(教材)课后习题解答

第1.2章建筑的传热与传湿
（7）试求出用同一种材料构成的5层厚度为20mm封闭空气间层的热阻值与1层厚度为100mm的封闭空气间层的热阻值各为多少？
（15）已知20i t C =o
；50%i ϕ=。

问：若采用如[例1.2-2]中图1.2-20所示墙体，在保证内表面不结露的
情况下，室外气温不得低于多少？若增加保温层使其传热系数不超过1.0W/（㎡·K ），此时的室外气温又不得低于多少？
解：由20i t C =o ，50%i ϕ=，查表可得出室内露点温度9.d t C =o
5
要保证内表面不结露，内表面最低温度不得低于露点温度。

平壁的总传热阻：
01233
1
2
123
2()(
)0.020.20.02
0.11(
)0.040.81 1.740.93
0.312/i e
i e i e
R R R R R R R R R d d d R R m K W λλλ=++=++++=++++=++++=⋅
根据公式1.2-20，取1m =得到
10
()i
i i e d R t t t t R θ=-
-≥ 这里，1θ表示维护结构内层表面的温度，i R 表示内表面换热阻，将数值代入得室外气温不超过：
00.312()=20(209.)9.790.11
e i i d i R t t t t C R ≥-
---=-o 5 若增加一保温层使其传热系数不超过1.0W/（㎡·K ），则增加保温层后的总热阻为
20
1()/R m K W '≥⋅ 这时外界气温不得低于01()=20(209.)75.450.11
e i i d i R t t t t C R '≥----=-o 5
P101，1.3-12题
在【例1.3-3】中，若室内的相对湿度为40%，室外相对湿度为60%，试分析该维护结构是否会出现内部冷凝？
【解】（1）根据上表，计算外墙各层材料的热阻和蒸汽渗透阻
计算列表 由此得：外墙构造的总传热阻
0=0.436+0.11+0.04=0.586 m ·K / W ；
总蒸汽渗透阻H 0=2217.28 m 2
·h ·Pa / g
（2）计算维护结构内部各层的温度和水蒸汽分压力
①室内气温16.0i t C =o
，相对湿度40%i ϕ=，查图1.2-28得：720i a P P =；
②室外气温0.0i t C =o
，相对湿度60%i ϕ=，查图1.2-28得：360e a P P =；
③根据公式（1.2-20）计算各材料层表面温度： 0.11
16(160)13.00.586
i C θ=-
-=o ，由图1.2-28得饱和蒸气压1450s i a P P =g ； 20.110.025
16(160)12.30.586
C θ+=--=o ，饱和蒸气压21420s a P P =g ；
30.110.0250.263
16(160) 5.10.586C θ++=--=o ，饱和蒸气压3850s a P P =g ；
0.5860.04
16(160) 1.10.586
e C θ-=--=o ，饱和蒸气压630s e a P P =g ；
④根据公式（1.2-51）计算维护结构内部水蒸气分压力：
2166.67
720(720360)692.942217.28
a P P =-
-=
3
166.67251.51
720(720360)652.12217.28
a P P +=--= ⑤依据以上数据，比较各层的水蒸气分压力和饱和蒸气压的关系，得知
i s i P P <g ，22s P P <g ，33s P P <g ，e s e P P <g
说明围护结构不会出现内部冷凝。

P156 第1.5章 建筑日照与遮阳
（2）计算北京（北纬3957'o
），齐齐哈尔（北纬4720'o
）、南京（北纬3204'o
）、海口（北纬2300'o
）在冬至日当地正午12时的太阳高度角。

解：太阳高度角计算公式sin sin sin cos cos cos s h φδφδ=⋅+⋅⋅Ω 式中：φ—观察点的地理纬度，deg
δ—赤纬角，deg 。

一般主要节气日可由（1.5-1）查得，其它日子可照依姆德计算式算出
28
23.45sin(360)370
n δ-=⋅⋅
Ω—时角，计算式为 15(12)t Ω=-，deg
在正午12时，o
0Ω=，则sin sin sin cos cos cos()s h φδφδφδ=⋅+⋅=-，所以
o
90s h φδ=-- 在冬至日，赤纬角o
2327δ'=-。

因此 o o o 9023276633s h φφ''=-+=-
依次将这四个地方的地理纬度代入即可算出各地的太阳高度角。

6、济南（北纬o
3641'）有一组正南朝向住宅建筑，室外地坪的高度相同，后栋建筑一层窗台高1.5m （距室外地坪），前栋建筑总高15m （从室外地坪至檐口），要求后栋建筑在大寒日正午前后有两小时的日照，求必须的日照间距为多少？
解：前栋楼顶和后栋建筑一层窗台之间的相对高度为H =15-1.5=13.5m ，要求正午前后有两小时的日照，即是要求在从上午11：00到下午13：00这段时间后栋一层窗台有日照，只要从上午11：00或者下午13：00这两个极端时刻出发便可计算：
太阳所处位置的时角 o
15(1312)15Ω=-= 大寒日的赤纬角 o
20δ=- 此刻济南（北纬3641'o
）太阳高度角
o
o
o
o
o
sin sin sin cos cos cos sin 3641sin(20)cos3641cos(20)cos15s h φδφδ=⋅+⋅⋅Ω
''=⋅-+⋅-⋅=
太阳方位角 sin sin sin cos cos cos s s s h A h φδ
φ
⋅-=⋅
此时太阳光线在两栋建筑物之间传播距离沿水平方向的投影为 cot s L H h '=⋅
北
再计算出建筑物间距 cos s L L A '=⋅
P183 第2.1章 建筑光学基本知识
1、波长为540nm 的单色光源，其辐射功率为5W ，试求（1）这单色光源发出的光通量；（2）如它向四周均匀发射光通量，求其发光强度；（3）离它2米处的照度。

解：（1）对于波长为540nm 的单色光其光视效率是0.96，则这个光源发出的光通量是
540()68350.963278.4lm m e K V λλΦ=⋅Φ⋅=⨯⨯=，
（2）由于是向周围均匀发射光通量，取立体角4πΩ=，则发光强度
3278.4
260.89cd 4I π
Φ===Ω
（3）对于距离2米处的垂直面的照度 22
260.896.22lx 2I E r =
==5
2、一个直径为250mm 的乳白玻璃球形灯罩，内装一个光通量为1260lm 的白炽灯，设灯罩的透光系数为0.60,求灯罩外表面亮度(不考虑灯罩的内反射)。

解：灯源的发光强度1260100.27cd 4I π
Φ=
==Ω 照射到球形灯罩的内表面形成的照度为 222
21260
420160lx 0.25()2
I E D r D πΦ
Φ===== 再透过乳白玻璃（漫透射材料）的灯罩后，形成灯罩外表面的亮度为
22
22
12600.63850.28cd/m 0.25
E D L D τττππππΦ⨯⨯Φ⨯=====⨯
3、一房间平面尺寸为7×15m ，净空高为5m 。

在天棚中布置一亮度为500cd/㎡的均匀扩散光源，其尺寸为5m ×13m ，求房间正中和四角处的地面照度（不考虑室内反射光）。

解：按照公式（2.1-8）来计算：
2
cos cos cos A E L i L i r
ααα
=Ω=⋅
⋅ 式中：E —指定点的照度
L α—光源在α角方向的亮度
α—光源表面法线与光线照射方向的夹角 r —光源表面点与照射点之间的距离 i —光线远照射面法线之间的夹角 在上式中，光源表面取中心点为代表
1）由于光源是均匀扩散光源，因此对于地面上的正中点，o
0i α==，所以
2513
cos 50011300lx 5
E L i α⨯=⋅Ω⋅=⨯
⨯=中 2）在地面上的四角，2222
57.5 3.593.5r =++=
，cos cos 0.517i α===&，所以
5130.517
cos 5000.51792.91lx 93.5
E L i α⨯⨯=⋅Ω⋅=⨯
⨯=&角。