得熱通過(guò)透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱41

透過(guò)單位面積玻璃的太陽(yáng)輻射得熱：玻璃吸收太陽(yáng)輻射造成的房間得熱：原理：玻璃吸熱后會(huì)向內(nèi)、外兩側(cè)散熱

成立條件：兩側(cè)玻璃表面與空氣溫差相等總得熱：HGwind,sol＝HGglass,

+HGglass,a通過(guò)透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱透過(guò)玻璃的日射得熱通過(guò)透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)得熱量SSG（Standardsolarheatgain）

3mm厚標(biāo)準(zhǔn)玻璃，在無(wú)遮擋條件下太陽(yáng)得熱量遮陽(yáng)設(shè)施的遮陽(yáng)系數(shù)Cn設(shè)置遮陽(yáng)HGwind,sol/未設(shè)置遮陽(yáng)HGwind,sol玻璃本身的遮擋系數(shù)Cs太陽(yáng)輻射通過(guò)透光材料的HGwind,sol/SSG4243通過(guò)透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱可利用對(duì)標(biāo)準(zhǔn)玻璃的得熱SSGDi和SSGdif

進(jìn)行修正來(lái)獲得簡(jiǎn)化計(jì)算結(jié)果：有效面積系數(shù)（外遮陽(yáng)光斑）玻璃的遮擋系數(shù)遮陽(yáng)設(shè)施的遮陽(yáng)系數(shù)窗的有效面積系數(shù)（窗框等）44通過(guò)透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱通過(guò)透光外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)總得熱量

＝傳熱得熱量＋太陽(yáng)輻射得熱量：上述得熱量與通過(guò)透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)際進(jìn)入室內(nèi)的熱量之間有差別室內(nèi)外氣溫不一樣，采用 標(biāo)準(zhǔn)玻璃的太陽(yáng)得熱量

SSG求得的HGwind,sol部分與實(shí)際情況存在偏差玻璃實(shí)際內(nèi)表面溫度變化

帶來(lái)輻射和對(duì)流換熱量偏差45其他得熱來(lái)源46通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的濕傳遞

濕傳遞的動(dòng)力是水蒸氣分壓力的差。墻體中水蒸氣的傳遞過(guò)程與墻體中的熱傳遞過(guò)程相類(lèi)似：w=Kv(Pout-Pin)

kg/s

m2水蒸汽滲透系數(shù)，kg/(N

s)或s/m：β-散濕系數(shù)λ-蒸汽滲透系數(shù)47飽和水蒸汽分壓力溫度實(shí)際水蒸汽分壓力通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的濕傳遞

當(dāng)墻體內(nèi)實(shí)際水蒸汽分壓力高于飽和水蒸汽分壓力時(shí)，就可能出現(xiàn)凝結(jié)或凍結(jié)，影響墻體保溫能力和強(qiáng)度。48

室內(nèi)顯熱熱源包括照明、電器設(shè)備、人員顯熱熱源散熱的形式

輻射：進(jìn)入墻體內(nèi)表面、空調(diào)輻射板、透過(guò)玻璃窗到室外、其它室內(nèi)物體表面（家具、人體等）；對(duì)流：直接進(jìn)入空氣。顯熱熱源輻射散熱的波長(zhǎng)特征

可見(jiàn)光和近紅外線：燈具、高溫?zé)嵩矗姞t等）長(zhǎng)波輻射：人體、常溫設(shè)備

其他得熱來(lái)源：室內(nèi)產(chǎn)熱與產(chǎn)濕49其他得熱來(lái)源：室內(nèi)產(chǎn)熱與產(chǎn)濕

室內(nèi)濕源包括人員、水面、產(chǎn)濕設(shè)備散濕形式：直接進(jìn)入空氣得熱往往考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)和家具的蓄熱，“得濕”一般不考慮“蓄濕”濕源與空氣進(jìn)行質(zhì)交換同時(shí)一般伴隨顯熱交換有熱源濕表面：水分被加熱蒸發(fā)，向空氣加入了顯熱和潛熱，顯熱交換量取決于水表面積無(wú)熱源濕表面：等焓過(guò)程，室內(nèi)空氣的顯熱轉(zhuǎn)化為潛熱蒸汽源：可僅考慮潛熱交換50其他得熱來(lái)源：人體散熱散濕

見(jiàn)第四章！51其他得熱來(lái)源：空氣滲透帶來(lái)的得熱

無(wú)組織通風(fēng)滲入量=滲出量，按滲入量計(jì)算得熱

夏季：室內(nèi)外溫差小，風(fēng)壓是主要?jiǎng)恿Χ荆菏覂?nèi)外溫差大，熱壓作用往往強(qiáng)于風(fēng)壓，造成底層房間熱負(fù)荷偏大。因此冬季冷風(fēng)滲透往往不可忽略。工程應(yīng)用：縫隙法、換氣次數(shù)法52其他得熱來(lái)源：空氣滲透帶來(lái)的得熱

無(wú)組織通風(fēng)縫隙法換氣次數(shù)法滲透得熱縫隙長(zhǎng)度單位長(zhǎng)度縫隙滲透量修正系數(shù)53冷負(fù)荷與熱負(fù)荷

Coolingload&Heatingload54冷負(fù)荷與熱負(fù)荷

冷負(fù)荷：維持室內(nèi)空氣熱濕參數(shù)為某恒定值時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)從室內(nèi)除去的熱量，包括顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷兩部分。如果把潛熱負(fù)荷表示為單位時(shí)間內(nèi)排除的水分，則又可稱(chēng)作濕負(fù)荷。熱負(fù)荷：維持室內(nèi)空氣熱濕參數(shù)為某恒定值時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)向室內(nèi)加入的熱量，包括顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷兩部分。如果只控制室內(nèi)溫度，則熱負(fù)荷就只包括顯熱負(fù)荷。冷熱負(fù)荷的大小與去除負(fù)荷的方式有關(guān)送風(fēng)方式還是輻射方式？55負(fù)荷的大小與去除或補(bǔ)充熱量的方式有關(guān)

常規(guī)的送風(fēng)方式空調(diào)除去的是進(jìn)入到空氣中的得熱量。

冷輻射板空調(diào)除去的熱量除了進(jìn)入到空氣中的得熱量外，還包括部分貯存在熱表面上的得熱量。56各種得熱進(jìn)入空氣的途徑

潛熱得熱、滲透空氣得熱得熱立刻成為瞬時(shí)冷負(fù)荷通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱、通過(guò)玻璃窗日射得熱、室內(nèi)顯熱源散熱對(duì)流得熱部分立刻成為瞬時(shí)冷負(fù)荷輻射得熱部分先傳到各內(nèi)表面，再以對(duì)流形式進(jìn)入空氣成為瞬時(shí)冷負(fù)荷，因此負(fù)荷與得熱在時(shí)間上存在延遲。57得熱與冷負(fù)荷的關(guān)系58得熱與冷負(fù)荷的關(guān)系

冷負(fù)荷與得熱有關(guān)，但不一定相等決定因素空調(diào)形式

送風(fēng)：負(fù)荷＝對(duì)流部分輻射：負(fù)荷＝對(duì)流部分＋輻射部分熱源特性：對(duì)流與輻射的比例是多少？圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能：房間的構(gòu)造（角系數(shù)）

注意：輻射的存在是延遲和衰減的根源！采用送風(fēng)空調(diào)的負(fù)荷59室外室內(nèi)Qwall,cond,iα(tsf,i-ta,in)αr,sf,ij(tsf,i-tsf,j)jiHGH,shw,I,HGH,lw,iHG*wind,sol,trn,i采用送風(fēng)空調(diào)的負(fù)荷60室外室內(nèi)HGwind,cond,iα(tsf,i-ta,in)αr,sf,ij(tsf,i-tsf,j)jiHGH,shw,I,HGH,lw,iHGwind,sol,abs,i采用送風(fēng)空調(diào)的負(fù)荷總冷負(fù)荷=熱源+滲透風(fēng)+透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱

+非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱冷負(fù)荷的衰減和延遲，由于Qwall,cond導(dǎo)致僅有室內(nèi)顯熱熱源影響時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)絕熱時(shí)采用輻射板空調(diào)的負(fù)荷62室外室內(nèi)Qwall,cond,iα(tsf,i-ta,in)αr,sf,ij(tsf,i-tsf,j)jiHGH,shw,I,HGH,lw,iHG*wind,sol,trn,iαr,Psf,i(tsf,i-tP)63討論：采用輻射板空調(diào)的負(fù)荷

在室內(nèi)空氣參數(shù)相同的情況下，采用輻射板空調(diào)的負(fù)荷比送風(fēng)空調(diào)負(fù)荷大還是小？64室內(nèi)空氣參數(shù)變化時(shí)的負(fù)荷

室內(nèi)空氣參數(shù)變化時(shí)，采用“除熱量”來(lái)描述需要排除的熱量。顯熱除熱量為：空氣顯熱增值溫度升高為正內(nèi)表面溫度變化導(dǎo)致傳熱量增減65典型負(fù)荷計(jì)算方法

原理介紹66第三類(lèi)邊界條件：太難求解了！典型負(fù)荷計(jì)算方法原理介紹非均勻板壁的不穩(wěn)定傳熱:其中內(nèi)表面長(zhǎng)波輻射：671946.USA1950s.USSR1967.Canada典型負(fù)荷計(jì)算方法原理介紹

目的：使負(fù)荷計(jì)算能夠在工程應(yīng)用中實(shí)施發(fā)展：由不區(qū)分得熱和冷負(fù)荷發(fā)展到考慮二者的區(qū)別68

穩(wěn)態(tài)算法不考慮建筑蓄熱，負(fù)荷預(yù)測(cè)值偏大動(dòng)態(tài)算法，積分變換求解微分方程冷負(fù)荷系數(shù)法、諧波反應(yīng)法：

按夏季設(shè)計(jì)日24h動(dòng)態(tài)計(jì)算計(jì)算機(jī)模擬軟件

DOE2(美國(guó))、HASP(日本)、ESP(英國(guó))DeST(清華)常用的負(fù)荷求解法69穩(wěn)態(tài)算法

方法采用室內(nèi)外瞬時(shí)溫差或平均溫差，負(fù)荷與以往時(shí)刻的傳熱狀況無(wú)關(guān)：Q＝KF

T

特點(diǎn)簡(jiǎn)單，可手工計(jì)算未考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱性能，計(jì)算誤差偏大應(yīng)用條件蓄熱小的輕型簡(jiǎn)易圍護(hù)結(jié)構(gòu)室內(nèi)外溫差平均值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于室內(nèi)外溫度的波動(dòng)值70穩(wěn)態(tài)算法舉例：北京室外氣溫和室內(nèi)控制溫度比較71積分變換法原理

對(duì)于常系數(shù)的線性偏微分方程，采用積分變換如傅立葉變換

或拉普拉斯變換。積分變換的概念是把函數(shù)從一個(gè)域中移到另一個(gè)域中，在這個(gè)新的域中，函數(shù)呈現(xiàn)較簡(jiǎn)單的形式，因此可以求出解析解。然后再對(duì)求得的變換后的方程解進(jìn)行逆變換，獲得最終的解。B域：?jiǎn)栴}容易求解對(duì)函數(shù)進(jìn)行積分變換求解A域：?jiǎn)栴}難以求解對(duì)函數(shù)解進(jìn)行積分逆變換獲得解72為何板壁不穩(wěn)定傳熱適用拉普拉斯變換？

拉普拉斯變換的應(yīng)用條件時(shí)間變化范圍為半無(wú)窮區(qū)間（0，+

）必須是線性定常系統(tǒng)，材料的物性參數(shù)變化不大拉普拉斯變換的特點(diǎn)復(fù)雜函數(shù)變?yōu)楹?jiǎn)單函數(shù)偏微分方程變換為常微分方程常微分方程變換為代數(shù)方程拉普拉斯變換的解傳遞矩陣或s-傳遞函數(shù)的解的形式73傳遞函數(shù)與輸入量、輸出量的關(guān)系積分變換法原理

傳遞函數(shù)G(s)僅由系統(tǒng)本身的特性決定，而與輸入量、輸出量無(wú)關(guān)，因此建筑的材料和形式一旦確定，就可求得其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)。這樣就可以通過(guò)輸入量和傳遞函數(shù)求得輸出量。

如果輸入原函數(shù)是指數(shù)函數(shù)，則不需變換直接輸入，即可求得解的原函數(shù)74線性定常系統(tǒng)的特性可把輸入量進(jìn)行分解或離散為簡(jiǎn)單函數(shù)，再利用變換法進(jìn)行求解。求出分解或離散了的單元輸入的響應(yīng)，這些響應(yīng)也應(yīng)該呈簡(jiǎn)單函數(shù)形式。再把這些單元輸入的響應(yīng)進(jìn)行疊加，就可以得出實(shí)際輸入量連續(xù)作用下的系統(tǒng)的響應(yīng)輸出量。75輸入邊界條件的處理方法

輸入邊界條件的處理步驟邊界條件的離散或分解；求對(duì)單元擾量的響應(yīng)；把對(duì)單元擾量的響應(yīng)進(jìn)行疊加和疊加積分求和。

兩種基于積分變換的負(fù)荷計(jì)算法：函數(shù)均采用拉普拉斯變換，邊界條件的處理方法不同對(duì)邊界條件進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解：諧波反應(yīng)法對(duì)邊界條件進(jìn)行時(shí)間序列離散：反應(yīng)系數(shù)法76武漢市室外干球溫度的全年變化77＝＋＋輸入邊界條件的處理方法：傅立葉級(jí)數(shù)分解78輸入邊界條件的處理方法：

時(shí)間序列離散79兩種積分變換法

反應(yīng)系數(shù)法(冷負(fù)荷系數(shù)法)：任何連續(xù)曲線均可離散為脈沖波之和。將外擾分解為脈沖，分別求得脈沖外擾的室內(nèi)響應(yīng)，再進(jìn)行疊加

室內(nèi)負(fù)荷。諧波反應(yīng)法：任何一連續(xù)可導(dǎo)曲線均可分解為正(余)弦波之和。把外擾分解為余弦波，分別求出每個(gè)正(余)弦波外擾的室內(nèi)響應(yīng)，并進(jìn)行疊加。80

設(shè)備使用1小時(shí)的室內(nèi)負(fù)荷響應(yīng)得熱：Q(t)－－輸入干擾負(fù)荷：CLQ(t)－－響應(yīng) 反應(yīng)系數(shù)法原理圖示(1)81設(shè)備使用2小時(shí)的室內(nèi)負(fù)荷反應(yīng)系數(shù)法原理圖示(2)82設(shè)備使用10小時(shí)的室內(nèi)負(fù)荷響應(yīng)反應(yīng)系數(shù)法原理圖示(3)83反應(yīng)系數(shù)法

反應(yīng)系數(shù)的大小即反應(yīng)了某一項(xiàng)因素對(duì)某時(shí)刻負(fù)荷大小的影響程度。反應(yīng)系數(shù)為0~1，相當(dāng)于影響為0~100%。內(nèi)外擾的處理內(nèi)擾采用冷負(fù)荷系數(shù)日射冷負(fù)荷采用太陽(yáng)輻射冷負(fù)荷強(qiáng)度圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱采用冷負(fù)荷溫度84

(a)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱冷負(fù)荷基本計(jì)算式

Qcl(

)=KF[tcl(-

ξ)

–tin]

tcl(

-ξ)為冷負(fù)荷計(jì)算溫度，與圍護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型、氣象條件、朝向有關(guān)。

ξ-延遲時(shí)間，和圍護(hù)結(jié)構(gòu)有關(guān)tinKFtcl(-ξ)Qcl(t)冷負(fù)荷溫度：一個(gè)當(dāng)量溫度室內(nèi)溫度8586(b)無(wú)遮陽(yáng)時(shí)日射冷負(fù)荷

Qcl(

)=FXgXdJw

F為窗面積，Jw

是太陽(yáng)輻射冷負(fù)荷強(qiáng)度

Jw

與緯度、朝向、時(shí)刻有關(guān)。

Xg窗的構(gòu)造修正系數(shù)Xd地點(diǎn)修正系數(shù)Qcl(t)Jw

FXgXd反應(yīng)系數(shù)法87

內(nèi)擾冷負(fù)荷

Qcl(

)=HG(

0)

Ccl(-0)

HG(

0)為內(nèi)熱源散熱量

Ccl(-0)是冷負(fù)荷系數(shù)

Ccl(-0)與開(kāi)始使用時(shí)間和 連續(xù)使用時(shí)間有關(guān)，與建 筑熱特性有關(guān)。QQcl(

)Ccl(t-0)反應(yīng)系數(shù)法88模擬分析軟件GATE，60年代末，美國(guó)，穩(wěn)態(tài)計(jì)算現(xiàn)在美國(guó)：NBSLD、BLAST、DOE-2、EnergyPlus

英國(guó)：ESP

日本：HASP

中國(guó)：DeST89模擬分析軟件：美國(guó)，反應(yīng)系數(shù)法DOE-2

由美國(guó)能源部主持，美國(guó)LBNL開(kāi)發(fā)，于1979年首次發(fā)布的建筑全年逐時(shí)能耗模擬軟件，是目前國(guó)際上應(yīng)用最普遍的建筑熱模擬商用軟件，用戶(hù)數(shù)估計(jì)達(dá)到1000~2500家，遍及40多個(gè)國(guó)家。其中冷熱負(fù)荷模擬部分采用的是反應(yīng)系數(shù)