建筑热工复习要点

建筑热工学复习要点

第1.1章 建筑室内外热环境

一、室内热环境要素及其对人体热舒适的影响

室内热环境由室内空气温度、空气湿度、气流速度及环境辐射温度等因素组成。

影响人体热舒适的六个因素：人体所处的运动状态、人体的衣着状态、室内空气温度、空气湿度、气流速度和环境辐射温度。

满足热舒适的必要条件和充分条件：Δq =0；人体与环境换热处于合适范围。

二、室内环境的评价方法和标准

有效温度、热应力指数、预测热感指数PMV （房格尔，6个参数，7个等级）

三、建筑室外热环境（气候）

室外热环境由太阳辐射、室外气温、空气湿度、风、降水等因素构成。

太阳辐射（0.3-3um ）属短波辐射，包括直射辐射和散射辐射。

四、建筑热工设计分区

我国各地气候分为五个气候分区，分区指标（最热月、冷月平均气温）和建筑设计要求。

五、城市气候和热岛效应

城市气候的成因：特殊的下垫面、人为热、空气污染。

第1.2章 建筑的传热和传湿

一、传热方式——导热、对流和辐射

导热系数的物理意义：1m 厚的材料的两侧温度相差1℃时，单位时间内通过单位面积所传导的热量。

影响因素：材质，且随密度、湿度、温度增大而增大。

物体按其辐射特性分为黑体、灰体和选择性辐射体三类。物体对短波辐射的反射，颜色起主导作用；但对长波辐射，材性起主导作用。

二、外围护结构的传热过程

表面吸热、结构导热、表面放热三个阶段。

表面换热系数和换热阻：αi=8.7，R i=0.11；αe=23，R e=0.04（冬）；αe=19，R e=0.05（夏）

三、平壁的稳定传热

具有稳定温度场的传热过程叫做稳定传热。温度场随时间变化的传热过程叫做不稳定传热。

热阻：是热流通过平壁时所受到的阻力，是平壁抵抗热流通过的能力，R = d /λ。

围护结构的传热系数：表示围护结构两侧空气温差为1℃，单位时间内通过1m 2面积传递的热量。单位是W/(m 2·K)。数值上等于围护结构传热阻的倒数。 K 0=1/R 0

封闭空气间层，传热主要是辐射换热（占70%，在间层内高温侧贴铝箔并将间层置于平壁低温侧），其热阻与间层厚度不成比例增长，间层厚度超过4cm ，热阻不再增加。

稳定传热的特点：通过平壁内各点的热流强度相等，各材料层内的温度分布为一条直线。 围护结构总热阻，ag

j j e i R R R R R +++=∑0；多层平壁各界面层的内表面温度，)(011e i m j j i i m t t R R R t -+-=∑-=θ

四、周期性不稳定传热

半无限厚平壁周期性传热的特征：空气温度、表面温度、内部温度是同周期谐波；温度波的衰减；温度波的相位延迟。

谐波作用下材料和围护结构的热特性指标：材料的蓄热系数（S =A q /A ef ）、热惰性指标（D = A q /A if =RS ）

蓄热系数越大，材料的热稳定性越好，材料表面的温度波幅就小；反之亦然。材料蓄热

系数的大小取决于导热系数λ、比热容c、密度ρ以及热流波动的周期T。空气层S=0。

热惰性指标的大小也能够很好地表明围护结构内部温度波幅衰减的快慢程度。空气层D=0。

温度波的振幅衰减倍数和相位延迟，ν0 =A e / A if,e

五、建筑传湿

湿空气的物理性质，绝对湿度（随温度而增加）、相对湿度（随温度而减小）、露点温度。

在湿空气的压力和含湿量保持不变的情况下冷却空气，未饱和湿空气成为饱和湿空气时所对应的温度叫湿空气的露点温度，用t d表示。

蒸汽渗透系数：l m厚的物体，两侧水蒸气分压力差为1 Pa，单位时间内通过l m2面积渗透的水蒸气量。它与材料的密实程度、温度和相对湿度有关。蒸汽渗透阻：H = d / μ第1.3章建筑保温

一、建筑保温的途径

建筑保温的原则和途径（建筑体形、建筑保温和供热性能、建筑朝向与间距、建筑的密闭性、避免潮湿防止冷凝）

对采暖地区的建筑，外表面尽量避免过多的凹凸，居住建筑的体形系数宜控制在0.30及0.30以下；若体形系数大于0.30，则屋顶和外墙应加强保温。公共建筑的体形系数应小于或等于0.40。

二、围护结构的保温设计

围护结构保温设计的主要指标：传热阻R0或传热系数K0

最小传热阻R0,min，采暖建筑围护结构保温性能满足的基本要求，R0,min= ( t i– t e) n R i / [Δt]围护结构冬季室外计算温度t e，由围护结构的热惰性D（四种类型）决定；

冬季室内计算温度t i，一般居住建筑取18℃，高级居住建筑取20℃；

采暖区居住建筑节能设计标准：规定性指标如各部分围护结构的传热系数限值；综合性指标如建筑物采暖耗热量指标（室内计算温度取16℃）。

三、围护结构保温构造方案

自保温构造、复合保温构造、轻质保温构造。

外保温复合构造的优越性：结构耐久性提高；房间热稳定性好；防止内部冷凝；减少热桥传热；利于旧房改造；但对外饰面的处理要求高。

空调建筑围护结构内侧保温材料使用规定：间歇房宜采用轻质材料，连续使用房间采用重质材料。

四、外窗、外门、地面、热桥和外转角等传热异常部位的保温设计

外窗——采暖居住建筑窗墙面积比应符合以下要求：北向不应大于0.25；东、西向不应大于0.30；南向不应大于0.35。

提高外窗保温能力的措施：选用木材、塑料、复合型窗框或断热型铝合金窗框；双层窗、双玻窗、Low-e中空玻璃窗；增加气密性，减少冷风渗透。

地面——地板面层材料的热工性能用其吸热指数B描述。采暖地区，应对建筑物外墙附近地面采取局部保温措施，外墙内侧2 m范围内铺设保温层。

热桥——容易传热的构件或部分，外墙中的钢或钢筋混凝土骨架、圈梁、板材中的肋等。

转角——外墙角低温的影响带大约是墙厚d的1.5～2.0倍。

五、围护结构受潮的防止和控制措施

围护结构内表面结露的判断：内表面温度是否低于露点温度。

围护结构内部冷凝的检验：围护结构内部各处温度是否低于露点温度、水蒸汽分压力是否高于该处饱和蒸汽压力。可由结构内部水蒸汽P线与P s线是否相交来判断。

围护结构内部冷凝的防治和控制措施：材料层布置为“进难出易”；蒸气流入的高温侧设置隔气层（采暖房隔气层应布置在保温层的内侧）；设置通风间层或泄气沟道；冷侧设置密闭空气间层。

第1.4章 建筑防热和通风

一、建筑过热原因和防热途径

建筑防热途径：减弱室外热作用、结构隔热和散热、窗口遮阳、组织自然通风、减少室内余热。

二、围护结构隔热设计

室外综合温度：是将室外气温和太阳辐射对外围护结构的作用综合而成的一个假想的室外气象参数。t sa =t e +I ρs /αe ，隔热设计时，室外热作用应选择室外综合温度。 t sa 呈周期性波动，与室外气温、太阳辐射、结构朝向、外表面材料性质相关。

隔热设计标准：在自然通风情况下，建筑物屋顶和东西外墙的内表面最高温度不高于夏季室外计算温度的最高值，θi,max ≤ t e,max

三、围护结构隔热措施与效果

隔热的重点依次是屋顶、西墙、东墙、南墙、北墙。

屋顶隔热措施：浅色外表面；结构增加热惰性材料；通风屋顶；蓄水屋顶；种植屋顶。 外墙隔热措施：外表面采用浅色饰面；增加墙体隔热性能；垂直绿化遮阳；通风墙。

四、房间的自然通风

形成自然通风的动力因素： 热压通风、风压通风和综合作用通风。

建筑朝向、间距和建筑群布局与自然通风的关系；

房间的纵轴宜尽量垂直于夏季主导风向，主要房间应布置在夏季的迎风面。 影响涡流区长度的主要因素是房屋空间尺寸以及风向投射角。

从通风效果来看，错列式和斜列式较并列式和周边式为好。

房间的平剖面设计对自然通风的影响；

房间的开口位置、面积、开启方式及通风构造的设置。

室内形成穿堂风，开口位置和面积设置适当，保证室内气流分布均匀，气流通过人们经常活动的区域。

第1.5章 建筑日照与遮阳

一、日照的基本原理

日照设计要求：根据房间使用性质、当地气候和周围遮挡情况决定，房屋朝向和间距、建筑体形、窗口位置和遮阳处理。

太阳的位置：太阳赤纬角δ（－23o27?～＋23o27?）和时角Ω；

太阳高度角h S 和太阳方位角A S 。正午时刻( A s = 0 )太阳高度角h S =90°-︱φ-δ︱ 日照标准：住宅建筑冬至或大寒日的日照时间为2h ，建筑日照间距w s s H D ,cos coth γ??=

二、棒影日照图原理 利用棒影关系描述太阳运行的规律，影的长度和方位角。

三、窗口遮阳设计

遮阳设计要求：防止直射阳光；利于采光、通风和防雨；不阻挡视线，与建筑协调；构造简单且经济耐久。

遮阳的形式和遮阳效果：水平式遮阳适用于接近南向的窗口；垂直式遮阳适用于东北、西北及北向的窗口；综合式遮阳用于东南或西南附近的窗口；挡板式遮阳适用于东、西向附近的窗户。遮阳效果用遮阳系数表示。

遮阳设施对环境的影响：遮挡太阳辐射；降低室内气温；影响室内采光和通风。