建筑热工学基础知识
1.1建筑热工学基础
房格尔根据人体舒适时，人体热感觉与上 述六个参数的定量关系，建立起PMV指标系统， 把PMV系统值按人的热感觉分成七个等级， PMV指标与热感觉的关系见表：
PMV值与人体热感觉的关系
PMV 热感 觉 -3 寒冷 -2 冷 -1 稍冷 0 适中 1 稍热 2 热 3 炎热
房格尔通过大量实验获得在PMV值上感到不 满意等级的热感觉人数占全部人数的百分比 即预测不满意百分比（PPD），绘出了PMVPPD曲线，从而形成了PMV-PPD评价办法。
1）有效温度ET （Effective Temperature） 1. 1923~1925，美国，Yaglon提出。 2. 包含因素：气温、空气湿度和气流速度。 3. 评价依据：人的主观反映。
B室 A室 相对湿度 相对湿度为100% 气流速度 气流速度为0.1m/s 温度？ 温度 为B室的有效温度 图1-2有效温度的定标实验
相对湿度( )能够恰当地表示空气的干、湿 程度。建筑热工设计中广泛使用。 绝对湿度( f )是空气调节工程设计的重要参 数。
3)露点温度
• 由（1-6）式，T降低，Ps减小。含湿量不 变，当φ=100%时，继续降温，水蒸气析出， 此时温度为“露点温度”。 露点温度是在大气压力一定、空气含湿量 不变的情况下，未饱和的空气因冷却而达 到饱和状态时的温度。用td（℃）表示。 • 冬天在寒冷的地区，窗玻璃内表面冷凝水、 霜。
• 早先温度指标不包括辐射热的作用，后来 做了修正，用黑球温度代替空气温度，称 为新有效温度。 黑球温度也叫实感温度,标志着在辐射热环 境中人或物体受辐射和对流热综合作用时, 以温度表示出来的实际感觉。所测的黑球 温度值一般比环境温度也就是空气温度高 一些。
新有效温度与热感觉关系：
（整理）建筑热工学基础
（整理）建筑热⼯学基础第⼀章建筑热⼯学基础⼀、传热的基本知识⼆、平壁的稳定传热过程三、封闭空⽓间层的传热四、周期性不稳定传热五、湿空⽓的概念及蒸汽渗透阻的概念第⼆章建筑热⼯设计⼀、建筑热⼯设计中常⽤名词的解释⼆、建筑热⼯设计中常⽤参数的计算第三章、建筑节能设计⼀、建筑节能设计的意义⼆、建筑节能设计的⼀般要求第⼀章建筑热⼯学基本知识⼀、传热的基本知识1、为什么会传热？传热现象的存在是因为有温度差。
凡是有温度差存在的地⽅就会有热量转移现象的发⽣，热量总是由⾃发地由⾼温物体传向低温物体。
2、传热的三种基本⽅式及其区别导热—指温度不同的物体直接接触时，靠物质微观粒⼦的热运动⽽引起的热能转移现象。
它可以在固体、液体和⽓体中发⽣，但只有在密实的固体中才存在单纯的导热过程。
对流—指依靠流体的宏观相对位移，把热量由⼀处传递到另⼀处的现象。
这是流体所特有的⼀种传热⽅式。
⼯程上⼤量遇到的流体留过⼀个固体壁⾯时发⽣的热流交换过程，叫做对流换热。
单纯的对流换热过程是不存在的，在对流的同时总是伴随着导热。
辐射—指依靠物体表⾯向外发射热射线（能显著产⽣热效应的电磁波）来传递能量的现象。
参与辐射热换的两物体不需要直接接触，这是有别于导热和对流换热的地⽅。
如太阳和地球。
实际上，传热过程往往是这三种传热⽅式的两种或三种的组合。
3、温度场的概念实际的温度往往都是变化的，各点的温度因位置和时间的变化⽽变化，即温度是空间和时间的函数。
在某⼀瞬间，物体内部所有各点温度的总计叫温度场。
若温度是空间三个坐标的函数，这样的温度场叫三向温度场；当物体只沿⼀个⽅向或两个⽅向变化时，相应地称做⼀向或⼆向温度场。
物体的温度随时间变化的温度场叫不稳定温度场，反之为稳定温度场。
⼆、平壁的稳定传热过程室内、外热环境通过围护结构⽽进⾏的热量交换过程，包含导热、对流及辐射⽅式的换热，是⼀种复杂的换热过程，称之为传热过程。
温度场不随时间⽽变化的传热过程叫做稳定的传热过程。
建筑物理复习(建筑热工学)
第一篇 建筑热工学第1章 建筑热工学基础知识1.室内热环境构成要素：室内空气温度、空气湿度、气流速度和环境辐射温度构成。
2.人体的热舒适①热舒适的必要条件：人体内产生的热量=向环境散发的热量。
m q ——人体新陈代谢产热量e q ——人体蒸发散热量r q ——人体与环境辐射换热量 c q ——人体与环境对流换热量②充分条件：所谓按正常比例散热，指的是对流换热约占总散热量的25-30% ，辐射散热约为45-50%，呼吸和无感觉蒸发散热约占 25-30%。
处于舒适状况的热平衡，可称之为“正常热平衡”。
（注意与“负热平衡区分”）③影响人体热舒适感觉的因素：1.温度；2.湿度；3.速度；4.平均辐射温度；5.人体新陈代谢产热率；6.人体衣着状况。
3.湿空气的物理性质①湿空气组成：干空气+水蒸气=湿空气②水蒸气分压力：指一定温度下湿空气中水蒸气部分所产生的压力。
⑴未饱和湿空气的总压力：w P ——湿空气的总压力（Pa ） d P ——干空气的分压力（Pa ） P ——水蒸气的分压力（Pa ）⑵饱和状态湿空气中水蒸气分压力：s P ——饱和水蒸气分压力注：标准大气压下，s P 随着温度的升高而变大（见本篇附录2）。
表明在一定的大气压下，湿空气温度越高，其一定容积中所能容纳的水蒸气越少，因而水蒸气呈现出的压力越大。
③空气湿度：表明空气的干湿程度，有绝对湿度和相对湿度两种不同的表示方法。
⑴绝对湿度：单位体积空气所含水蒸气的重量，用f 表示（g/m 3）。
饱和状态下的绝对湿度则用饱和水蒸气量max f （g/m 3）表示。
⑵相对湿度：一定温度，一定大气压力下，湿空气的绝对湿度f ，与同温同压下饱和水蒸气量max f 的百分比：⑶同一温度（T相对湿度又可表示为空气中P ——空气的实际水蒸气分压力 （Pa s P ——同温下的饱和水蒸气分压力 （Pa ）。
（注：研究表明，对室内热湿环境而言，正常湿度范围大概在30%~60%。
(完整版)建筑物理(热)-1建筑热工基础知识
HOT (lots of vibration)
COLD (not much vibration)
Heat travels along the rod
▲物质的固有属性 ：可以在固体、液体、气体中发生; ▲导热的特点 ：a 必须有温差；b 物体直接接触；c 依靠分子、原子及自由 电子等微观粒子热运动而传递热量；d 在引力场下单纯的导热只发生在密实 固体中。但建筑材料总是有孔隙的，会产生其它方式的传热，但比例甚微，
1. 建筑热工学基础知识 1.1 建筑中的传热现象
Expample：
65.6℃
38.3℃ 26.7℃
28.9℃
如何用科学的手段去解释、分 析并解决建筑中的传热问题？
28.3℃ 65.6℃
26.7℃
建筑 热工 学
1. 建筑热工学基础知识 1.1 建筑中的传热现象
热量传递的
基本方式？
1. 建筑热工学基础知识 1.1 建筑中的传热现象
▇ 定义 :称过点P的最大温度变化率为温度 梯度，gradt。
gradt t n n
where，n—等温面法线方向的单位矢量
t —温度在法线方向上的导数，亦 n 即法向的温度变化率
注：温度梯度是矢量；正向朝着温度增加的方向
热量的方向？
等温面上没 有温差，不会有 热量传递;不同的 等温面之间，有 温差，有热量传 递。
故在热工计算中，认为在固体建筑材料中发生的是导热过程（有空气间层的 例外）。
1. 建筑热工学基础知识
1.2 围护结构传热基础知识 = J / S
1.2.1 导热
▲ 大平壁导热量计算（稳态）
Φ tA W
哪些因素会影 响Φ的大小？
q Φ t W/m2
建筑物理——建筑热工学基本知识
2.1室内热环境
•本节要点：
1.人体热平衡；
2.室内热环境因素；
3.室内热环境评价。
2.1.1人体热平衡人Fra bibliotek与机器比较热能机:燃料产热做功散热
人体:食物产热生命活动散热
发热体,散热体,恒温体
人体热平衡:产热量=散热量人体健康基本条件
人体热平衡天平：
动态热平衡
人体具有热调节方式:生理调节环境变冷(热)
饱和水蒸气分压力Ps空气容湿能力气温
描述:风向,风来的方向
风速单位:m/s
类型: (1)大气环流(2)季风(3)地方风
2.2.2建筑热工设计气候分区
皮肤毛细血管收缩(膨胀)
血流量减少(增加)
皮肤温度下降(上升,出汗)
保持热平衡
主观调节活动衣服
2.1.2人体热感觉影响因素
散热方式环境因素得/失热
对流空气温度、空气流速人体温度>空气温度失热
辐射壁面温度同上
呼吸空气温度、湿度失热
蒸发无感觉蒸发
出汗
思考题：
•室内热环境因素中,通过建筑设计能够最有效改善的有哪些因素？
建筑热工学基础
第一章建筑热工学基础一、传热的基本知识二、平壁的稳定传热过程三、封闭空气间层的传热四、周期性不稳定传热五、湿空气的概念及蒸汽渗透阻的概念第二章建筑热工设计一、建筑热工设计中常用名词的解释二、建筑热工设计中常用参数的计算第三章、建筑节能设计一、建筑节能设计的意义二、建筑节能设计的一般要求第一章建筑热工学基本知识一、传热的基本知识1、为什么会传热？传热现象的存在是因为有温度差。
凡是有温度差存在的地方就会有热量转移现象的发生，热量总是由自发地由高温物体传向低温物体。
2、传热的三种基本方式及其区别导热—指温度不同的物体直接接触时，靠物质微观粒子的热运动而引起的热能转移现象。
它可以在固体、液体和气体中发生，但只有在密实的固体中才存在单纯的导热过程。
对流—指依靠流体的宏观相对位移，把热量由一处传递到另一处的现象。
这是流体所特有的一种传热方式。
工程上大量遇到的流体留过一个固体壁面时发生的热流交换过程，叫做对流换热。
单纯的对流换热过程是不存在的，在对流的同时总是伴随着导热。
辐射—指依靠物体表面向外发射热射线（能显著产生热效应的电磁波）来传递能量的现象。
参与辐射热换的两物体不需要直接接触，这是有别于导热和对流换热的地方。
如太阳和地球。
实际上，传热过程往往是这三种传热方式的两种或三种的组合。
3、温度场的概念实际的温度往往都是变化的，各点的温度因位置和时间的变化而变化，即温度是空间和时间的函数。
在某一瞬间，物体内部所有各点温度的总计叫温度场。
若温度是空间三个坐标的函数，这样的温度场叫三向温度场；当物体只沿一个方向或两个方向变化时，相应地称做一向或二向温度场。
物体的温度随时间变化的温度场叫不稳定温度场，反之为稳定温度场。
二、平壁的稳定传热过程室内、外热环境通过围护结构而进行的热量交换过程，包含导热、对流及辐射方式的换热，是一种复杂的换热过程，称之为传热过程。
温度场不随时间而变化的传热过程叫做稳定的传热过程。
假设一个三层的围护结构，平壁厚度分别为d1、d2、 d3，λ1、λ2、λ3。
建筑热工学基本知识
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一日的气温还受到大气中云层的影响。由 于水蒸气凝结成云，能够阻断并吸收相当 多的辐射热，因此在多云的日子，白天的 太阳日射被遮蔽使气温不会上升。夜间自 地表放出的热为云层所吸收，部分又会射 回地表面，因此气温下降不大。所以多云 的日子日较差较小。
别。 5、白天与晚上不同。 4、•••••• 为什么？
24
气温的日变化： 白天地表因受到光照日射而温度上
升，然后会放热使大气获得热量而增温。 而夜间因为日射消失，使地表冷却，因 此气温也跟着下降。气温的日变化如图 1-31所示，呈正弦曲线
25
26
从图1-31气温日变化曲线可以看出： 1、气温日变化中有一个最高值和最低值。
❖ 建筑热工设计的理论基础，是建筑热工学。
3
❖ 第一节 热环境概述
❖ 一、概述
❖ 1、热工学研究对象：建筑热环境
❖
----影响人体冷热感 的环境
❖
❖ 2、热环境：-----室内热环境（热气候）
❖
-----室外热环境（热气候）
4
3、热工学的任务。。。。。。
。。。 A、创造良好的健康舒适热 环境 ____________本课程的研究任务
11
12
八、 热环境气候
♣气候可以看作围绕建筑物的媒介，通过建筑物 的开口与室内相通或通过不透气的外壳传热；而 室内人员周围的环境则是室外环境的延续。
♣全球气候系统以太阳能、加热的陆地和水体为 动力。大气中空气团在陆地与水体的上空对流， 形成了水的蒸发和降雨过程，导致空气温度和大 气压力发生变化，所有这些组成了以空间和时间 变化为特征的气候系统。
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1、太阳辐射中的热辐射
建筑热工学基础
第一章建筑热工学基础一、传热的基本知识二、平壁的稳定传热过程三、封闭空气间层的传热四、周期性不稳定传热五、湿空气的概念及蒸汽渗透阻的概念第二章建筑热工设计一、建筑热工设计中常用名词的解释二、建筑热工设计中常用参数的计算第三章、建筑节能设计一、建筑节能设计的意义二、建筑节能设计的一般要求第一章建筑热工学基本知识一、传热的基本知识1、为什么会传热？传热现象的存在是因为有温度差。
凡是有温度差存在的地方就会有热量转移现象的发生，热量总是由自发地由高温物体传向低温物体。
2、传热的三种基本方式及其区别导热—指温度不同的物体直接接触时，靠物质微观粒子的热运动而引起的热能转移现象。
它可以在固体、液体和气体中发生，但只有在密实的固体中才存在单纯的导热过程。
对流—指依靠流体的宏观相对位移，把热量由一处传递到另一处的现象。
这是流体所特有的一种传热方式。
工程上大量遇到的流体留过一个固体壁面时发生的热流交换过程，叫做对流换热。
单纯的对流换热过程是不存在的，在对流的同时总是伴随着导热。
辐射—指依靠物体表面向外发射热射线（能显著产生热效应的电磁波）来传递能量的现象。
参与辐射热换的两物体不需要直接接触，这是有别于导热和对流换热的地方。
如太阳和地球。
实际上，传热过程往往是这三种传热方式的两种或三种的组合。
3、温度场的概念实际的温度往往都是变化的，各点的温度因位置和时间的变化而变化，即温度是空间和时间的函数。
在某一瞬间，物体内部所有各点温度的总计叫温度场。
若温度是空间三个坐标的函数，这样的温度场叫三向温度场；当物体只沿一个方向或两个方向变化时，相应地称做一向或二向温度场。
物体的温度随时间变化的温度场叫不稳定温度场，反之为稳定温度场。
二、平壁的稳定传热过程室内、外热环境通过围护结构而进行的热量交换过程，包含导热、对流及辐射方式的换热，是一种复杂的换热过程，称之为传热过程。
温度场不随时间而变化的传热过程叫做稳定的传热过程。
假设一个三层的围护结构，平壁厚度分别为d1、d2、 d3，λ1、λ2、λ3。
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❖ A、钢筋混凝土、重砂浆烧结普通砖砌体、小泥 砂浆；
❖ B、岩棉板，加气混凝土，水泥砂浆； ❖ C、水泥砂浆，钢筋混凝土，重砂浆烧结普通砖
砌体； ❖ D、加气混凝土，保温砂浆，玻璃棉板。 ❖ 答案B的措施，描述错误是 （ ）。
第一章 建筑热工学基础知识 §1.1 室内热环境； §1.2 室外热环境； §1.3 建筑维护结构传热基础知 识
1
§1.2 室外热环境
2
城市小气候的特点
§1.2 室外热环境
❖ 1、大气透明度差，削弱了太阳辐射； ❖ 2、气温较高，形成“热岛效应”； ❖ 3、风速减小、风向随地而异； ❖ 4、蒸发减弱、湿度变小； ❖ 5、城区降水量较郊区多； ❖ 6、雾多、能见度差。
❖ A、材料层厚度为1m，两侧空气温度差 1℃； ❖ B、围护结构内外表面温度差为1℃； ❖ C、围护结构两侧空气温度差为1℃； ❖ D、材料层厚度为1m，两侧表面温度差为1℃ 。 ❖ 答案 D ❖ “导热系数”是指在稳态条件下，材料层厚度为1m，
材料层两侧表面温度差为1℃时，在1h内通过1m2 截面积由导热方式传递的热量。
❖ 在利用太阳能的建筑设计中，常用这一效应为节能服 5务。
第一章 基本内容
第一章 建筑热工学基础知识
❖ 1、室内热环境的基本要素：空气温度、湿度、气流速度和环 境辐射温度。
❖ 2、湿空气的物理性质：水蒸气分压力（道尔顿分压定律）， 空气湿度（相对湿度、绝对湿度）、露点温度（概念、计 算）。
❖ 3、按“建筑热工设计”和“建筑气候”分别将我国分为哪几 个大区？安徽省分属于哪个区，该区的主要指标和建筑基本 要求是什么？
❖ (A)白色物体表面比黑色物体表面弱 ❖ (B)白色物体表面比黑色物体表面强 ❖ (C)相差极大 ❖ (D)相差极小 ❖ 答案：D
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第一章 建筑热工学基础知识
8、下列陈述哪些是不正确的（ ）
❖ (A)铝箔的反射率大、黑度小 ❖ (B)玻璃是透明体 ❖ (C)浅色物体的吸收率不一定小于深颜色物体的吸
❖ 城市建筑物密度大,通风不良,不利于热量向外扩散.
4
§1.3 建筑维护结构传热基础知识
玻璃的温室效应——玻璃透射性能随波长不同
❖ 常用的普通玻璃一般为透明材料，它只对波长为 0.2~2.5μm的可见光和近红外线有很高的透过率，而 对波长为4μm以上的远红外辐射的透过率却很低。
❖ 玻璃对太阳辐射中大部分波长的光可以透过，而对一 般常温物体所发射的辐射（多为远红外线）则透过率 很低。这样通过玻璃获取大量的太阳辐射，使室内构 件吸收辐射而温度升高，但室内构件发射的远红外辐 射则基本不能通过玻璃再辐射出去，从而可以提高室 内温度。
3
城市热岛的成因
自然条件
§1.2 室外热环境
❖ 城市立体化的下垫面易吸收太阳辐射能(基本条件)
❖ 城市下垫面层的热容量大,使得日落后城市下垫面 降温速度要比郊区慢(重要原因)
❖ 城市内部上空的污染覆盖层善于吸收地面的长波辐 射,CO2的温室效应是形成城市热岛的主要因素。
❖ 城市中不透水面积大,降水后雨水很快从人工排水 管流失,地面蒸发量小,这对城市空气增温起着相当 重要作用.
❖ 5、城市小气候有哪些特征？
❖ 6、温度场、温度梯度、热流密度、导热系数的概念；傅里叶 定律。
❖ 7、三种基本的传热方式是什么？自然传热的特征（由温度高 部位传向温度低部位）[对流换热的牛顿公式（1-18）、一维
6 稳定传热的热量强度（1-33）]
补充习题：
第一章 建筑热工学基础知识
1、“导热系数”是指在稳态条件下，在以下哪种 情况时，通过截面积在1h内由导热方式传递的热量？
收率 ❖ (D)光滑平整物体的反射率大于粗糙凹凸物体的反
射率 ❖ 答案：B
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第一章 建筑热工学基础知识
本章作业：
❖ P23，思考题与习题1、7 ❖ 2、复习第一章、预习第二章内容。
说明：每次作业请于次周周三交。
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第一章 建筑热工学基础知识
6、在热量的传递过程中，物体温度不同部分 相邻分子发生碰撞和自由电子迁移所引起的能 量传递称为（ ）。
❖ (A) 辐射 ❖ (C) 导热
❖ 答案：C
(B) 对流 (D) 传热
12
第一章 建筑热工学基础知识
7、白色物体表面与黑色物体表面对于长 波热辐射的吸收能力（ ）。
7
第一章 建筑热工学基础知识
2、下列建筑材料中导热系数最大的是（ ）。
❖ A、胶合板 B、建筑钢材 C、重砂浆砌筑黏土 砖砌体 D、碎石混凝土
❖ 答案B ❖ 见《民用建筑热工设计规范》的建筑材料的热
工指标；一般金属导热系数比一般建筑材料导 热大，这是由内部传热机理决定的。
8
第一章 建筑热工学基础知识
❖ (A)在城市中增加水面设置 ❖ (B)扩大绿化面积 ❖ (C)采用方形、圆形城市面积的设计 ❖ (D)多采用带形城市设计 ❖ 答案：C
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第一章 建筑热工学基础知识
5、对于影响室外气温的主要因素的叙述中，（ ） 是不正确的。
❖ (A)空气温度取决于地球表面温度 ❖ (B)室外气温与太阳辐射照度有关 ❖ (C)室外气温与空气气流状况有关 ❖ (D)室外气温与地面覆盖情况及地形无关 ❖ 答案D